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墙型烧点锅炉磨粉机开关弱投及少投油方略简析

作者:admin来源:中国磨粉机网 日期:2013-1-5 15:02:35 人气: 标签:

  爆燃对炉内压力扰动的影响在磨煤机启动过程中,当一次风和二次风调整到位后,锅炉容积、烟气容积、送入炉膛的风粉量,以及通过引风机排出炉膛的烟气流量基本不变,最多只有加煤过程对炉内产生扰动,该过程对炉内的烟气容积影响非常小。

  假定煤粉气流喷入炉内足够长时间内仍未正常着火,且在炉内发生爆燃,由于爆燃过程放出的热量来不及向外传播,爆点压力随之发生变化。由于反应物在爆燃前后的温度都比较高,因此可视为理想气体,其过程遵守如下热力学方程:PVm=定值,(3)或T1/T0=(P1/P0)(m-1)/m,(4)式中:P、V、T分别表示炉内气体压力、容积和温度,下标0、1分别表示煤粉气流爆燃前后的状态。

  为了得出爆燃时爆点气体的压力扰动,仍然将炉内气体看作是由2个不同的气体组分混合而成。由吉博达尔顿(GibbsDalton)混合气体定律可知,混合气体的总压强等于各组分压强之和:P=p1+p2(5)式中:下标1、2是指混合气体中的两种组分煤粉气流与高温烟气,P为混合气体的总压强,pi是i组分的分压强。由于是理想气体,按理想气体状态方程可得出爆燃前后煤粉气流的状态。pid@vid=pid0@vid0@TcidTid0(6)式中:下标id0、id分别为煤粉气流爆燃前后的状况。

  为了能够计算出煤粉气流爆燃后炉内气体的温度、容积以及压力变化,根据磨煤机启动过程中炉内的实际情况假定如下:(1)煤粉气流在时间t内到燃烧器出口假想距离x2.0m处仍未着火(以高估爆燃的危害性),然后突然爆燃,假定4只启动磨煤机燃烧器喷入炉内的全部煤粉颗粒均参与了爆燃,而在煤粉气流爆燃前,全部煤粉颗粒均有30%的可燃物质已释放出来,且释放出的可燃物质在爆燃时全部燃尽,热量全部释放;(2)假定爆燃前煤粉气流的绝对压力值pid0=100000Pa,爆燃后煤粉气流的绝对压力值为pid;(3)煤粉气流爆燃后放出的热量全部用来加热煤粉气流自身,且在爆燃前后煤粉气流浑然一体,可视为温度相同的等温气体;(4)参与爆燃的煤粉气流体积流量为V2,假想平均温度Tid0为600e(否则无足够可燃气体挥发),爆燃后煤粉气流的假想平均温度为Tid;(5)启动磨煤机对应的一次风粉体积流量为Vi1,浓度C为0.15kg/m3.

  在此假定条件下,根据热平衡原理可推出煤粉气流爆燃后炉内爆燃产物气体的温升,其计算公式如下:(Tid-Tid0)=Vi1/V2@C@f@Qnet.ar/cp(7)式中:f为煤粉气流释放出的可燃气体占给煤量的份额,在此取为0.3;Qnet.ar为可燃气体的发热量,取值为20000kJ/kg.以300MW机组墙式锅炉为例,一次风粉的体积流量按4个对应燃烧器的实际流量计算,煤粉气体爆燃时的体积流量V2假定为2Vi1.按照上述假定,由公式(4)(7)计算出磨煤机启动过程中煤粉气流爆燃距离和爆点压力扰动以及炉膛总压力变化之间的对应关系。

  爆燃的危害性磨煤机启动过程中,煤粉气流的浓度一般维持在0.15kg/m3左右。在一定条件下,煤粉气流离开燃烧器喷口0.05s后,仅从炉膛高温烟气吸收的热量就足以使其自身温度升高到1000e以上。因此,启动磨煤机燃烧器的煤粉气流喷入炉膛后在0.05s的时间内就能够着火并稳定燃烧。由可知,即使煤粉气流在离开燃烧器出口1s时发生爆燃,浓度为0.15kg/m3的煤粉气流爆燃时所能产生的爆点最大压力波动$pimax为16313Pa,炉膛压力波动$p为173Pa.当煤粉浓度增大时,着火距离更短,发生爆燃现象的几率更小。由计算结果可知,即使煤粉浓度达到了0.6kg/m3,爆燃依然按推迟到1s计,其爆燃后所能产生的爆点最大压力波动$pimax为65256Pa,炉膛压力波动$p为694Pa,根本不会影响锅炉的安全运行。因此,在一定条件下,直吹式墙式锅炉在磨煤机启动全过程中采用不投油方式是安全的,采用少投油方式更安全。

  结论和建议(1)启动磨煤机燃烧器与正常运行燃烧器的一次风粉气流在炉内辐射换热过程中的吸热量不同,两者气流煤粉浓度的差异导致其辐射吸热量相差30%左右;两者在炉内与高温烟气的混质换热过程基本相同,其煤粉气流单位物质的吸热量以及煤粉气流获得的温升在此过程中相同。

  (2)煤粉气流离开燃烧器0.1s之前,与高温烟气辐射换热所得到的热量不及总吸热量的5%;与高温烟气的混质换热所得到的热量占总吸热量的95%以上。后者对煤粉气流的着火过程起决定性作用。

  

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