电站煤粉炉的多相流膜汽节能减排技术

1、电站煤粉炉的多相流膜汽节能减排技术电站煤粉炉的多相流膜汽节能减排技术国内外研究综述煤炭是我国最主要的能源，有 80% 的煤炭是通过燃烧被利用的。 目前，我国煤炭年产量大约为 24 亿吨，煤炭产量的 50% 以上是被我国大大小小的电厂或热电厂所消耗， 而这些电厂中大多数是一些效率低， 煤耗高，污染严重的中小型电厂。因此，如何组织好煤炭的合理燃烧，开发和推广高效低污染的燃烧技术， 是直接关系到国民经济发展和社会进步的重大课题， 尤其是在我国提出了“十一五”期间实现节能减排 20% 的目标后，对低效率电站锅炉的节能减排技术的研究就显得更为重要了。在煤炭燃烧的过程中喷水蒸汽 （水）的强化燃烧技术，即本

2、课题提出的多相流膜汽节能减排技术，经过一些专家学者的研究和实践证明， 是一种简单易行， 能提高锅炉燃烧热效率， 减少煤耗和降低污染的好方法。喷水蒸汽（水）对燃烧的影响如下： （1）部分碳与水蒸汽反应，生成水煤气。 （2）水煤气反应使部分的表面反应变成容积反应， 更能充分利用炉内空间。（3）水煤气反应可以形成以氢为活化核心的链锁反应，使化学反应速度加快。 （4）使细煤粒粘结， 可减少飞灰中可燃物含量， 提高燃烧效率并减少污染。（5）含水蒸汽的空气导热比干空气快， 可使煤粒局部降温， 从而使灰层裂开或剥落。这些影响对于煤的燃烧起到了积极作用，主要是提高了燃烧效率， 减少了机械不完全燃烧损失和化学不

3、完全燃烧损失。 但是，不能忽视的是在炉膛内如果喷水的话会有一定的副作用，如水汽化会吸热，降低燃烧温度，同时还会增加排烟热损失， 而副作用必须控制在允许的范围内。考虑到减少吸热， 炉膛内喷水蒸汽比喷水为优。由于水蒸汽的分子量小于CO2 和 O2 分子量，其扩散速率较快，故更易于碳反应，提高碳物质的消耗速度， 避免了析碳现象， 减少了烟尘量；同时，喷水或水蒸汽会降低炉膛内的温度，在不影响炉膛内燃烧状况的前提下， 温度的降低可以抑制热力 NOx 的生成，从而减轻了对周围大气的污染，实现高效低污染的清洁燃烧。喷水蒸汽（水）强化燃烧技术在现有300 多台工业锅炉上实用表明，节能和环保效益明显。其具体技术

4、指标为：热效率调高约 5% 以上，节煤约 10% 以上，烟尘排放量下降 24% ，林格曼黑度下降 50% ，有害气体也有所下降。只是国内外还没关于该项技术应用于电站煤粉炉的报告，但是在这么多工业锅炉技术改造成功的经验指导下，我们有理由相信， 若把该项技术应用于一些效率低， 煤耗高，污染严重的中小型电站煤粉锅炉，其经济、环保效益将是非常明显的。主要研究内容1、喷入水蒸汽（水） M （kgH2O/kgcoal）值的最佳选择范围对于电站锅炉多相流膜汽节能减排技术， 其关键运行参数则为水蒸汽（水） M 值， M 值过大，会使燃烧温度过低，影响煤的燃烧，甚至会熄炉； M 值过小，又有可能起不到使没强化燃

5、烧、提高燃烧效率的作用。而 M 值又与燃烧煤种、过量空气系数、 燃烧条件及本身结构等许多因素有关，但是要得出 M 与这四个因素的具体表达式是相当困难的， 因此可以通过理论分析和实验研究，考虑其主要影响因素， 利用热平衡的方法求得 M 值，对于工业层燃炉，有研究表明M 值的范围为 8%-10% ，而对于电站煤粉炉，国内还没有这方面的研究， 但可以通过类似的方法求得 M 值的最佳选择范围。2、喷入水蒸汽（水）的配送方式及参数的选择水蒸汽（水）喷入炉膛内主要是和煤粉颗粒发生水煤气反应， 同时还有扰动空气动力场的作用以延长煤粉颗粒在炉膛内的停留时间， 以便煤粉的燃烧完全。为了能使水蒸汽（水）到达煤粉最

6、集中的主燃区以便发生水煤气反应， 同时还要能加强炉膛内高温烟气的扰动， 就要考虑水蒸汽（水）喷嘴的位置、喷射的角度、喷嘴的射程、流速、压力、以及主要雾化参数对锅炉效率的影响，从而确定膜汽节能减排装置的结构。3、加喷蒸汽后对炉膛温度的影响水蒸汽（水）喷入炉膛时，射流沿程会吸收热量，导致局部温度降低，同时当水蒸汽（水）到达主燃区时会与高温的煤粉发生水煤气反应，这会使炉膛主燃区温度升高 30-60 ，因此要研究水蒸汽（水）喷入后对整个炉膛温度场的影响，从而可以分析水蒸汽（水）喷入后对煤粉燃烧效率的影响。4、加喷水蒸汽（水）后对锅炉热效率的影响提高锅炉热效率是加喷水蒸汽 （水）强化燃烧技术的主要目的，

7、 因此我们可以通过调节各种可改变的因素（喷入水蒸汽（水） M 值、喷嘴的位置、喷射的角度、喷嘴的射程、流速、压力、雾化参数），测试锅炉热效率的变化，从而可以确定选择怎样的参数组合可以最大限度的提高锅炉的热效率，并最终确定膜汽节能减排装置的结构。主要创新点、先进性1、多相流膜汽节能减排技术应用于效率低，煤耗高，污染严重的中小型电站煤粉锅炉是该类型锅炉节能减排的创新， 它大大提高了该类型锅炉的热效率，并降低了烟尘类污染物的排放量。2、多相流膜汽节能减排技术拓宽了中小型电站煤粉炉节能减排改造的途径， 尤其在我国提出了“十一五”期间节能降耗 20% 的背景下，一些中小型电厂可以选择这种技术进行煤粉炉的

8、改造。3、国内尚未出现利用该原理对电站煤粉炉进行综合改造的项目， 属于原创型技术， 市场应用前景广阔。研究方法和技术路线1、研究方法本项目的研究方法是以前期的理论分析以及结构设计为主导，后期主要结合现场电站锅炉的膜汽节能减排技术的改造， 改变各种主要的技术参数，然后可测定炉膛的温度场， 通过锅炉的运行状况计算出锅炉的热效率， 可以得出一组甚至多组比较理想的技术参数的组合， 然后就可以改进膜汽装置的结构， 最终得出更为优化的膜汽装置的设计。2、研究技术路线进行理膜汽节能减排电站锅炉安设定膜汽装置运行锅炉以及膜汽各项技术测量热效率及各项技术最终确定膜汽装置结主要技术指标项目研究的主体目标为： 通过实施期的理论和实践改造研究， 开发出具有自主知识产权的电站煤粉锅炉的多相流膜汽节能减排技术， 并应用于具体的电站锅炉， 实现节能减排的目标， 开创中小型电站锅炉节能减排的新方法。 其主要技术指标为：1） 膜汽