一種含碳固體燃料混合燃燒試驗爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于固體燃料燃燒技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含碳固體燃料混合燃燒試 驗爐。
【背景技術(shù)】
[0002] 大型燃燒設(shè)備在高度方向上通常都配有多層燃燒器，以電站鍋爐為例，我國的電 站鍋爐主要采用帶直流式燃燒器、四角布置、用切圓燃燒方式的正方形爐膛，以及采用旋流 式燃燒器的前墻（或前后墻）布置的爐膛。這些電站鍋爐均在高度方向布置了多層燃燒器， 不同層燃燒器到爐膛出口的距離不同，這樣由不同層燃燒器噴入的固體燃料燃燒顆粒在爐 內(nèi)的沿程距離不同，進而使得不同層燃燒器噴入的固體燃料燃燒顆粒在爐內(nèi)的停留時間不 同。
[0003] 含碳固體燃料在爐內(nèi)的停留時間是影響燃盡率的一個重要因素，一般而言，較難 燃的含碳固體燃料的燃盡往往需要更久的爐內(nèi)停留時間。停留時間上的不同尤其會對兩種 含碳固體燃料在運行"爐內(nèi)摻燒"方式時的整體燃盡率造成重要影響，所謂"爐內(nèi)摻燒"方式 是指存在不同層燃燒器燃用不同含碳固體燃料的現(xiàn)象，該方式下不同燃料的混合過程是在 爐內(nèi)燃燒過程中進行的。現(xiàn)有的燃燒試驗爐的一次風(fēng)噴口的位置大多固定不變，要改變一 次風(fēng)噴口的位置大多要對試驗爐進行相應(yīng)改造，改造工程往往會消耗大量人力、物力成本， 因此就不能較方便的探宄停留時間對含碳固體燃料燃燒的影響。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 針對上述存在的問題，本實用新型在于提出的一種含碳固體燃料混合燃燒試驗 爐，其目的在于，通過水平移動相應(yīng)一次風(fēng)管，使得由相應(yīng)一次風(fēng)送入的含碳固體燃料的爐 內(nèi)停留時間得到相應(yīng)的變化。
[0005] -種含碳固體燃料混合燃燒試驗爐，包括爐體，其一端為煙氣出口端，另一端為風(fēng) 粉入口端，所述的風(fēng)粉入口端的端面開設(shè)有五個風(fēng)粉入口，由上往下依次為上二次風(fēng)入口、 上一次風(fēng)入口、中二次風(fēng)入口、下一次風(fēng)入口和下二次風(fēng)入口；其中，上一次風(fēng)入口和下一 次風(fēng)入口分別與上一次風(fēng)風(fēng)管和下一次風(fēng)風(fēng)管通過間隙配合連接，上二次風(fēng)入口、中二次 風(fēng)入口和下二次風(fēng)入口分別與上二次風(fēng)風(fēng)管、中二次風(fēng)風(fēng)管和下二次風(fēng)風(fēng)管的噴口通過焊 接固定連接。
[0006] 本實用新型有益技術(shù)效果體現(xiàn)在：
[0007] 在本實用新型試驗爐中，上一次風(fēng)風(fēng)管和下一次風(fēng)風(fēng)管與試驗爐上的相應(yīng)一次風(fēng) 入口之間通過間隙配合組裝，故可以通過水平移動一次風(fēng)風(fēng)管來改變相應(yīng)一次風(fēng)風(fēng)管噴口 到試驗爐煙氣出口的水平距離，也就可以改變由相應(yīng)一次風(fēng)噴口噴入爐膛內(nèi)的固體燃料顆 粒在爐內(nèi)停留時間的長短。因此應(yīng)用該試驗爐就可以很方便的探索不同停留時間對固體燃 料燃盡的影響而不需要繁雜的改造試驗爐的過程，此外多一次風(fēng)噴口的布置也能實現(xiàn)"爐 內(nèi)摻燒"混合燃燒方式，這對研宄大型工業(yè)燃燒設(shè)備的含碳固體燃料混燒過程帶來了極大 的便利。
【附圖說明】
[0008] 圖1是本實用新型體的三維結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009] 圖2是本實用新型風(fēng)粉入口端示意圖；
[0010]圖3是本實用新型有益技術(shù)效果的作用原理示意圖；
[0011] 圖4是本實用新型工作狀態(tài)展示圖，其中圖4(1)、4 (2)、4 (3)分別對應(yīng)具體實施例 中工況1、工況2、工況3的工況設(shè)置示意圖。
【具體實施方式】
[0012] 為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0013] 圖1是本實用新型的三維結(jié)構(gòu)示意圖，該試驗爐包括爐體11，其一端為煙氣出口 端12,另一端為風(fēng)粉入口端10,所述的風(fēng)粉入口端由上往下開設(shè)有風(fēng)粉入口，分別對應(yīng)連 接各一、二次風(fēng)風(fēng)管的噴口，從上往下依次對應(yīng)為上二次風(fēng)入口 1、上一次風(fēng)入口 6、中二次 風(fēng)入口 3、下一次風(fēng)入口 8、下二次風(fēng)入口 5。一次風(fēng)攜帶固體燃料經(jīng)一次風(fēng)噴口噴入爐膛內(nèi) 燃燒，二次風(fēng)經(jīng)二次風(fēng)噴口送入試驗爐內(nèi)助燃，為燃料燃燒提供充足氧氣，燃燒生成的煙氣 由煙氣出口排出。
[0014] 本發(fā)明所述噴口是指風(fēng)管的末端，風(fēng)管中的風(fēng)由噴口噴出，所述入口是指試驗爐 上開的口子，由風(fēng)管噴出的風(fēng)是經(jīng)試驗爐上的入口進入試驗爐的。圖2是本實用新型的風(fēng) 粉入口端示意圖，其中上二次風(fēng)、中二次風(fēng)、下二次風(fēng)風(fēng)管的噴口與試驗爐上相應(yīng)的風(fēng)粉入 口通過焊接固定連接而重合在一起，因此這三個二次風(fēng)風(fēng)管與試驗爐固定在一起，故這里 未畫出它們。本實用新型中，各一次風(fēng)風(fēng)管的噴口外圍尺寸比試驗爐上對應(yīng)一次風(fēng)入口的 尺寸略?。榉奖惚硎?，這里畫成尺寸相當(dāng)，且未畫出管壁厚度），使得上一次風(fēng)管7與試 驗爐上一次風(fēng)入口 6通過間隙配合組裝在一起，同樣下一次風(fēng)管9與試驗爐下一次風(fēng)入口 8也通過間隙配合組裝在一起，故各一次噴口可以在相應(yīng)入口限制的高度位置上水平移動。
[0015] 圖3是本實用新型有益技術(shù)效果的作用原理示意圖，這里以保持上一次風(fēng)噴口 2 與試驗爐上一次風(fēng)入口 6平齊而水平移動下一次風(fēng)管9來說明?？梢钥闯?，隨著下一次風(fēng) 管9沿著水平沿程方向逐漸向煙氣出口端平移，下一次風(fēng)噴口 4距離爐膛煙氣出口 12的距 離越來越短，這一方面意味著由下一次風(fēng)噴口 4噴入爐膛內(nèi)的燃料顆粒在爐內(nèi)的停留時間 越來越短，或者說由上一次風(fēng)噴口 2噴入的燃料顆粒在爐內(nèi)的停留時間1±將要越來越大于 由下一次風(fēng)噴口 4噴入的燃料顆粒在爐內(nèi)的停留時間tT。另一方面，隨著下一次風(fēng)噴口 4 距離爐膛煙氣出口 12的距離越來越短，這也意味著由上、下一次風(fēng)噴口噴入的兩組燃料顆 粒在爐內(nèi)的混合時間點被逐漸推遲了。在整個試驗中各工況均保持上一次風(fēng)管噴口與試驗 爐上一次風(fēng)入口平齊，實際中亦可根據(jù)需要移動上一次風(fēng)管或兩個一次風(fēng)風(fēng)管配合移動， 視實際需求而定。
[0016] 以混煤燃燒為例，利用該試驗爐對2種差異性較大的不同煤種開展"爐內(nèi)摻燒"混 煤燃燒試驗，具體為：
[0017] (1)選取2個不同煤種，這里選擇高揮發(fā)分煤種A和低揮發(fā)分煤種B，將之制備成 符合一定要求的煤粉；
[0018] (2)第1個工況，取一定量上述2種煤粉，采用"爐內(nèi)摻燒"混煤燃燒方式，保持上、 下一次風(fēng)風(fēng)管噴口位于試驗爐風(fēng)粉入口端面平齊處，將高揮發(fā)分煤A由下一次風(fēng)噴口噴入 爐膛燃燒，而將低揮發(fā)分煤B由上一次風(fēng)噴口噴入爐膛燃燒；
[0019] (3)第2個工況，取與上述等量2種煤粉，同樣采用"爐內(nèi)摻燒"混煤燃燒方式，保 持上一次風(fēng)風(fēng)管噴口位于試驗爐風(fēng)粉入口端面平齊處，而將下一次風(fēng)管向煙氣出口方向水 平移動0. 5m。同樣將低揮發(fā)分煤B由上一次風(fēng)噴口噴入爐膛燃燒，而將高揮發(fā)分煤A由下 一次風(fēng)噴口噴入爐膛燃燒；
[0020] (4)第3個工況，取與上述等量2種煤粉，同樣采用"爐內(nèi)摻燒"混煤燃燒方式，保 持上、下一次風(fēng)風(fēng)管的位置與工況2中的位置相同，將低揮發(fā)分煤B由下一次風(fēng)噴口噴入爐 膛燃燒，而將高揮發(fā)分煤A由上一次風(fēng)噴口噴入爐膛內(nèi)燃燒。
[0021] 上述3個工況保持總風(fēng)量和配風(fēng)方式相同，均采用"爐內(nèi)摻燒"方式，且上一次風(fēng) 噴口均保持位于試驗爐上一次風(fēng)入口平齊處。各工況之間的變量是下一次風(fēng)噴口深入爐膛 的長度和配煤方式。將3個工況進行相關(guān)試驗數(shù)據(jù)的測量和統(tǒng)計，對比后找到優(yōu)化的混燒 策略彳目息。
[0022] 圖4是展示該實用新型的工作狀態(tài)。以該試驗爐為平臺，對上述3個工況開展混 煤燃燒試驗，表1是工況設(shè)置，表2為混煤燃燒試驗結(jié)果?？梢钥闯?，工況2和工況1的區(qū) 別就僅是將下一次風(fēng)風(fēng)管向煙氣出口方向平移了 〇. 5m，平移后的結(jié)果是導(dǎo)致高揮發(fā)分煤燃 盡率略微下降，而低揮發(fā)分煤的燃盡率卻大大提高了，這主要是因為平移下一次風(fēng)管后，延 遲了兩煤種在爐內(nèi)的混合時間點，為低揮發(fā)分煤創(chuàng)造了氧量充足的燃燒環(huán)境，大大改善了 低揮發(fā)分煤燃盡率。再對比工況2和工況3可知，這里工況2和工況3的區(qū)別是配煤方式， 與工況2的配煤方式相反，工況3是將低揮發(fā)分煤由下一次風(fēng)噴口噴入爐膛燃燒，雖然也延 遲了兩煤種在爐內(nèi)的混合時間點，且高揮發(fā)分煤的燃盡率有少許提高，但是低揮發(fā)分煤煤 粉顆粒在爐內(nèi)的停留時間縮短了，極大的降低了低揮發(fā)分煤的燃盡率，進而影響了混煤的 整體燃盡率?？捎梢陨系脑囼灥玫交烀喝紵齼?yōu)化策略，一方面，延遲兩種差異性較大的不同 煤種的混合時間點對混煤的燃盡是有利的；另一方面，就兩煤種相對而言，低揮發(fā)分煤的燃 盡率對停留時間更為敏感，其燃盡需要更長的爐內(nèi)停留時間。
[0023] 表1各工況設(shè)置

[0026] 表2各工況的試驗結(jié)果
[0028] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不 用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改 進等，均應(yīng)包含在本實用新型保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種含碳固體燃料混合燃燒試驗爐，其特征在于，包括爐體（11)，其一端為煙氣出 口端（12)，另一端為風(fēng)粉入口端（10)，所述的風(fēng)粉入口端（10)的端面開設(shè)有五個風(fēng)粉入 口，由上往下依次為上二次風(fēng)入口（1)、上一次風(fēng)入口（6)、中二次風(fēng)入口（3)、下一次風(fēng)入 口（8)和下二次風(fēng)入口（5);其中，上一次風(fēng)入口（6)和下一次風(fēng)入口（8)分別與上一次風(fēng) 風(fēng)管（7)和下一次風(fēng)風(fēng)管（9)通過間隙配合連接，上二次風(fēng)入口（1)、中二次風(fēng)入口（3)和 下二次風(fēng)入口（5)分別與上二次風(fēng)風(fēng)管、中二次風(fēng)風(fēng)管和下二次風(fēng)風(fēng)管的噴口通過焊接固 定連接。
【專利摘要】本實用新型公開了一種含碳固體燃料混合燃燒試驗爐，包括爐體，其一端為煙氣出口端，另一端為風(fēng)粉入口端，所述的風(fēng)粉入口端的端面開設(shè)有五個風(fēng)粉入口，由上往下依次為上二次風(fēng)入口、上一次風(fēng)入口、中二次風(fēng)入口、下一次風(fēng)入口和下二次風(fēng)入口；其中，上一次風(fēng)入口和下一次風(fēng)入口分別與上一次風(fēng)風(fēng)管和下一次風(fēng)風(fēng)管通過間隙配合連接，上二次風(fēng)入口、中二次風(fēng)入口和下二次風(fēng)入口分別與上二次風(fēng)風(fēng)管、中二次風(fēng)風(fēng)管和下二次風(fēng)風(fēng)管的噴口通過焊接固定連接。應(yīng)用本實用新型提供的燃燒試驗爐，可以通過水平移動相應(yīng)一次風(fēng)風(fēng)管，來達到改變由相應(yīng)一次風(fēng)送入爐膛內(nèi)的燃料顆粒在爐內(nèi)停留時間長短的目的。
【IPC分類】F23C7/02
【公開號】CN204648219
【申請?zhí)枴緾N201520344137
【發(fā)明人】方慶艷, 葉驥, 馬侖, 譚鵬, 張 成, 陳剛
【申請人】華中科技大學(xué)
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年5月25日