用于含碳固体燃料混燃特性测试的沉降炉装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于固体燃料燃烧技术领域，具体设及一种用于含碳固体燃料混燃特性测 试的沉降炉装置及方法。
【背景技术】
[0002] 混合燃料燃烧技术是指将不同种类的燃料按一定比例进行渗混改变混配燃料的 着火特性、结渣特性、燃尽特性、排放特性等，W适应不同燃烧设备对燃料的要求。常见的 含碳固体燃料混合燃烧技术有混煤燃烧、煤与生物质混烧、污泥与煤混烧、煤与石油焦混烧 等。
[0003] W电站锅炉为例，电站锅炉入炉煤种多变，实际用煤的各项指标与设计煤种差异 较大，严重影响电站锅炉运行的经济性和安全性。混合燃料燃烧技术是解决运一问题的主 要方法之一，属于洁净煤燃烧技术范畴，目前，该燃烧技术广泛应用于大型燃煤锅炉。一般 大型燃煤锅炉在高度方向上通常都配有多层燃烧器，不同层燃烧器到炉膛出口的距离不 同，由不同层燃烧器喷入的固体燃料燃烧颗粒在炉内的沿程距离不同。就煤粉在"炉内"渗 混燃烧而言，由不同层燃烧器喷入的固体燃料燃烧颗粒在炉内的停留时间和延迟混合的时 间是不同的，而在炉内有限的空间和距离下，燃料的停留时间和延迟混合的时间对燃烧的 经济性和排放特性会产生较大影响。同时，煤粉在"炉内"渗混燃烧下，不同煤种的渗混比例 对燃烧的经济性和排放特性也会产生较大影响。而就"炉外"渗混燃烧方式来说，不同特性 煤种在炉外按照一定比例渗混之后送入炉内燃烧，而煤种渗混比例对燃烧的经济性和排放 特性影响较大，在合适的渗混比例下可达到高效低排放的目的。综上，就目前的配煤技术 而言，探究不同特质的含碳固体燃料的渗混方式、送入炉内方式、配煤比例等，对电站锅炉 在实际运行中的燃烷烃济性和排放特性具有非常大的意义，可为工业实际提供理论参考。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的迫切技术需求，本发明提出一种用于含碳固体燃料混燃特性测试 的沉降炉装置及方法，其目的在于，（i)实现含碳固体燃料在"炉内"和"炉外"两种渗混方 式下的混燃特性的试验；（ii)实现在"炉内"和"炉外"两种渗混方式下，不同含碳固体燃料 在不同渗烧比例下混燃特性的试验；（iii)实现在"炉内"渗混方式下，不同含碳固体燃料 在炉内的混合时间对混合燃料燃烧特性影响的试验。 阳〇化]为了实现本发明的技术目的，本发明提供了用于含碳固体燃料混燃特性测试的沉 降炉装置，包括沉降炉炉体、给粉管道组件和烟气输出组件；所述沉降炉炉体的一端为风粉 入口端，另一端为烟气出口端，所述风粉入口端连接所述给粉管道组件，所述烟气出口端连 接烟气输出组件；
[0006] 所述给粉管道组件包括两根一次风粉管、一根二次风管和入口水冷段，所述两根 一次风粉管用于向所述沉降炉炉体内送入燃料，所述二次风管用于向所述沉降炉炉体内送 入氧气W助燃，所述入口水冷段用于对风粉管和二次风管换热降溫；
[0007] 所述烟气输出组件包括出口水冷段、灰收集装置和烟气出口，所述出口水冷段的 一端连通所述沉降炉炉体的烟气出口端，另一端连通灰收集装置和烟气出口，水冷段用于 对输出的烟气换热降溫，灰收集装置用于收集烟气中的灰渣，烟气出口用于排出烟气。
[0008] 一种应用所述沉降炉的含碳固体燃料混燃特性试验方法，包括W下步骤：
[0009] 炉内渗混方式和渗混比例恒定下的测试步骤：两种不同含碳固体燃料分别从两根 一次风粉管送入沉降炉炉体内燃烧，通过改变两根一次风粉管的长度差，实现对两种不同 含碳固体燃料在炉内的混合时间的控制，从而完成不同含碳固体燃料在炉内的混合时间对 混合燃料燃烧特性影响的试验；
[0010] 炉内渗混方式和一次风粉管长度差恒定下的测试步骤：改变两种含碳固体燃料在 炉内的渗混比例，完成不同含碳固体燃料在炉内的渗混比例对混合燃料燃烧特性影响的试 验；
[0011] 炉外渗混方式的测试步骤：关闭一根一次风管，不同含碳固体燃料按一定比例混 合后通过另一根一次风粉管送入炉内燃烧，完成不同含碳固体燃料炉外混合比例对混合燃 料燃烧特性影响的实验。
[0012] 本发明有益技术效果体现在：
[0013] 1)在本发明中，在"炉内"渗混方式和一定渗混比例下，不同含碳固体燃料分别从 不同一次风粉管送入炉内燃烧，通过改变两根一次风粉管长度差异来实现对不同含碳固体 燃料在炉内的混合时间的控制，该方法可用于不同含碳固体燃料在炉内的混合时间对混合 燃料燃烧特性影响的试验。
[0014] 2)在"炉内"渗混方式和一次风粉管长度差异一定下，通过改变两种含碳固体燃料 在炉内的渗混比例W实现不同含碳固体燃料在炉内的渗混比例对混合燃料燃烧特性影响 的试验。
[0015] 3)不同含碳固体燃料按一定比例混合后通过另一根一次风粉管送入炉内燃烧，完 成不同含碳固体燃料炉外混合比例对混合燃料燃烧特性影响的试验。
[0016] 应用本发明试验炉，可进行不同含碳固体燃料的炉前渗混或炉内渗烧试验，本发 明的燃烧条件与实际工业燃烧设备更加贴近，具有可W变换不同含碳固体燃料在炉内混合 时间的功能，故由本发明试验炉为试验平台而得到的研究结论可W有效的指导实际工业燃 烧设备的运行，运对研究大型工业燃烧设备的含碳固体燃料混烧过程带来便利。本发明结 构简单，实现起来方便有效，相比现有沉降炉，可W更加全面的模拟实际工业条件下的含碳 固体燃料的混烧。
【附图说明】
[0017] 图1是本发明专利的结构示意图；
[0018]图2是本发明专利的具体实施例中混煤燃尽率结果图；
[0019] 图3是本发明专利的具体实施例中混煤NOx排放量结果图。
【具体实施方式】
[0020] 为了使本发明专利的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施 例，对本发明专利进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释 本发明专利，并不用于限定本发明专利。
[0021] 图1是本发明结构示意图，该试验炉包括沉降炉炉体6,给粉管道组件和烟气输出 组件；所述沉降炉炉体6的一端为风粉入口端，另一端为烟气出口端，所述风粉入口端连接 所述给粉管道组件，所述烟气出口端连接烟气输出组件。
[0022] 沉降炉炉体内设有反应管7,炉体为多段式加热（图1示例为=段），在每一段都 安装有热电偶8W控制炉内溫度水平。9是抽气取样孔。
[0023] 风粉入口端包括两根可改变长度差异的一次风粉管1和2、二次风管5、入口水冷 段（冷却水入口管4、冷却水出口管3)。两根一次风携带固体燃料经一次风粉管1和2送 入炉膛内燃烧，二次风经二次风管5送入试验炉内助燃，为燃料燃烧提供充足氧气。入口水 冷段的目的主要是保护一次风粉管1和2、二次风管5,防止由于过热膨胀导致入口给粉装 置开裂。
[0024] 所述烟气输出组件包括出口水冷段（冷却水进口 11、出口 10)、灰收集装置12和 烟气出口 13。燃烧烟气经过出口水冷段水冷换热冷却后输出，灰收集装置12收集烟气中 的灰渣，其余燃烧气体从烟出口 13排出。
[00巧]一方面，对于不同特性含碳固体燃料在"炉内"渗混下，不同含碳固体燃料单独通 过不同一次风粉管送入炉内燃烧，在一定渗混比例下通过改变两根一次风粉管长度差异 AL来实现不同含碳固体燃料在炉内的混合早晚的控制（即：混合时间）。同时也可W探 究在一定一次风粉管长度差异AL下不同渗混比例对混燃特性和排放特性的影响。
[00%] 另一方面，对于不同特性含碳固体燃料在"炉外"渗混下，不同含碳固体燃料按一 定比例混合后通过一根一次风粉管送入炉内燃烧，关闭另一根一次风管，该方法可用于在 "炉外"渗混下不同含碳固体燃料混合比例对混合燃料燃烧特性影响的研究。
[0027]下面炉内"渗烧方式下混煤燃烧为例，利用该沉降炉对2种差异性较大的不同