高海拔对煤粉燃烧特性的影响研究

李艳

高海拔对煤粉燃烧特性的影响研究

  随着经济的快速发展,青海电网面临电力供应严重不足的局面。为了解决青海电网电源不足的问题,缓解用电紧张局面，支持青海省经济社会发展，国家拟在青海地区规划建设多个火电项目。青海地区为典型高海拔地区,大气压力低,虽然空气中氧气体积分数与平原基本相同,但空气密度小,会导致燃料的燃烧特性发生变化。在云南、贵州和青海等高海拔地区已有小型燃煤火电机组投运, 运行情况显示存在锅炉热效率低、厂用电率偏高、供电煤耗偏高等问题,给电厂运行安全性、经济性带来一定影响。已有研究提出高海拔地区锅炉在设备选型、系统设计等方面应采取针对性措施,如增大炉膛容积以增加煤粉停留时间、增大烟风道尺寸以保证气流合理流速、增大对流受热面传热面积以保证换热效果等。现有研究虽已提出高海拔低气压下煤粉的燃烧特性变差但仍属于定性结论,缺乏可靠的定量数据。本文在试验台上模拟高海拔低气压工况，研究了煤粉在此条件下的燃烧特性,为高海拔地区煤粉锅炉设计及后期运行调整提供基础性数据支持。

一，试验

1.1 试验煤样

  选择了3个煤样进行试验,各煤样的主要煤质参数见表.

1.2 试验模拟工况

  以青海格尔木地区为典型研究对象,海拔标高取2900m。以昆明和西安为对比地区,海拔高度分别取1 891 m和414 m。随着海拔的升高,大气压力不断降低,但大气中各组分的相对含量基本维持不变,因此可以在平原地区通过降低密闭的舱室内压力的方法来模拟高海拔地区的低气压环境。试验时根据需要用真空泵将密封舱内的空气部分抽出,调节密封舱内部气压大小,形成试验所需的不同气压环境。

1.3 试验装置

  图为高海拔低气压模拟试验台原理。试验台由密封舱、真空泵及放置于密封舱内的-维火焰炉与煤粉气流着火炉组成。试验时真空泵不但作为抽气装置,形成并维持密封舱负压,而且还在燃烧系统中充当引风机。通过真空泵将一维火焰炉尾部烟道压力和密封舱的压差维持在50Pa左右。在燃烧器顶部开有气压平衡孔,保持一维火焰炉内的气压和密封舱的压力相等。试验时.试验人员进人密封舱,关闭舱门后启动真空泵、抽取舱内空气,直至舱内气压值达到指定值。随后开启烟气系统阀门,启动送风机,按要求调整一二次风量,然后投入煤粉。待燃烧稳定后,开始测量。

二，试验结果与讨论

2.1海拔高度对着火特性影响

  对3个试验煤样进行了不同气压下的煤粉气流着火温度测试,结果如图2所示。由图2可知,随着海拔的升高，煤粉气流着火温度升高30~80 C,显示低气压环境抑制了煤粉燃烧的反应速度,延长了着火时间,着火温度升高。对煤样1进行了煤粉气流着火温度测试，试验时煤粉细度Roo(未通过90μm筛上的煤粉质量占试样质量的百分数)为16. 0%，可见海拔高度对煤粉着火温度的影响基本呈线性关系。

2.2煤粉细度对着火温度的影响

  在低海拔地区.煤粉细度对煤粉气流着火温度的影响较为明显。为了分析高海拔下煤粉细度对着火温度的影响,在海拔414.1 891和2 900 m下,分别测试了煤样1煤粉细度R.为16%、20%和30%时的煤粉气流着火温度。由图可知,随着煤粉变粗,煤粉气流着火温度呈升高趋势,但Ro在16%~20%时着火温度变化较小。考虑到高海拔低气压使煤粉气流着火特性变差,高海拔地区电厂锅炉应选用较细的煤粉细度,以利于煤粉着火。

内容来源：洁净煤技术；刘利军