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　【背景】混煤燃燒過程中包含著復(fù)雜的物理化學(xué)過程。選擇合理的混煤摻燒方式和運(yùn)行條件，對提高混煤燃燒效率和降低污染物排放具有重要意義。燃煤電站鍋爐通常有兩種混煤摻燒方式：一種稱為“爐外”摻燒，即原煤預(yù)先按照一定比例混合，然后直接送入磨煤機(jī)中磨制得到混煤煤粉，再送入爐內(nèi)燃燒；另一種稱為“爐內(nèi)”摻燒，即將不同煤分別單獨(dú)送入不同磨煤機(jī)磨制煤粉，不同煤種煤粉通過不同燃燒器分別送入爐膛，在爐內(nèi)經(jīng)過一定的時間再混合燃燒。

　　華中科技大學(xué)煤燃燒國家重點實驗室方慶艷副教授研究團(tuán)隊為探究混煤的燃燒機(jī)理及排放特性，設(shè)計并搭建了可以實現(xiàn)“爐內(nèi)”、“爐外”兩種摻燒方式的沉降爐試驗系統(tǒng)。本次研究的創(chuàng)新點為進(jìn)一步開展了貧煤、高揮發(fā)分煙煤及其不同配比混煤的燃盡和NO_x排放特性試驗，研究了不同摻燒方式、摻燒比例、過量空氣系數(shù)對混煤燃盡與NOx排放特性的影響以及在混煤燃燒過程中交互作用的機(jī)理，以期為實際工業(yè)中混煤摻燒優(yōu)化調(diào)控提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。沉降爐實驗臺的試驗系統(tǒng)如下圖所示。

　　實驗系統(tǒng)主要包含給粉系統(tǒng)、沉降爐爐體、反應(yīng)管以及由配氣系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、水冷卻系統(tǒng)、取樣分析系統(tǒng)等組成的輔助系統(tǒng)。反應(yīng)管內(nèi)徑70 mm，總長度1 400 mm，有效加熱段1 000 mm。整個沉降爐爐體分為上、中和下3段加熱區(qū)域，以此來保證爐膛內(nèi)加熱溫度的均勻分布。本實驗平臺可實現(xiàn)“爐內(nèi)”和“爐外”兩種摻燒方式，如圖左側(cè)所示：① 將2種煤粉通過2個給粉器1號和2號分別送入爐內(nèi)，這種方式即為“爐內(nèi)”摻燒；② 預(yù)先按比例摻混2種煤粉，然后通過2個給粉器送入爐內(nèi)，這種方式即為“爐外”摻燒。采用給粉器為PEF-90AL型雙級振動盤式的常壓給粉器(日本Sanki公司生產(chǎn))，其工作原理為：煤粉在倒入給粉器后，在振動盤周圍的凹槽中形成一個粉末層，煤粉在振動力的驅(qū)動下順著凹槽向前移動，然后注入到出粉口。通過控制振動電機(jī)的電壓與頻率，實現(xiàn)對給粉量的精確控制，給粉范圍為0~2 g/min，其給粉精度在±5%。在“爐內(nèi)”摻燒方式下，給粉管采用了4種長度差，以控制高揮發(fā)分煙煤與貧煤在爐內(nèi)的延遲混合時間，分別為0，50，100，150 mm，其對應(yīng)延遲混合時間分別為0，0.125，0.25，0.375 s。

　　研究人員發(fā)現(xiàn)，混煤燃燒過程中煙煤對貧煤存在促進(jìn)和抑制兩種作用，兩者的競爭共同決定了混煤的燃盡特性。“爐外”摻燒方式下，摻燒煙煤比例較小時，促進(jìn)大于抑制作用，有利于混煤燃盡；進(jìn)一步提高煙煤摻燒的比例，抑制作用增加并大于促進(jìn)作用，不利于混煤的燃盡；NO_x排放量隨煙煤摻燒比例增加基本呈線性增加規(guī)律。摻燒煙煤比例控制在25%以內(nèi)有利于提高混煤燃盡率;摻燒煙煤比例為75%時，混煤燃盡率顯著降低。“爐內(nèi)”摻燒方式下，混煤燃燒中的促進(jìn)與抑制作用會同時減弱；摻燒大比例煙煤時，煙煤與貧煤混合越晚越有利于混煤燃盡；NO_x排放量隨著煙煤延遲混合而逐漸降低。“爐內(nèi)”摻燒煙煤且煙煤延遲送入爐內(nèi)有利于混煤燃盡率，且NO_x的排放降低明顯;而貧煤延遲送入爐內(nèi)則會導(dǎo)致混煤燃盡率進(jìn)一步降低，但NO_x排放降低程度低于前者。

來源：《煤炭學(xué)報》

引用格式：馬侖，汪涂維，方慶艷，等.混煤燃燒過程中的交互作用：摻混方式對混煤燃燒特性的影響[J].煤炭學(xué)報,2016,41(9):2340-2346.（轉(zhuǎn)載請標(biāo)明出處