實際鍋爐中煤粉燃盡率與飛灰含碳量的預測

　實際鍋爐中煤粉燃盡率與飛灰含碳量的預測唐良廣鄭楚光趙海波華中科技大學煤燃燒國家重點實驗室摘要建立了對實際鍋爐煤粉燃盡率與飛灰含碳量預測的維計算方法，將煤的燃燒特性與鍋爐結構特性相結合，提出鍋爐煤性與爐性相結合的計算方法。

　　飛灰含碳量是燃煤鍋爐的個重要指標，直接影響鍋爐的效率，并影響到靜電除塵器的效率和飛灰的綜合利用。對于新安裝鍋爐和需要改變燃料的鍋爐，往往需要預鍋爐燃燒不同煤種時將具體煤種與燃燒設備相聯系，并通過準確的模擬煤炭粒子燃燒的溫度時間關系，將煤熱解及揮發分的燃燒過程與煤燃燒時炭粒的主要異相燃燒過程分開考慮，便可較精確地得到燃料的燃盡率并測量飛灰含碳量。

　　該預測方法的總的思路是測量燃煤的反應動力學參數將煤種參數與鍋爐參數輸入計算程序調整程序的輸入參數，預測飛灰含碳量。它是將爐膛從冷灰斗間到爐膛出口分成高度可以變化的若干切片。在切片內認為物質性質相同。切片周壁溫與煙氣溫度不同。切片劃分中燃燒器區每層次風口劃在層，內次風口與上次風口之間可以劃分層次也可以不劃，視兩層近的次風中去，這時次風層噴入量的風量取者之和，溫度取混合以后的溫度，若次風上仰9角度或下傾角度，則將該噴入量的410或如直接進入上層或下層。

　　1.1流動模型動與顆粒同步。柱塞流區下部為混合區，認為混合區存在向下的流動，而且向下流動的煙氣量的多少同進入該層的總煙氣量成正比。混合區下部為回流區�；旌蠀^下來的氣體均勻地減少并且轉為上行。若回流區有層，則在回流區最上層有的下行量轉為上行，第層又有的量轉為上行，到了回流區最下層，則只有的量進入并轉為上行。為了簡化計算認為回流區不存在固體顆粒。

　　柱塞流區1.2輻射模型且認為輻射只沿垂直于各面的方向進行。首先利用氧化碳與水蒸氣的黑度，根據美國瓦公司由實驗得出的經驗數據，計算煙氣含固體顆粒，輻射氣體的黑度，采用類似計算黑度的方法計算氣體域對周圍壁面向其輻射的吸收系數，然后計算氣壁間的輻射熱交換氣體向垂直其上下所有氣體域發生交換，而且氣體域向垂直方向。其上下面方向的輻射模型是建立在實驗基礎上的收稿日期200000.

　　種方法。與目前流行的蒙特卡洛法區域法比較略顯簡單，但本文建立的程序是為應用服務的，要求較高的計算速度，較少的計算量。實踐證明，該方法有較高的可靠性。

　　1.3燃燒模型焦炭的燃燒是個十分復雜的物理化學過程，大多數研究認為碳與氧反應生成，2和0.炭散到炭面氧被炭面吸附；在炭面進行化學反應燃燒產物由炭面解析燃燒產物由炭面向周圍擴散，其中主要過程是氧向炭面擴散和在反應面進行燃燒反應。整體上炭燃燒速度既與炭面上進行的化學反應本身的速度有關，也與氧向炭面擴散的速度有關。

　　顯然炭面發生的化學反應所需氧量應該與擴散氣流向面輸送的氧量相等，即q=Ksps因而煤粉燃盡率的變化率為心，以7組分為例7，25，為7組分焦炭的初始粒徑；5，為7組分初始的焦炭單位質量的面積。

　　1.4爐內物質平衡中間產物，參照目前常用的計算機計算煙氣量的方法。煤的可燃元素，只和3完全燃燒生成CO2，H2O和SO2.煤中的N，O元素貝lJ認為釋放后1.4.2混合區的物質平衡為進入層的氣體總量，則對混合區的每層列出上述方程，就可以聯立起來，用求解線性方程的辦法求出各層的1.4.3回流區的物質平衡，的形式存在煙氣中。

　　1.4.1柱塞流區的物質平衡設在i層釋放的揮發分為AMv，消耗的焦炭為AMc，若ws，WN，wc，WH，wo分別為揮發分中S，N，C，H和O的質量分數，則2a中Nii+1為。柱塞流區1混合區回流區1.5爐內能量平衡1.5.1爐內氣體域的熱平衡層達到熱平衡時，存在下述關系層能量；么21為揮發分燃燒放熱量；么，為焦炭燃燒放熱量，么0=4，為焦炭的熱值；AMc為焦炭消耗量；i為煙氣離開i層的焓；0Zi為層氣體向高度方向輻射的能量；0為層氣體與壁面換熱量。

　　變換方程得0.6爪2.14界�；亓髀实恼{整為混合區各層的回流率取同值，0.20.5之間。然后可以保持它們的值不變，來預測其他工況。計算流程采用上式迭代求解各氣體切片的溫度。

　　1.5.2爐內壁面之間的熱平衡煙氣與壁面之間的換熱，若忽略對流換熱，則煙氣與壁面之間只有輻射換熱。該量與壁面向工質的傳熱量搡相等。

　　為職=，將方程整理成下面的形式8，布。

　　2預測實例切片的劃分為了體現噴嘴位置的影響，并且為了體現該區域的混合特性，將次風口與其周圍的次風口劃為層，認為此時注入的空氣溫度為該層內次風與次風的質量平均值。不與次風臨近的次風口單獨劃為層，次風單獨劃分注入，同樣，溫度采用周圍次風分配入該層的量與次風量的質量平均溫度。

　　利用已知工況的試驗結果對輸入數據進行調整，就是綜合調整壁面熱阻和回流率，使煙氣溫度分布及燃盡率與已知工況的實測值相符。對于壁面熱阻的調整根據熱力計算的標準，壁面等效熱阻在0.725.17爪2.的范圍內。在實際調整中，燃燒器區取值，其余的取另值，相差煤種應用基成分柬=53.46，購1=2.7，wo應用基固定碳及揮發分燃燒器區下部切片劃分層數6.

　　燃燒器區切片劃分層數6.

　　性與數學模型相結合用于實際鍋爐的計算，并且通過實際鍋爐已知工況的實驗結果修正計算程序注飛灰含碳量為。1；為切片煙氣溫度，0.為可燃物燃盡率，乃為水冷壁熱流密度，為氧分壓，為煙氣中，2流量煤種燃盡率計算值燃盡率實測值飛灰含碳量計算值飛灰含碳量實測量金竹山萊陽層數本預測模型采用的技術路線是將煤的燃燒特中某些不易確定的輸入參數，然后運用計算程序就可以預測其他未知工況。本預測方法可以預測燃煤鍋爐的燃盡率與飛灰含碳量。當機組需要更換新煤種或摻燒新煤種時，也可以用本預測方法對煤種的適應性做出預測以決定取舍。該預測方法能夠體現煤種的差異，以及鍋爐燃燒器及爐膛鍋爐燃盡率與爐膛出口飛灰含碳量。很好地解決了煤性與爐性的適應性問，具有較大的工程實用性。

　　1孫學信，陳建原。煤粉燃燒物理化學基礎。武漢華中理工大學出版社，1991.

　　2陳鴻。煤粉孔隙結構及燃盡動力學的研究博士學位論文。武漢華中理工大學煤燃燒國家重點實驗華中科技大學學報稿件要求3文章的關鍵主關鍵，而不是文章得以成立的關鍵技術關鍵。選取的關鍵詞應保證其準確性對主而言和正確性對書寫而言。每篇文章必須給出38個關鍵詞中英文對照，并分別寫在中英文摘要下方，其順序及個數應致。第個關鍵詞應能體現出文章的學科分類。

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