用于含碳固體燃料混燃特性測試的沉降爐裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于固體燃料燃燒技術領域，具體設及一種用于含碳固體燃料混燃特性測 試的沉降爐裝置及方法。
【背景技術】
[0002] 混合燃料燃燒技術是指將不同種類的燃料按一定比例進行滲混改變混配燃料的 著火特性、結渣特性、燃盡特性、排放特性等，W適應不同燃燒設備對燃料的要求。常見的 含碳固體燃料混合燃燒技術有混煤燃燒、煤與生物質混燒、污泥與煤混燒、煤與石油焦混燒 等。
[0003] W電站鍋爐為例，電站鍋爐入爐煤種多變，實際用煤的各項指標與設計煤種差異 較大，嚴重影響電站鍋爐運行的經濟性和安全性。混合燃料燃燒技術是解決運一問題的主 要方法之一，屬于潔凈煤燃燒技術范疇，目前，該燃燒技術廣泛應用于大型燃煤鍋爐。一般 大型燃煤鍋爐在高度方向上通常都配有多層燃燒器，不同層燃燒器到爐膛出口的距離不 同，由不同層燃燒器噴入的固體燃料燃燒顆粒在爐內的沿程距離不同。就煤粉在"爐內"滲 混燃燒而言，由不同層燃燒器噴入的固體燃料燃燒顆粒在爐內的停留時間和延遲混合的時 間是不同的，而在爐內有限的空間和距離下，燃料的停留時間和延遲混合的時間對燃燒的 經濟性和排放特性會產生較大影響。同時，煤粉在"爐內"滲混燃燒下，不同煤種的滲混比例 對燃燒的經濟性和排放特性也會產生較大影響。而就"爐外"滲混燃燒方式來說，不同特性 煤種在爐外按照一定比例滲混之后送入爐內燃燒，而煤種滲混比例對燃燒的經濟性和排放 特性影響較大，在合適的滲混比例下可達到高效低排放的目的。綜上，就目前的配煤技術 而言，探究不同特質的含碳固體燃料的滲混方式、送入爐內方式、配煤比例等，對電站鍋爐 在實際運行中的燃烷烴濟性和排放特性具有非常大的意義，可為工業實際提供理論參考。
【發明內容】
[0004] 針對現有技術的迫切技術需求，本發明提出一種用于含碳固體燃料混燃特性測試 的沉降爐裝置及方法，其目的在于，（i)實現含碳固體燃料在"爐內"和"爐外"兩種滲混方 式下的混燃特性的試驗；（ii)實現在"爐內"和"爐外"兩種滲混方式下，不同含碳固體燃料 在不同滲燒比例下混燃特性的試驗；（iii)實現在"爐內"滲混方式下，不同含碳固體燃料 在爐內的混合時間對混合燃料燃燒特性影響的試驗。 陽〇化]為了實現本發明的技術目的，本發明提供了用于含碳固體燃料混燃特性測試的沉 降爐裝置，包括沉降爐爐體、給粉管道組件和煙氣輸出組件；所述沉降爐爐體的一端為風粉 入口端，另一端為煙氣出口端，所述風粉入口端連接所述給粉管道組件，所述煙氣出口端連 接煙氣輸出組件；
[0006] 所述給粉管道組件包括兩根一次風粉管、一根二次風管和入口水冷段，所述兩根 一次風粉管用于向所述沉降爐爐體內送入燃料，所述二次風管用于向所述沉降爐爐體內送 入氧氣W助燃，所述入口水冷段用于對風粉管和二次風管換熱降溫；
[0007] 所述煙氣輸出組件包括出口水冷段、灰收集裝置和煙氣出口，所述出口水冷段的 一端連通所述沉降爐爐體的煙氣出口端，另一端連通灰收集裝置和煙氣出口，水冷段用于 對輸出的煙氣換熱降溫，灰收集裝置用于收集煙氣中的灰渣，煙氣出口用于排出煙氣。
[0008] 一種應用所述沉降爐的含碳固體燃料混燃特性試驗方法，包括W下步驟：
[0009] 爐內滲混方式和滲混比例恒定下的測試步驟：兩種不同含碳固體燃料分別從兩根 一次風粉管送入沉降爐爐體內燃燒，通過改變兩根一次風粉管的長度差，實現對兩種不同 含碳固體燃料在爐內的混合時間的控制，從而完成不同含碳固體燃料在爐內的混合時間對 混合燃料燃燒特性影響的試驗；
[0010] 爐內滲混方式和一次風粉管長度差恒定下的測試步驟：改變兩種含碳固體燃料在 爐內的滲混比例，完成不同含碳固體燃料在爐內的滲混比例對混合燃料燃燒特性影響的試 驗；
[0011] 爐外滲混方式的測試步驟：關閉一根一次風管，不同含碳固體燃料按一定比例混 合后通過另一根一次風粉管送入爐內燃燒，完成不同含碳固體燃料爐外混合比例對混合燃 料燃燒特性影響的實驗。
[0012] 本發明有益技術效果體現在：
[0013] 1)在本發明中，在"爐內"滲混方式和一定滲混比例下，不同含碳固體燃料分別從 不同一次風粉管送入爐內燃燒，通過改變兩根一次風粉管長度差異來實現對不同含碳固體 燃料在爐內的混合時間的控制，該方法可用于不同含碳固體燃料在爐內的混合時間對混合 燃料燃燒特性影響的試驗。
[0014] 2)在"爐內"滲混方式和一次風粉管長度差異一定下，通過改變兩種含碳固體燃料 在爐內的滲混比例W實現不同含碳固體燃料在爐內的滲混比例對混合燃料燃燒特性影響 的試驗。
[0015] 3)不同含碳固體燃料按一定比例混合后通過另一根一次風粉管送入爐內燃燒，完 成不同含碳固體燃料爐外混合比例對混合燃料燃燒特性影響的試驗。
[0016] 應用本發明試驗爐，可進行不同含碳固體燃料的爐前滲混或爐內滲燒試驗，本發 明的燃燒條件與實際工業燃燒設備更加貼近，具有可W變換不同含碳固體燃料在爐內混合 時間的功能，故由本發明試驗爐為試驗平臺而得到的研究結論可W有效的指導實際工業燃 燒設備的運行，運對研究大型工業燃燒設備的含碳固體燃料混燒過程帶來便利。本發明結 構簡單，實現起來方便有效，相比現有沉降爐，可W更加全面的模擬實際工業條件下的含碳 固體燃料的混燒。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發明專利的結構示意圖；
[0018]圖2是本發明專利的具體實施例中混煤燃盡率結果圖；
[0019] 圖3是本發明專利的具體實施例中混煤NOx排放量結果圖。
【具體實施方式】
[0020] 為了使本發明專利的目的、技術方案及優點更加清楚明白，W下結合附圖及實施 例，對本發明專利進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用W解釋 本發明專利，并不用于限定本發明專利。
[0021] 圖1是本發明結構示意圖，該試驗爐包括沉降爐爐體6,給粉管道組件和煙氣輸出 組件；所述沉降爐爐體6的一端為風粉入口端，另一端為煙氣出口端，所述風粉入口端連接 所述給粉管道組件，所述煙氣出口端連接煙氣輸出組件。
[0022] 沉降爐爐體內設有反應管7,爐體為多段式加熱（圖1示例為=段），在每一段都 安裝有熱電偶8W控制爐內溫度水平。9是抽氣取樣孔。
[0023] 風粉入口端包括兩根可改變長度差異的一次風粉管1和2、二次風管5、入口水冷 段（冷卻水入口管4、冷卻水出口管3)。兩根一次風攜帶固體燃料經一次風粉管1和2送 入爐膛內燃燒，二次風經二次風管5送入試驗爐內助燃，為燃料燃燒提供充足氧氣。入口水 冷段的目的主要是保護一次風粉管1和2、二次風管5,防止由于過熱膨脹導致入口給粉裝 置開裂。
[0024] 所述煙氣輸出組件包括出口水冷段（冷卻水進口 11、出口 10)、灰收集裝置12和 煙氣出口 13。燃燒煙氣經過出口水冷段水冷換熱冷卻后輸出，灰收集裝置12收集煙氣中 的灰渣，其余燃燒氣體從煙出口 13排出。
[00巧]一方面，對于不同特性含碳固體燃料在"爐內"滲混下，不同含碳固體燃料單獨通 過不同一次風粉管送入爐內燃燒，在一定滲混比例下通過改變兩根一次風粉管長度差異 AL來實現不同含碳固體燃料在爐內的混合早晚的控制（即：混合時間）。同時也可W探 究在一定一次風粉管長度差異AL下不同滲混比例對混燃特性和排放特性的影響。
[00%] 另一方面，對于不同特性含碳固體燃料在"爐外"滲混下，不同含碳固體燃料按一 定比例混合后通過一根一次風粉管送入爐內燃燒，關閉另一根一次風管，該方法可用于在 "爐外"滲混下不同含碳固體燃料混合比例對混合燃料燃燒特性影響的研究。
[0027]下面爐內"滲燒方式下混煤燃燒為例，利用該沉降爐對2種差異性較大的不同