循环流化床锅炉飞灰残碳燃烧特性的实验研究

作     者：罗海华 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张世红

授予年度：2007年

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：循环流化床 飞灰 残碳 TGA 燃烧特性 

摘      要：循环流化床锅炉(CFB)具有对燃料适应性好、燃烧效率高、气体污染低等特点,近年来,循环流化床锅炉在我国得到了迅速发展,我国已经成为世界上CFB锅炉数量和总容量最大、发展速度最快的国家。然而我国绝大多数CFB锅炉燃用的是低反应活性的贫煤、无烟煤以及矸石等劣质燃料,锅炉的飞灰含碳量较高,使得燃烧效率降低。因此,发展创新技术降低飞灰含碳量,提高锅炉热效率,减少污染物排放,将对我国环境友好、高效能源产业的发展有着重要的现实意义。 本文首先系统的阐述了国内外循环流化床锅炉发展状况,指出了当前我国循环流化床锅炉存在着飞灰含碳量高的问题,分析了问题产生的主要原因并归纳了当前采取的措施。探讨了当前采用措施的局限性,及研究降低循环流化床锅炉飞灰含碳量的新方法的必要性。 采用浮选法从开封(440t/h)、巩义(440t/h)和分宜(410t/h)CFB锅炉飞灰中提碳,减少了测试中灰和矿物质对残碳燃烧反应性的影响和燃烧扩散阻力,通过浮选实验得到了高含碳量的飞灰残碳样品。 接着采用STA409C型热重分析仪对所选用的三种飞灰残碳和其入炉煤进行燃烧特性研究,并分析了不同氧浓度、加热速率等运行条件对飞灰残碳燃烧特性的影响。实验发现飞灰残碳的着火温度比对应的入炉煤高,飞灰残碳的反应性不仅与入炉煤有关还与燃烧工况有关。富氧燃烧有利于降低残碳的着火温度,加快燃烧反应速度,得出了对残碳燃烧特性改善最佳的氧浓度为40%左右。提高加热速率,有利于残碳着火稳燃,改善残碳的燃烧特性,强化残碳的燃烧。 最后,引入Coats-Redfern法对飞灰残碳的燃烧机理进行分析,并求取了不同实验条件下的燃烧动力学参数(反应活化能和频率因子),发现氧浓度和加热速率提高,活化能降低。 该研究首次对CFB锅炉的高含碳飞灰的残碳燃烧特性进行了深入的研究,为开发新的飞灰处理技术并应用于工业实践奠定了理论基础和科学依据,对循环流化床锅炉的应用和发展有着积极的意义。