[实用新型]流化床内大颗粒燃料燃尽时间的测试设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及燃料燃烧技术领域，尤其涉及一种流化床内大颗粒燃料燃尽时间的测试设备。

背景技术

流化床锅炉是近二十多年发展起来的一项清洁煤燃烧技术，包括：沸腾燃烧(鼓泡床)锅炉和循环流化床锅炉，其中循环流化床锅炉是利用循环流化床(Circulating Fluidized Bed)反应器原理，燃烧煤和其他劣质燃料的锅炉，广泛应用于工业供蒸汽和火力发电领域，在环境保护和污染物综合治理方面具有突出优势。图1是现有的循环流化床锅炉的结构示意图，如图1所示，循环流化床锅炉包括：炉膛11、分离器12、返料器13、尾部烟道14、除尘器15和引风机16。

由于流化床锅炉炉膛中贮存有大量的床料，在炉膛内形成了较大的通风阻力(称为床压)，因此降低流化床锅炉的床压可以有效节省风机能耗。循环流化床锅炉的床压由两部分组成：一部分是细颗粒床料形成的有效床压，它主要由炉膛高度和炉内传热条件决定；另一部分是粗颗粒床料形成的无效床压，它主要由大颗粒煤的燃尽时间和锅炉排渣量决定。锅炉运行中降低床压主要是指，在满足大颗粒煤燃尽时间的条件下尽量降低炉膛内的无效床压。流化床锅炉燃用煤质较宽泛，不同煤质的燃尽时间差异较大，因此需要根据大颗粒煤的燃尽时间数据来调整床压，实现运行优化。

目前，一般采取流化床实验台进行实验，以计算大颗粒煤的燃尽时间。流化床实验台指的是，在固定容器中加入一定量的固体颗粒，并从容器底部通入气体或液体，使固体颗粒流化起来的小型实验装置。床料是循环流化床锅炉炉膛内的燃料燃烧后形成的灰颗粒，其中含有一定量的未燃尽碳，颗粒直径在0至10mm范围。

下面将介绍两种现有的计算大颗粒燃料的燃尽时间的方法，以大颗粒煤为例。

1、流化床实验台有效直径为29mm，高300mm，床料为0.315mm至0.63mm(平均粒径为0.473mm)的石英砂。试验时，首先将流化床调整到稳定的初始温度T_b0，稳定几分钟后,将一定量的煤样品投放到流化床中去，在设定的流化风速下，记录床温变化，得到T-t曲线(T表示温度，t表示时间)。由T-t曲线作出dT/dt和d²T/dt²曲线,按Vont Hoff准则和Taffand&Le Floch准则求得着火温度和时间。由此，在已知的温度下，就可以求得大颗粒煤的燃尽时间。

但是，在实际应用中，燃料是连续加入流化床中以保持床温相对稳定；上述实验中采用一次加入燃料，测试床温发生变化，在燃烧条件上与实际情况存在差异，实验所得的大颗粒煤燃尽时间也会偏离实际。

2、流化床实验台有效直径为10cm(如图2中D所示)，高45cm，床料为平均粒径200m的石英砂，截面平均气体流速约6.4cm/s，床层静止高度为12cm。图2是现有的流化床试验装置的结构示意图，如图2所示，该流化床试验装置包括：保温层21(Insulation)、电热丝22(Heater Wire)、金属纱篮23(Gauze Basket)、热电偶24(Thermocouple)和转子流量计25(Rotameter)。其中，A表示进入空气，B表示进入氮气。

试验时，预先将流化床加热到设定温度(例如，1023K或1173K)，称量某一粒度范围内(例如，1.65至2mm，或2.83至3.28mm)的煤颗粒样品，用金属纱篮盛装后放入床内，经过设定的加热时间后通入氮气停止反应，样品冷却至常温后，将金属纱篮取出称量其中的残余样品。多次称量后作出样品失重量与燃烧时间的关系曲线，并据此确定煤颗粒的燃尽时间。

但是，上述方法每次称量残余样品的重量前，需要先在氮气中冷却，操作复杂而且无法在线获得样品失重的实时变化情况。

实用新型内容

本实用新型提供了一种流化床内大颗粒燃料燃尽时间的测试设备，以至少解决现有的计算大颗粒燃料的燃尽时间的方法操作复杂且结果不够准确的问题。