实际锅炉中煤粉燃尽率与飞灰含碳量的预测

实际锅炉中煤粉燃尽率与飞灰含碳量的预测

　实际锅炉中煤粉燃尽率与飞灰含碳量的预测唐良广郑楚光赵海波华中科技大学煤燃烧国家重点实验室摘要建立了对实际锅炉煤粉燃尽率与飞灰含碳量预测的维计算方法，将煤的燃烧特性与锅炉结构特性相结合，提出锅炉煤性与炉性相结合的计算方法。

　　飞灰含碳量是燃煤锅炉的个重要指标，直接影响锅炉的效率，并影响到静电除尘器的效率和飞灰的综合利用。对于新安装锅炉和需要改变燃料的锅炉，往往需要预锅炉燃烧不同煤种时将具体煤种与燃烧设备相联系，并通过准确的模拟煤炭粒子燃烧的温度时间关系，将煤热解及挥发分的燃烧过程与煤燃烧时炭粒的主要异相燃烧过程分开考虑，便可较精确地得到燃料的燃尽率并测量飞灰含碳量。

　　该预测方法的总的思路是测量燃煤的反应动力学参数将煤种参数与锅炉参数输入计算程序调整程序的输入参数，预测飞灰含碳量。它是将炉膛从冷灰斗间到炉膛出口分成高度可以变化的若干切片。在切片内认为物质性质相同。切片周壁温与烟气温度不同。切片划分中燃烧器区每层次风口划在层，内次风口与上次风口之间可以划分层次也可以不划，视两层近的次风中去，这时次风层喷入量的风量取者之和，温度取混合以后的温度，若次风上仰9角度或下倾角度，则将该喷入量的410或如直接进入上层或下层。

　　1.1流动模型动与颗粒同步。柱塞流区下部为混合区，认为混合区存在向下的流动，而且向下流动的烟气量的多少同进入该层的总烟气量成正比。混合区下部为回流区。混合区下来的气体均匀地减少并且转为上行。若回流区有层，则在回流区最上层有的下行量转为上行，第层又有的量转为上行，到了回流区最下层，则只有的量进入并转为上行。为了简化计算认为回流区不存在固体颗粒。

　　柱塞流区1.2辐射模型且认为辐射只沿垂直于各面的方向进行。首先利用氧化碳与水蒸气的黑度，根据美国瓦公司由实验得出的经验数据，计算烟气含固体颗粒，辐射气体的黑度，采用类似计算黑度的方法计算气体域对周围壁面向其辐射的吸收系数，然后计算气壁间的辐射热交换气体向垂直其上下所有气体域发生交换，而且气体域向垂直方向。其上下面方向的辐射模型是建立在实验基础上的收稿日期200000.

　　种方法。与目前流行的蒙特卡洛法区域法比较略显简单，但本文建立的程序是为应用服务的，要求较高的计算速度，较少的计算量。实践证明，该方法有较高的可靠性。

　　1.3燃烧模型焦炭的燃烧是个十分复杂的物理化学过程，大多数研究认为碳与氧反应生成，2和0.炭散到炭面氧被炭面吸附；在炭面进行化学反应燃烧产物由炭面解析燃烧产物由炭面向周围扩散，其中主要过程是氧向炭面扩散和在反应面进行燃烧反应。整体上炭燃烧速度既与炭面上进行的化学反应本身的速度有关，也与氧向炭面扩散的速度有关。

　　显然炭面发生的化学反应所需氧量应该与扩散气流向面输送的氧量相等，即q=Ksps因而煤粉燃尽率的变化率为心，以7组分为例7，25，为7组分焦炭的初始粒径；5，为7组分初始的焦炭单位质量的面积。

　　1.4炉内物质平衡中间产物，参照目前常用的计算机计算烟气量的方法。煤的可燃元素，只和3完全燃烧生成CO2，H2O和SO2.煤中的N，O元素贝lJ认为释放后1.4.2混合区的物质平衡为进入层的气体总量，则对混合区的每层列出上述方程，就可以联立起来，用求解线性方程的办法求出各层的1.4.3回流区的物质平衡，的形式存在烟气中。

　　1.4.1柱塞流区的物质平衡设在i层释放的挥发分为AMv，消耗的焦炭为AMc，若ws，WN，wc，WH，wo分别为挥发分中S，N，C，H和O的质量分数，则2a中Nii+1为。柱塞流区1混合区回流区1.5炉内能量平衡1.5.1炉内气体域的热平衡层达到热平衡时，存在下述关系层能量；么21为挥发分燃烧放热量；么，为焦炭燃烧放热量，么0=4，为焦炭的热值；AMc为焦炭消耗量；i为烟气离开i层的焓；0Zi为层气体向高度方向辐射的能量；0为层气体与壁面换热量。

　　变换方程得0.6爪2.14界。回流率的调整为混合区各层的回流率取同值，0.20.5之间。然后可以保持它们的值不变，来预测其他工况。计算流程采用上式迭代求解各气体切片的温度。

　　1.5.2炉内壁面之间的热平衡烟气与壁面之间的换热，若忽略对流换热，则烟气与壁面之间只有辐射换热。该量与壁面向工质的传热量搡相等。

　　为职=，将方程整理成下面的形式8，布。

　　2预测实例切片的划分为了体现喷嘴位置的影响，并且为了体现该区域的混合特性，将次风口与其周围的次风口划为层，认为此时注入的空气温度为该层内次风与次风的质量平均值。不与次风临近的次风口单独划为层，次风单独划分注入，同样，温度采用周围次风分配入该层的量与次风量的质量平均温度。

　　利用已知工况的试验结果对输入数据进行调整，就是综合调整壁面热阻和回流率，使烟气温度分布及燃尽率与已知工况的实测值相符。对于壁面热阻的调整根据热力计算的标准，壁面等效热阻在0.725.17爪2.的范围内。在实际调整中，燃烧器区取值，其余的取另值，相差煤种应用基成分柬=53.46，购1=2.7，wo应用基固定碳及挥发分燃烧器区下部切片划分层数6.

　　燃烧器区切片划分层数6.

　　性与数学模型相结合用于实际锅炉的计算，并且通过实际锅炉已知工况的实验结果修正计算程序注飞灰含碳量为。1；为切片烟气温度，0.为可燃物燃尽率，乃为水冷壁热流密度，为氧分压，为烟气中，2流量煤种燃尽率计算值燃尽率实测值飞灰含碳量计算值飞灰含碳量实测量金竹山莱阳层数本预测模型采用的技术路线是将煤的燃烧特中某些不易确定的输入参数，然后运用计算程序就可以预测其他未知工况。本预测方法可以预测燃煤锅炉的燃尽率与飞灰含碳量。当机组需要更换新煤种或掺烧新煤种时，也可以用本预测方法对煤种的适应性做出预测以决定取舍。该预测方法能够体现煤种的差异，以及锅炉燃烧器及炉膛锅炉燃尽率与炉膛出口飞灰含碳量。很好地解决了煤性与炉性的适应性问，具有较大的工程实用性。

　　1孙学信，陈建原。煤粉燃烧物理化学基础。武汉华中理工大学出版社，1991.

　　2陈鸿。煤粉孔隙结构及燃尽动力学的研究博士学位论文。武汉华中理工大学煤燃烧国家重点实验华中科技大学学报稿件要求3文章的关键主关键，而不是文章得以成立的关键技术关键。选取的关键词应保证其准确性对主而言和正确性对书写而言。每篇文章必须给出38个关键词中英文对照，并分别写在中英文摘要下方，其顺序及个数应致。第个关键词应能体现出文章的学科分类。

　　首页页下注在文章首页下方应注明。收稿日期年月日第作者姓名，性别，出生年，职称；所在地，单位邮编基金资助项目及项目号。

　　标层次正文层次标应简短明确，各层次序号依次为1.1.1.1等，律左顶格，后空格写标。若1.1.1后还有小层次，则分别另起行空两格用4.，汰，数学公式由于讨论问的需要，在叙述中要引用的公式才编号公式号右顶格，且另行居中；不引用的公式不编号。不编号中。全文公式统连续编号；定理引理定义推论等也分别统连续编号。