循环流化床锅炉煤泥入炉形态研究

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煤泥具有高灰分、高持水、高黏性、低热值等特点,循环流化床锅炉具有燃料适应性广、燃烧效率高、污染物排放量低、负荷调节范围广等优势,是煤泥资源化利用的一种有效方式。循环流化床锅炉在掺烧煤泥时,通常采用顶部给料或底部给料,而且给料方式对循环流化床锅炉的性能产生重要的影响。基于给料方式,研究循环流化床锅炉煤泥入炉形态对于煤泥资源化利用具有重要的指导意义。本论文以循环流化床锅炉燃用的煤泥为研究对象,自行设计并建立单轴拉伸实验系统,研究影响煤泥抗拉强度的主要因素,建立描述抗拉强度的数学方程。基于给料方式,研究不同给料方式下煤泥的入炉形态。通过建立煤泥干燥的数学模型和煤泥爆裂实验系统,分析煤泥爆裂过程中形态的变化。通过单轴拉伸实验系统确定试样长径比为2.75,实验静置时间为1d,步进伺服电动机拉伸速率为0.8mm/min。在含水率不变的条件下,煤泥的抗拉强度随着压实度的增加而增加。当含水率为25.12%,压实度从85%增加至100%时,抗拉强度从16.10k Pa增加至25.10k Pa;含水率升高至35.17%时,随着压实度升高,煤泥抗拉强度从14.98k Pa增加至20.59k Pa。在压实度不变的条件下,随着含水率的增加,煤泥拉力逐渐下降,其变化趋势与压实度对拉力的影响相反。当含水率从25.12%变化到35.17%时,随着压实度的增加,单位含水率的煤泥拉力下降幅度增加,压实度85%、90%、95%和100%对应的单位含水率煤泥拉力下降幅度分别为0.14N/%(含水率)、0.23N/%(含水率)、0.27N/%(含水率)和0.55N/%(含水率)。基于含水率及压实度对煤泥抗拉强度的影响,获得了煤泥含水率与抗拉强度的数学关系式,计算了两种给料方式下煤泥含水率为40%时的煤泥长度和直径。顶部给料时,煤泥长度为160mm,直径为58mm;底部给料时,煤泥长度为140mm,直径为50mm。采用煤泥爆裂实验系统获得煤泥试样爆裂过程的形态变化。在烟气温度为850℃的环境中,煤泥试样从原始状态经过30s进入蒸汽膨胀爆裂的初始阶段,煤泥试样体积膨胀,蒸汽压力使少量煤泥碎片脱落。随着时间经过120s后,煤泥试样温度升高表面形成一层干燥层,煤泥试样逐渐进入内部压力升高的爆裂阶段。当达到390s时,煤泥试样爆裂完全,并进入剩余核心团燃烧阶段。
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