水煤浆燃烧技术和经济效益.pdfVIP

一种新的水煤浆雾化燃烧方案 1 1 2 刘双科 , 夏德宏 ，益山忠 （1 北京科技大学－工业炉窑燃烧技术研究所，北京 100083；2.东海大学，日本） 摘 要：为了解决大流量高粘度水煤浆的雾化问题，本文提出了一种新的 水煤浆雾化燃烧方案，即采用微细泡沫水煤浆作为雾化燃料，利用水煤浆中的微 细气泡在炉膛内膨胀爆破效果，实现大流量水煤浆的均匀雾化的新方案。试验主 要对该方案中的雾化燃料－微细泡沫水煤浆的流动稳定性及其阻力特性等进行 了研究。 关键词：水煤浆，雾化燃烧，微细泡沫，阻力特性 引言 “缺油少气富煤”的情况决定了我国以煤为主的一次能源结构。目前，煤在我国一 次能源的生产和消费中占75 ％以上，其中84 ％用于燃烧。因此，研究煤的洁净燃烧问 题从我国长期能源战略考虑，也是非常必要的。水煤浆有良好的流动性和稳定性，具有 代油、节能、环保等多种效益。所以，对水煤浆燃烧技术的研究受到各国的高度重视， 水煤浆的雾化技术是水煤浆稳定燃烧的关键技术。气泡雾化技术是最近在燃油雾化中提 1)2) 出的一种先进的雾化技术 ，它是利用液体燃料内含的气泡爆破形成雾化的动力，能 产生非常细小的液雾，已成功应用在燃油雾化燃烧锅炉上。但是，该技术还没有应用于 水煤浆喷雾燃烧。 水煤浆的雾化技术，以往采用压力雾化技术和气动雾化技术。压力雾化，它的特点 是结构简单、运行成本低，缺点是负荷变小 （压力下降）时，雾化颗粒粒度迅速增加， 而且随着燃料的粘度变大，液雾的平均尺寸迅速增大；气动雾化，它的特点是虽然其雾 化性能要优于压力雾化，但雾化耗气量 太大，且无法设计火焰长度和锥角。针 ⒈搅拌槽 ⒌测试管 ⒉循环泵 ⒍切换装 对大流量高粘度水煤浆的雾化，上述两 置 ⒊流量计 ⒎气体流 量计 种方 的缺点更加突出，将难以实现稳 ⒋气泡发 ⒏空气压 缩机 定和均匀的雾化燃烧。因此，有必要寻 1 找一种新的水煤浆雾化方 。 示图1 实验装置意图 3) 因此，针对大流量高粘度水煤浆的雾化问题 ，本文提出一种新的水煤浆雾化 燃烧方案，即雾化燃料采用微细泡沫水煤浆的方 。本文将主要讨论新型雾化燃料－微 细泡沫水煤浆的流动稳定性及其阻力特性。 1 试验装置和方法 1.1 试验装置 图1 是实验设备的示意图。实验系统由制浆、测试、供气、微细气泡发生器及对流 冷却等构成。实验采用两种直径的测试管， 测试管段长6.4m，内径分为21.1mm 的钢管和29.8mm 的透明管。内径为21.1mm 的测试管主要用于流变特性的测量。考虑到泡沫水煤浆内含气泡，循环泵采用螺杆泵， 以实现稳定循环流动。在管路的两个位置设置了冷却装置,一是在搅拌槽内，为螺旋状水冷却 管；二是采用了对向流动的同心双重圆管热交换器,保持了测试流体的温度不变。 实验中使用的混合煤粉粒径范围为50～80m，使用的起泡剂具有起泡力强、粘度 低、易于燃烧等特点。 2 微细气泡水煤