高溫氧氣發(fā)生器的煤粉點(diǎn)火特性研究

閆高程，齊心，任婷，劉石

(華北電力大學(xué) 能源動(dòng)力與機(jī)械工程學(xué)院， 北京 102206)

?

高溫氧氣發(fā)生器的煤粉點(diǎn)火特性研究

閆高程，齊心，任婷，劉石

(華北電力大學(xué) 能源動(dòng)力與機(jī)械工程學(xué)院， 北京 102206)

摘要：針對(duì)劣質(zhì)煤電站鍋爐在冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程中燃油消耗量大的問(wèn)題，提出了一種高溫氧氣直接點(diǎn)火技術(shù)，可用少量燃油將氧氣加熱至1 480 ℃的高溫狀態(tài)，然后用高溫氧氣直接點(diǎn)燃煤粉氣流。本文采用熱態(tài)點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)的研究方法證明了該方法的有效性。研究了高溫氧氣發(fā)生器的性能特點(diǎn)，總結(jié)出優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)，驗(yàn)證了穩(wěn)燃氧氣流量最佳值應(yīng)取40 (N·m3)/h；然后，研究了高溫氧氣發(fā)生器在山西晉中貧煤煤粉氣流中的點(diǎn)火特性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明：貧煤煤粉氣流的最高火焰溫度達(dá)到1 160 ℃，火焰長(zhǎng)度超過(guò)6 m，證明了高溫氧氣點(diǎn)火技術(shù)是可行的。

關(guān)鍵詞：劣質(zhì)煤點(diǎn)火；煤粉燃燒；高溫氧氣；電站鍋爐；富氧燃燒；節(jié)能

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1390.u.20160127.1137.032.html

大型電站燃煤鍋爐在冷態(tài)點(diǎn)火啟動(dòng)和低負(fù)荷穩(wěn)燃過(guò)程中要消耗大量的燃油，我國(guó)600 MW的發(fā)電機(jī)組平均年耗油量為451.62噸/臺(tái)，電力工業(yè)耗油量已經(jīng)達(dá)到1 600萬(wàn)噸/年[1]，因此各類節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)得到了日益廣泛的重視和研究。

目前，主要的節(jié)油技術(shù)有3類：等離子點(diǎn)火技術(shù)[2-4]、微油點(diǎn)火技術(shù)[5]和微油-富氧點(diǎn)火技術(shù)[6-8]。這3種技術(shù)在煙煤和褐煤機(jī)組取得了良好的節(jié)油效果，但對(duì)于燃用劣質(zhì)煤的鍋爐，仍然存在煤粉燃燼率差和節(jié)油率低等問(wèn)題。

研究表明，劣質(zhì)煤在富氧氛圍下的著火溫度下降約50 ℃，燃盡溫度下降約150 ℃[9]，煤粉的最大燃燒失重率增加一倍[10]，綜合燃燒指數(shù)增加近5倍[11]。因此，基于劣質(zhì)煤在富氧氛圍下燃燒特性的明顯改善，本文提出了高溫氧氣直接點(diǎn)火技術(shù)。該技術(shù)的原理是在特定的高溫氧氣發(fā)生器內(nèi)用極少量燃油將常溫氧氣加熱至高溫狀態(tài)(本文的實(shí)驗(yàn)中氧氣溫度最高達(dá)到了1 480 ℃)，然后再將高溫氧氣送入到特殊設(shè)計(jì)的煤粉點(diǎn)火燃燒器中，直接點(diǎn)燃劣質(zhì)煤煤粉氣流。

與常規(guī)微油-富氧點(diǎn)火技術(shù)相比，高溫氧氣點(diǎn)火技術(shù)的特點(diǎn)是氧氣不僅是助燃劑，而且作為高溫?zé)嵩粗苯狱c(diǎn)燃煤粉，充分發(fā)揮了富氧燃燒的優(yōu)勢(shì)。

1高溫氧氣發(fā)生器原理

高溫氧氣發(fā)生器的原理如圖1所示：燃油經(jīng)噴嘴霧化后噴射到燃油穩(wěn)燃室內(nèi)，與穩(wěn)燃氧噴嘴送入的氧氣充分混合，在電打火裝置的作用下，形成穩(wěn)定持續(xù)的油火焰；同時(shí)大量的熱載體氧氣以切向旋流方式噴入到氧氣加熱室中，形成強(qiáng)旋流流場(chǎng)，與油火焰強(qiáng)烈混合，其中少部分氧氣用于補(bǔ)充燃油燃燼所需的氧量，剩余氧氣則吸收燃油燃燒釋放出的熱量，溫度急劇升高，形成高溫氧氣。實(shí)物如圖2所示。

圖1　高溫氧氣發(fā)生器結(jié)構(gòu)原理Fig.1　Schematic diagram of the high-temperature oxygen generator

圖2　高溫氧氣發(fā)生器實(shí)物Fig.2　The high-temperature oxygen generator

2高溫氧氣發(fā)生器實(shí)驗(yàn)臺(tái)

高溫氧氣發(fā)生器的實(shí)驗(yàn)臺(tái)由燃油系統(tǒng)、供氧系統(tǒng)、高壓風(fēng)系統(tǒng)、壁溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和高溫氧氣發(fā)生器組成，如圖3所示。其中：燃油壓力2.5 MPa，燃油流量為20～80 kg/h可調(diào)；氧氣壓力為0.2～0.3 MPa，流量為200～1 000 (N·m3)/h；高壓風(fēng)壓力為2 000 Pa；壁溫監(jiān)測(cè)用鉑銠——鉑銠熱電偶，最高測(cè)量溫度可達(dá)1 600 ℃。

圖3　高溫氧氣發(fā)生器實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)Fig.3　Experiment system of the high-temperature oxygen generator

3高溫氧氣發(fā)生器的實(shí)驗(yàn)研究

影響高溫氧氣發(fā)生器著火性能的主要因素是穩(wěn)燃氧氣流量Q1和熱載體氧氣流量Q2，因此在本實(shí)驗(yàn)中對(duì)這兩個(gè)參數(shù)分別進(jìn)行了重點(diǎn)研究。

3.1穩(wěn)燃氧氣流量實(shí)驗(yàn)

在初期的實(shí)驗(yàn)方案中，沒有設(shè)計(jì)穩(wěn)燃氧氣，只有熱載體氧氣，但在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)了火焰脫火、油滴徑向飛濺等問(wèn)題，這個(gè)現(xiàn)象與文獻(xiàn)[12]的研究結(jié)果基本相同。后期增設(shè)穩(wěn)燃氧氣后，解決了上述問(wèn)題，因此穩(wěn)燃氧氣的主要作用是將燃油持續(xù)引燃，形成穩(wěn)定的著火源，并提供油滴蒸發(fā)汽化所需的熱量。

本實(shí)驗(yàn)的目的是確定穩(wěn)燃氧氣流量的最佳值，研究方法是將熱載體氧氣關(guān)閉，然后調(diào)整穩(wěn)燃氧氣的流量Q1，分析油燃燒火焰、著火距離(指燃油著火點(diǎn)和油槍噴嘴之間的距離)和穩(wěn)燃室壁面溫度等主要指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1　最佳穩(wěn)燃氧氣流量實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下所述：

工況1：火焰較持續(xù)，但著火推遲，著火點(diǎn)不穩(wěn)定，周期性前后移動(dòng)，火焰呈現(xiàn)為暗黃色,如圖4所示。

工況2：能夠形成持續(xù)的火焰，但火焰的穩(wěn)定性較差，如圖5所示。

工況3：火焰持續(xù)穩(wěn)定，剛性進(jìn)一步增大，火焰顏色明亮，呈現(xiàn)為黃色，如圖6所示。

工況4：火焰持續(xù)穩(wěn)定，呈現(xiàn)為金黃色，燃油在噴嘴處就開始強(qiáng)烈燃燒，最終燒損了燃油噴嘴，如圖7所示。

通過(guò)對(duì)上述4個(gè)實(shí)驗(yàn)的比較和分析，可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng)穩(wěn)燃氧氣流量Q1=40 (N·m3)/h時(shí)，燃油火焰穩(wěn)定，著火距離適當(dāng)，穩(wěn)燃室的壁面溫度處于材質(zhì)允許的范圍之內(nèi)，所以本實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)燃氧氣流量最佳值應(yīng)取Q1=40 (N·m3)/h。

圖4　Q1=20 (N·m3)/h　　圖5　Q1=30 (N·m3)/h　Fig.4　Q1=20 (N·m3)/h　　Fig.5　Q1=30 (N·m3)/h

圖6　Q1=40 (N·m3)/h　圖7　燒損的油槍噴嘴　　　Fig.6　Q1=40 (N·m3)/h　Fig.7　The overfire oil gun nozzle

3.2熱載體氧氣流量實(shí)驗(yàn)

高溫氧氣的溫度和流量是影響煤粉點(diǎn)火效果的關(guān)鍵參數(shù)。因此，非常有必要通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，確定不同工況下氧氣流量和氧氣溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)用氧氣加熱室材料為0Cr25Ni20Si2，該類型材質(zhì)的工作溫度為1 100 ℃～1 200 ℃。考慮到本實(shí)驗(yàn)的工作介質(zhì)是高溫氧氣，氧化性極強(qiáng)，將壁面溫度的允許上限定為800 ℃。

在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，霧化良好的燃油在純氧氛圍下燃燒強(qiáng)度非常高，燃油在極短距離內(nèi)瞬間燃盡，人眼無(wú)法直接觀察到燃油火焰，只能觀察到劇烈抖動(dòng)的無(wú)色氣流熱浪。但CCD攝像機(jī)記錄下的實(shí)驗(yàn)畫面，利用灰度的差異能夠識(shí)別出高溫區(qū)范圍，但卻不能識(shí)別出不同工況的溫度差別。本文選取了工況8給出的高溫氧氣發(fā)生器火焰如圖8所示。

實(shí)驗(yàn)的具體數(shù)據(jù)如表2所示。在本實(shí)驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)：

1)載體氧氣的流量和溫度之間是互為反比的關(guān)系：“流量小，溫度高”、“流量大，溫度低”。這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與理論分析結(jié)果相同。

2)隨著氧氣溫度的升高，加熱室的壁面溫度也同步升高，根據(jù)表2的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和材質(zhì)允許的安全使用溫度，我們發(fā)現(xiàn)：本實(shí)驗(yàn)中氧氣的最小安全流量為Q2=300 (N·m3)/h。

圖8　工況8的高溫氧氣發(fā)生器火焰Fig.8　Flame of the high-temperture oxygen generator under working condition 8

序號(hào)Q2/((N·m3)·h-1)氧氣加熱后的溫度/℃氧氣加熱室壁面溫度/℃安全性分析工況5600843425安全工況6500992493安全工況74001168579安全工況83001480757安全工況9200 壁溫超過(guò)800℃, 實(shí)驗(yàn)停止。 超溫

4貧煤煤粉氣流點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)

4.1高溫氧氣點(diǎn)火燃燒器原理

本文以東方鍋爐廠600 MW機(jī)組配套的直流燃燒器為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?結(jié)構(gòu)如圖9所示)，進(jìn)行了1∶1熱態(tài)點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)研究。該燃燒器的特點(diǎn)是：高溫氧氣發(fā)生器與點(diǎn)火燃燒器為同軸心布置，可以防止高溫氧氣與燃燒器壁面直接接觸而發(fā)生燒損；煤粉濃淡分離環(huán)的出口側(cè)采用了流線型設(shè)計(jì)，能夠防止局部回流，同時(shí)在分離環(huán)上設(shè)計(jì)有減阻孔。

圖9　高溫氧氣點(diǎn)火燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖Fig.9　The high-temperature oxygen ignition burner

燃燒器本體采用了“煤粉分級(jí)燃燒，能量逐級(jí)放大”的原理，首先用高溫氧氣將一級(jí)濃相煤粉引燃，然后利用濃相煤粉燃燒放出的熱量再引燃淡相煤粉，實(shí)現(xiàn)用最小的點(diǎn)火熱功率將煤粉分級(jí)全部引燃的目的；在燃燒器的出口處安裝有波浪形穩(wěn)燃齒，達(dá)到強(qiáng)化換熱的目的。

4.2高溫氧氣煤粉點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)

煤粉點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)臺(tái)如圖10所示，由一次風(fēng)粉系統(tǒng)、微油系統(tǒng)、供氧系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)和溫度測(cè)量系統(tǒng)組成。對(duì)煤粉火焰溫度的測(cè)量，采用安裝在燃燒室側(cè)墻上的4個(gè)火焰溫度測(cè)孔處的鉑銠——鉑銠熱電偶進(jìn)行，最高測(cè)量溫度可達(dá)1 600 ℃。

注：1.煤粉倉(cāng);2.給粉機(jī);3.計(jì)算機(jī);4.電控柜;5.防爆門;6.除塵噴淋裝置;7.一次風(fēng)機(jī);8.風(fēng)量調(diào)節(jié)檔板;9.風(fēng)速測(cè)點(diǎn);10.高溫氧氣發(fā)生器;11.壁溫?zé)犭娕?12.煙囪;13.油過(guò)濾器;14.儲(chǔ)油罐;15.油泵;16.高溫氧氣點(diǎn)火燃燒器;17.火焰溫度測(cè)孔1;18.火焰溫度測(cè)孔2; 19.火焰溫度測(cè)孔3; 20.火焰溫度測(cè)孔4; 21.火焰溫度測(cè)孔5; 22.檢修人孔; 23.氧氣流量計(jì);24.氧氣瓶;25.燃燒室;26.引風(fēng)機(jī);27.高壓助燃風(fēng)機(jī);28.排水地溝圖10　高溫氧氣煤粉點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)Fig.10　The high-temperature oxygen ignition system

4.3實(shí)驗(yàn)煤質(zhì)

實(shí)驗(yàn)煤種是山西晉中貧煤，收到基低位發(fā)熱量為20 970 kJ/kg，收到基揮發(fā)份為12.92%，收到基灰份為31.22%，收到基水份為7.4%，煤粉細(xì)度(R90)為13%。

4.4實(shí)驗(yàn)參數(shù)及工況

實(shí)驗(yàn)風(fēng)速v=25 m/s，實(shí)驗(yàn)風(fēng)溫T=25 ℃，給粉量M=5 t/h，穩(wěn)燃氧氣流量Q1=40 (N·m3)/h，高壓風(fēng)壓力P=2 500 Pa。

為了便于比較不同高溫氧氣溫度和流量下的煤粉著火效果，將高溫氧氣發(fā)生器點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)的工況5～工況8均進(jìn)行了煤粉點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)工況。

4.5貧煤煤粉氣流的點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)

貧煤煤粉氣流的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖11和表3所示。

圖11　貧煤的煤粉氣流火焰溫度Fig.11　Flame temperature of the pulverized meagre coal stream

工況5工況6工況7工況8最高火焰溫度/℃810103311601153最高溫度火焰位置噴口測(cè)孔1測(cè)孔2測(cè)孔1火焰長(zhǎng)度/m24.566火焰穩(wěn)定性脈動(dòng)、閃爍比較穩(wěn)定,有煤粉黑綹非常穩(wěn)定,排煙較黑非常穩(wěn)定,排煙由黑轉(zhuǎn)青火焰顏色深紅色橘紅色金橘色金橘色

各個(gè)工況的著火情況分析如下：

工況5：該工況下煤粉能夠被點(diǎn)燃，但著火不穩(wěn)定，這是由于高溫氧氣的溫度只有850 ℃，與煤粉氣流所需的著火溫度之間的溫差相對(duì)較小，導(dǎo)致濃相煤粉氣流的加熱速率較慢，只有與高溫氧氣直接混合的少量的濃相煤粉能夠被點(diǎn)燃，這部分煤粉釋放出的熱量不足以引燃其他煤粉，導(dǎo)致反應(yīng)鏈斷裂，著火失敗。

工況6：與工況5相比，工況6的氧氣溫度升高了約140 ℃，而氧氣流量下降了100 (N·m3)/h，但煤粉氣流的著火情況較工況5出現(xiàn)了一定的好轉(zhuǎn)，說(shuō)明在該工況下，氧氣溫度對(duì)著火效果的影響占據(jù)主要地位。但是煤粉火焰主要集中在燃燒器的中心區(qū)域，而燃燒器噴口的四周存在一定量的煤粉黑綹，說(shuō)明位于中心區(qū)域的濃相煤粉火焰溫度較低，不能引燃淡相煤粉，表明該工況的點(diǎn)火能量不足。

工況7：煤粉的著火情況出現(xiàn)了明顯改善，最高溫度達(dá)到了1 160 ℃，火焰長(zhǎng)度達(dá)到6 m，說(shuō)明此工況下提高氧氣溫度仍是改善煤粉氣流著火效果的主要原因。存在的問(wèn)題是尾部排煙仍較黑。但根據(jù)鍋爐啟動(dòng)經(jīng)驗(yàn)，此工況已經(jīng)基本滿足了鍋爐冷態(tài)點(diǎn)火的需要。

工況8：氧氣溫度比工況7升高了約312 ℃，而氧氣流量下降了100 (N·m3)/h 。煤粉氣流的著火情況與工況7相比，略有改善，表現(xiàn)在尾部排煙由黑轉(zhuǎn)青，說(shuō)明在該工況下，氧氣溫度和氧氣流量對(duì)著火效果的影響程度基本相當(dāng)，已經(jīng)不能通過(guò)提高氧氣溫度的方法來(lái)獲得更好的點(diǎn)火效果。

上述實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)氧氣溫度較高時(shí)(工況7和工況8)，貧煤煤粉氣流的最高火焰溫度達(dá)到1 160 ℃，火焰長(zhǎng)度超過(guò)6 m，說(shuō)明高溫氧氣能夠直接穩(wěn)定點(diǎn)燃貧煤煤粉氣流，驗(yàn)證了本方法是可行的。

5結(jié)論

本文采用熱態(tài)點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)的方法完成了高溫氧氣點(diǎn)火技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究，主要的研究發(fā)現(xiàn)可總結(jié)為：

1)高溫氧氣發(fā)生器的實(shí)驗(yàn)證明了該發(fā)生器能夠安全、可靠地獲得最高1 480 ℃的高溫氧氣。

2)高溫氧氣發(fā)生器的最佳穩(wěn)燃氧氣流量Q1=40(N·m3)/h；如果Q1過(guò)小，容易造成燃油著火不穩(wěn)定，如果Q1過(guò)大，則容易燒損油槍噴嘴；

3)當(dāng)氧氣溫度較低時(shí)，“小流量，高溫度”工況的煤粉點(diǎn)火效果要好于“大流量，低溫度”的工況，說(shuō)明氧氣溫度對(duì)煤粉的著火效果占據(jù)主導(dǎo)地位；但隨著氧氣溫度的升高，差異逐漸縮小，在氧氣溫度較高的工況，氧氣溫度和氧氣流量逐漸處于同等重要的位置，已經(jīng)不能通過(guò)提高氧氣溫度來(lái)改善煤粉的著火效果。

4)當(dāng)氧氣溫度達(dá)到或超過(guò)1 168 ℃時(shí)，能夠穩(wěn)定點(diǎn)燃貧煤煤粉氣流，證明了高溫氧氣點(diǎn)火技術(shù)是可行性。

在貧煤煤粉氣流點(diǎn)火成功的基礎(chǔ)之上，下一步將開展高溫氧氣對(duì)無(wú)煙煤煤粉氣流的點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]王怡弘. 微油點(diǎn)火燃燒器點(diǎn)火性能測(cè)試研究[D]. 杭州: 中國(guó)計(jì)量學(xué)院, 2013: 1-2.

WANG Yihong. Research of combustion characteristic testing on the tiny oil ignition burner[D]. Hangzhou: China Jiliang University, 2013: 1-2.

[2]GOROKHOVSKI M A, JANKOSKI Z,LOCKWOOD F C, et al. Enhancement of pulverized coal combustion by plasma technology[J]. Combustion science and technology, 2007, 179(10): 2065-2090.

[3]郭賚佳. 四角切圓超臨界直流鍋爐等離子點(diǎn)火技術(shù)應(yīng)用[J]. 華東電力, 2008, 36(2): 49-52.

GUO Laijia. Application of plasma ignition technology to boilers with tangential firing[J]. East China electric power, 2008, 36(2): 49-52.

[4]CHEN Quan, LIU Minghou, XIA Weidong. Study on coal plasma ignition and combustion in a primary combustor[C]//Proceedings of Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference. Wuhan, China， 2009: 1-5.

[5]XU Dangqi, FANG Fan, ZHOU Hongguang, et al. Experimental investigation on ignition of low-volatile pulverized coal in a tiny-oil burner in oxygen-enriched conditions[J]. Advanced materials research, 2012, 608/609: 1257-1261.

[6]LIU Guowei, QU Daozhi, DONG Peng, et al. Experiment and numerical simulation on high-temperature oxygen-enriched oil-free pulverized coal ignition[C]//Proceedings of Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference. Shanghai, China, 2012: 1-4.

[7]樊越勝, 鄒崢, 高巨寶, 等. 煤粉在富氧條件下燃燒特性的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2005, 25(24): 118-121. FAN Yuesheng, ZOU Zheng, GAO Jubao, et al. Study of oxygen content on combustion characteristics of pulverized coal[J]. Proceedings of the CSEE, 2005, 25(24): 118-121.

[8]LE MANQUAIS K, SNAPE C, MCROBBIE I, et al. Comparison of the combustion reactivity of TGA and drop tube furnace chars from a bituminous coal[J]. Energy & fuels, 2009, 23(9): 4269-4277.

[9]LIU Hao. Combustion of coal chars in O2/CO2and O2/N2mixtures: A comparative study with non-isothermal thermogravimetric analyzer (TGA) tests[J]. Energy and fuels, 2009, 23(9): 4278-4285.

[10]SELCUK N, YUZBASI N S. Combustion behaviour of Turkish lignite in O2/N2and O2/CO2mixtures by using TGA-FTIR[J]. Journal of analytical and applied pyrolysis, 2011, 90(2): 133-139.

[11]唐強(qiáng), 王麗朋, 閆云飛. 富氧氣氛下煤粉燃燒及動(dòng)力學(xué)特性的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 煤炭轉(zhuǎn)化, 2009, 32(3): 55-59.

TANG Qiang, WANG Lipeng, YAN Yunfei. Study on combustion and kinetic characteristics of pulverized coal in oxygen-enriched environments[J]. Coal conversion, 2009, 32(3): 55-59.

[12]張海軍, 郭雪巖, 陳永辰, 等. 湍流模型對(duì)鈍體燃燒器流場(chǎng)模擬的影響[J]. 化工學(xué)報(bào), 2010, 61(3): 573-579.

ZHANG Haijun, GUO Xueyan, CHEN Yongchen, et al. Evaluation of turbulence models used in simulation of flow field in bluff-body burner[J]. CIESC journal, 2010, 61(3): 573-579.

收稿日期：2015-06-02.

基金項(xiàng)目：高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計(jì)劃(B13009)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目(2015XS89，13XS08).

作者簡(jiǎn)介：閆高程(1977-)， 男， 工程師， 博士. 通信作者：閆高程, E-mail: yangaochengbox@163.com.

doi:10.11990/jheu.201506006

中圖分類號(hào)：TK 223.23

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1006-7043(2016)04-0568-05

Ignition characteristics of pulverized coal flows for a high temperature oxygen generator

YAN Gaocheng， QI Xin， REN Ting， LIU Shi

(College of Energy Power and Mechanical Engineering, North China Electronic Power University, Beijing 102206, China)

Abstract：Cold start-up of boilers in inferior coal-based thermal power plants consume a large amount of fuel oil. In this paper, a direct ignition technology using high-temperature oxygen is proposed. In the proposed ignition technology, oxygen is heated to a maximum temperature of 1 480°C using a very small amount of fuel oil, and then the high temperature oxygen is used to directly ignite flows of pulverized inferior coal. The performance of the high-temperature oxygen generator was evaluated, and optimized operation parameters were determined. The optimum oxygen flow for stabilizing combustion is 40 (N·m3)/h. The ignition performance of the high temperature oxygen generator for a meager pulverized coal flow in Jinzhong, Shanxi province, was experimentally studied. The results show that the flame temperature of the pulverized coal flow can peak at 1 160°C with a flame length greater than 6 m, which proves that the proposed ignition technology is feasible.

Keywords：inferior coal ignition; pulverized coal combustion; high temperature oxygen; power station boiler; oxygen-rich combustion; energy conservation

網(wǎng)絡(luò)出版日期：2016-01-27.