35t／h流化悬浮燃烧水煤浆锅炉的设计与应用.pdf

1 0 工业锅炉 2 0 1 2年第 4期 总第 1 3 4期 文章编号 1 0 0 4 8 7 7 4 2 0 1 2 0 4 1 0 - 0 4 3 5 t ／ h流化悬浮燃烧水煤浆锅炉 的设计与应用 刘乃 宝， 孙倩 山东华源锅炉有限公司， 山东 临沂 2 7 6 0 0 0 摘要 水煤浆作为煤炭深加工的产品， 是一种低污染、 高效能的新型洁净燃料．．针对水 煤浆的燃料特点， 分析了当前水煤浆锅炉设计与运行中存在的问题， 并以3 5 t ／ h 锅炉为例， 着重 介绍了流化悬浮燃烧水煤浆锅炉的结构特点及其技术优势， 详细分析了流化悬浮燃烧锅炉如何 解决水煤浆在小空间燃烧易结焦、 燃烧不稳定这一难题， 从而真正实现了水煤浆的低温、 高效洁 净燃烧 ， 对 工业锅炉 洁净煤技术 的发展将产生深远的影响。 关键词 水 煤浆 ； 结焦 ； 流化悬浮 ； 低 温燃烧 ； 锅炉 中图分类号 T K 2 2 9 文献标识码 A De s i g n a n d Ap p l i c a t i o n o f 3 5 t ／ h Fl u i d i z e d- s u s p e n s i o n Co a l - wa t e r M i x t ur e S l u r r y Fi r e d Bo i l e r s L 1 U N a i b a o ， S U N Q i a n S h a n d o n g Hu a y u a n B o i l e r C o ． L t d ， L i n y i 2 7 6 0 0 0 ， C h i n a 第 一 作 者 刘 乃 宝 1 9 7 4一 ， 本 科 ， 1 一 学学 十 ， _ L程 师 ， 热 能与动力 程 专业 ， 毕业 后 一 直 从 事 各 种锅 炉 的设 计 研 发 T作 。 Ab s t r a c t As d e e p p r o c e s s i n g c o a l p r o d u c t s ，c o a l wa t e r mi x t u r e s l u r r y i s a n e w k i n d o f c l e a n f u e l wi t h l o w p o l l u t i o n a n d hi g h e ffic i e nc y．Ac c o r di n g t o f u e l f e a t ur e s o f c o a l wa t e r mi x t u r e s l u r r y，i n d i c a t e s t h e p r o b l e ms o f o pe r a t i o n a n d de s i g n h r c o a l w a t e r mi x t u r e s l u r r y fi r e d b o i l e r s ．B y t h e e x a mp l e o f 3 5 t ／ h fl u i d i z e d s u s p e n s i o n c o a l wa t e r mi x t u r e s l u r r y fir e d b o i l e r ，i n t r o d u c i n g t h e s t r u c t u r e c h a r a c t e r i s t i c a n d t e c h n i c a l a d v a n t a g e o f t h e b o i l e r ． Ke y wo r d s c o a l - wa t e r m ix t u r e s l ur r y；c o k i n g；flu i d i z e d - s u s p e n s i o n；l o w t e m p e r a t u r e c o m b us t i o n；b o i l e r 0前言 受 国家环保政策的影响， 燃油、 燃气锅炉得到了 广泛的应用 ， 但由于我国石油资源相对短缺 ， 在 当前 油 、 气价格不断攀高的情况下 ， 利用油、 气作为锅炉 的燃料 已使用户成本居高不下 ， 负担加重 ， 而我 国煤 炭资源丰富， 特定 的能源结构决定了未来相当长 的 时间内， 煤炭仍将是我国的主导能源， 积极发展 以煤 代油技术是 国家的一项基本能源政策。水煤浆作为 煤炭深加工的产 品， 是一种低污染 、 高效能、 较廉价 的新型洁净燃料 ， 可替代油 、 气等能源来缓解我国目 前石油短缺的问题 。水煤浆 自问世 以来 ， 其发展与 应用得到了国家能源政策的扶持及地方政府部门的 关注。近几年来 ， 水煤浆被快速推广应用 到工业炉 窑和工业锅炉中， 并在锅炉炉型、 燃烧技术 、 节能环 保等方面都得到了不断完善与提高。 收稿 日期 2 0 1 2 - 0 3 2 8 1 水煤 浆特点及锅炉设计要点 水煤浆是 2 0世纪 8 0年代发展起来的一种新型 清洁煤基燃料 ， 以煤炭 约 6 7 ％ 为主料 ， 以水 约 3 2 ％ 为辅料 ， 再添加 1 ％左右的化学添加剂 ， 经过 多道严密工序加工而成。水煤浆在加工过程 中， 因 层层筛除了煤炭中不能充分燃烧的成分及产生污染 的硫、 灰等杂质 ， 故水煤浆 的挥发分较高 ， 灰分和硫 分较低 ， 在化学添加剂 的作用 下， 可保持长期 不沉 淀 ， 具有浓度高 、 流变性好 、 便于运输 、 耐储存 等特 点。它能像 油 一样 泵送 、 雾 化 燃 烧 ， 燃 尽率 达 到 9 8 ％以上 ， 灰渣排放量明显减少 ， 从而直接体现出环 保、 节能的特点。 水煤浆锅炉 以水煤浆 为主要燃料 ， 经搅拌 、 泵 送、 过滤后 ， 通过浆枪送人锅炉进行燃烧 ， 由于水煤 浆的燃料特点 ， 同燃油及煤粉的燃烧还是有很大 的 区别 ， 在进行水煤浆锅炉的设计时应格外注重 以下 几点 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 研究与开发 3 5 t ／ h流化悬浮燃烧水煤浆锅炉的设计与应用 1 水煤浆 的一个显著特 点是水分含量 高， 其 蒸发过程需 吸 收一定 的 热量 ， 为 发热 量 的 3 ％ ～ 4％ l 】 J 。由于水分的增加 ， 使燃料的着火热增大 ， 能 否组织好燃烧是水煤浆锅炉设计成功的关键。为方 便点火及变负荷时燃烧的稳定 ， 锅炉在设计 时需在 炉膛内增加一定区域 的卫燃带 。这主要是 由于水煤 浆的着火温度较高 ， 为保证水煤浆的正常燃烧 ， 锅炉 炉膛温度一般须控制在 6 5 0 o C以上。如炉膛内水冷 度太大 ， 则启炉时大大延长了点火时间 ， 点火中消耗 的油、 气量增多 ， 增加了能耗。 2 水煤浆 的燃烧是平均粒径 4 5～5 0 I,z m的煤 颗粒在炉膛 内的悬浮燃烧 ， 尽管水煤浆 中灰分含量 很低 ， 但燃料 中大约 9 0 ％的灰分要通过锅炉尾部排 到炉外 J 。飞灰量的增加会加大对流管束积灰 ， 使 传热热阻增加 ， 排烟温度升高， 锅炉热效率下降， 故 水煤浆锅炉设计时要重视对流管束 的积灰现象 ， 必 须配备有可靠的吹灰装置。 3 水煤浆的灰熔点一般为 1 2 5 0 o C， 为防止炉 膛 内结 焦、 结 渣 ， 锅炉 炉膛 最 高温 度通 常 控制 在 1 2 0 0℃ 以下 。 4 根据水煤浆锅炉 的一些 实践数据 ， 水煤浆 锅炉的炉膛热负荷应控制在 5 4 3 ． 4～ 8 3 6 MJ ／ m h 范围为宜 l 3 j ， 故水煤浆锅 炉在设计时 ， 炉膛 容积应 比一般层燃燃煤锅炉大 5 0 ％左右。 5 水煤浆 的燃烧 在本 质上 同煤 粉 的燃烧 相 似 ， 都是在炉膛空间内的悬浮燃烧 ， 锅炉在设计时必 须设置防爆装置。同时 ， 为防止炉膛气爆事故 ， 锅炉 在点火前 ， 必须先进行炉膛吹扫 ， 以排除炉内可燃气 体 ， 吹扫风量为满 负荷风量的 2 5 ％ 一 3 0 ％ ， 吹扫时 间不低于 3分钟。程序控制中锅炉的联锁保护可参 照 蒸汽锅炉安全 技术监察规程 第 1 6 6 、 1 6 7条 的 规 定执行 。 2 小型水煤 浆锅炉应用实例及存在的 问题 我公 司自2 0 0 5年起就开始了水煤浆锅炉 的研 发工作 ， 并在工程实践中得到了应用 ， 取得了良好的 效果。在所开发的系列新产品中， 主要是 2～6 t ／ h 的小型水煤浆锅炉， 锅炉采用 D型布置 ， 右侧为燃 烧室 ， 左侧为对流受热面， 燃烧器为国内大多数厂家 采用的压力雾化式 如图 1 。水煤浆由燃烧器的浆 枪送人 ， 在浆枪喷头内混入压缩空气 ， 水煤浆经雾化 喷人炉膛充分混合后进行悬浮燃烧 。此系列锅炉 自 开发以来 ， 已在国内多个城市运行。同时， 根据用户 反馈的实际运行状况 ， 我们又对锅炉局部进行了多 次完善与提高， 使该系列产品的总体结构更趋合理。 1 一燃烧器2 一卫燃带3 一炉膛 4 一出灰机5 一锅炉本体6 一 省煤器 图 1 4 t ／ h 水煤浆锅炉示意图 总体而言， 开发的系列小型水煤浆锅炉运行情况 尚可， 但由于小型水煤浆锅炉炉膛矮小， 煤粉粒子燃烧 停留时间短， 会导致飞灰量增多。同时， 针对不同地区 的用户， 因浆源的不同， 制浆取用煤种的差异等， 锅炉 在运行中都会出现较严重的积灰、 结焦现象。2 0 0 7年 我厂给山东某单位设计生产了 2台2 0 t ／ h 、 1 ． 2 5 M P a 的水煤浆锅炉 如图2 ， 燃烧器为压力雾化式。虽然 炉膛容积、 炉膛水冷度、 二次风的布置等均满足理论 要求 ， 但该锅炉运行不到 3个月就出现炉膛 严重结 焦、 对流管束挂灰现象 ， 后经对该锅炉进行多次整改， 虽运行状况有了较大的改善， 但炉膛结焦状况改变还 不甚理想。水煤浆锅炉形成结焦、 结渣的原因有很 多 ， 与炉型结构、 燃烧方式、 制浆煤种的选择、 炉膛最 高温度、 炉膛水冷度、 二次风的布置等多种因素有关。 结合这 2台2 0 t ／ h水煤浆锅炉的设计及整改运行经 验发现， 对于容量较大的锅炉， 炉型的完善、 控制锅炉 运行参数等只能起到改良作用， 选用合理的燃 方式 才是防止水煤浆锅炉结焦、 结渣的主要因素。 1 一压力雾化燃烧器2 ～卫燃带3 一 防爆装置 4 一锅炉本体5 一吹灰机6 一省煤器 7 ～空气预热器8 一出渣机9 一冷却风 图2 2 O t ／ h水煤浆锅炉示意图 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 工业锅炉 2 0 1 2年第 4期 总第 1 3 4期 3 流化悬浮燃烧水煤浆锅炉的开发 多年来 ， 水煤浆悬浮燃烧过程中尤其在小空间 燃烧过程中存在的高温结渣问题一直没有得到有效 的解决 ， 这严重制约了水煤浆锅炉的推广应用 ， 使水 煤浆锅炉发展到了一个瓶颈。此外， 水 煤浆悬浮燃 烧的高温环境 燃烧 中心区为 1 5 0 0～1 8 0 0℃ 增 加了 N O 的排放 ， 同时， 由于 当前广泛应用的烟气 脱硝技术为选择性非催化还原技术 S N C R技术 ， 对于不同的还原剂 ， S N C R技术要求 的最佳反应温 度一般在 8 5 0～1 1 0 0℃ j ， 故悬浮燃烧的水煤浆锅 炉难 以在燃烧过程中直接脱硫、 脱硝 ， 造成了环境污 染 。综合以上分析 ， 必须在理论上可行， 在组织燃烧 方面有所改变才是突破 当前瓶颈的关键。从 2 0 0 9 年起 ， 我公司与上海交通大学进行了产学研合作 ， 通 过引进吸收水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧技术， 研 发 了4～ 7 5 t ／ h系列流化悬浮燃烧水煤浆锅炉。下 面以3 5 L ／ h锅炉为例 ， 详细介绍流化悬浮燃烧水煤 浆锅炉的设计理念及其性能特点。 3 ． 1 水煤浆流化悬浮燃烧工作原理 水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧技术的工作原理 是 将滴状水煤浆投入燃烧室下部 由石英砂 和石灰 石构成的炽热床料 中， 其温度在 8 5 0～ 9 5 0 o C， 水煤 浆在炽热床料的加热下迅速完成水分析 出、 挥发分 析 出并着火燃烧及焦碳燃烧过程。同时， 在流化状 态下颗粒状水煤浆团进一步解体为细颗粒被热烟气 带出密相区进入悬浮室继续燃烧。在燃烧室出口设 有分离回输装置 ， 被热烟气带 出的床体物料和较大 的水煤浆颗粒团被分离器分离、 捕捉 ， 通过分离器下 部设置的回输通道返 回燃烧 室下部密相 区， 既减少 了床体物料的损失， 又实现了水煤浆颗粒团的循环 燃烧 ， 从而获得极高的燃烧效率 。此外 ， 低温燃烧过 程有效地控制了热力型 N O 的形成 ， 且由于床料 由 石英砂与石 灰石构 成 ， 石 灰石 在高温 下煅烧 生成 C a O， C a O与 S O ，反 应进 一步生 成 C a S O ， 抑 制 了 S 0 的排放 ， 而燃烧装置的运行温度是 C a O脱硫 的 最佳运行温度， 可有效地减少 S O 的排放。 3 ． 2 锅炉设计规范 额定蒸发量 3 5 t ／ h 额定蒸汽压力 3 ． 8 2 MP a 给水温度 1 0 5℃ 过热蒸汽温度 4 5 0 q C 冷空气温度 2 0 c IC 设计燃料 水煤浆 锅炉设计效率 8 8 ． 5 3 ％ 燃烧方式 流化一悬浮 3 ． 3 设计 燃料 特性 锅炉设计燃料为水煤浆 ， 其燃料特性为 C 5 0． 5 7％H 3． 2 7％ 0 6． 1 3％ N 0． 9 3％ S 0． 5 6％ 3 2． 9％ A 5． 64％ f 5 0． 3 7％ Q 1 8 8 7 7 k J ／ k g 3 ． 4 锅 炉整体 结构 S HF S 3 5 3 ． 8 2 ／ 4 5 0 --S M型水煤浆流化悬浮高 效洁净燃烧锅炉为双锅筒、 横置式、 自然循环 、 过热 蒸汽锅炉 ， 采用炉内复合循环流化一悬浮燃烧方式 如图 3 。炉膛 自下而上分为流化床、 悬浮室， 炉膛 底部为梯形流化床布风板 ， 该板 与特定的流化参数 相结合构成 了床 内循环燃烧 。悬浮室上方设有组合 式高温旋涡分离器 与絮状重力 滑移式炉 内回输 系 统 ， 这构成空间循 环燃烧 。床 内循 环与空间循环 的 结合构成炉内复合循环燃烧系统。 6 7 1 一风箱2 一埋管3 一落砂装置4 一 投料管 5 一炉膛6 一过热器7 一 锅筒8 一省煤器 9 一 空气预热器1 O 一二次风 图3 3 5 h流化悬浮水煤浆锅炉结构简图 锅炉受热面 由埋管 、 炉膛水冷壁、 对流管束 、 过 热器及尾部竖井受热面几部分组成。采用钢架支承 结构 ， 轻型炉墙 ， 锅炉四围护板封焊。 3 ． 4 ． 1 汽水系统 给水经分配集箱进入省煤器 ， 经导水管进入上 锅筒 ， 然后通过下降管束到达下锅筒 ， 经下降管到达 下集箱 ， 经炉膛埋管、 前墙水冷壁、 侧墙水冷壁进入 前上集箱和上集箱 ， 两上集箱通过导汽管与上锅筒 连接 ， 蒸汽经锅 内汽水分离器由上锅筒顶部排 出进 入过热器 ， 中间经减温器调整蒸汽参数 ， 最后至过热 器出口集箱排出。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 研究与开发 3 5 t ／ h流化悬浮燃烧水煤浆锅炉的设计与应用 1 3 3 ． 4 ． 2 烟风系统 来 自鼓风机 的冷风经过空气预热器加热后 ， 分 为一次风和二次风。一次风直接进入床层下的风箱 中。二次风分为二路， 一路进入左墙的点火风道 ， 另 一 路进入左侧墙中下部的二次风喷口。二次风量占 总风量的 1 5 ％ 一 2 5 ％ ， 各个风管上都有风 门可进行 调节。水煤浆燃烧产生的烟气依次经 由密相 区、 稀 相区、 高温旋涡分离器 、 转折烟室、 过热器、 锅炉管 束、 省煤器、 空气预热器 、 除尘器 ， 再 由引风机排入烟 囱。 3 ． 4 ． 3 本体受热面 炉膛分为流化床密相区和上部稀相 区。为防止 水煤浆粒化器将燃料喷到埋管上 ， 炉膛 密相 区的前 墙未布置埋管 ， 埋管受热面只沿左 、 右墙垂直布置 ， 由 5 1 m m 5 m m的管子组成， 埋管上加装有可靠 的防磨措施。上部稀相 区的两侧墙 水冷壁也是 由 西 5 1 m m X5 m m的管子组成 ， 部分侧墙 水冷壁管在 稀相区上部交叉 ， 构成旋涡分离器 ， 侧墙水冷壁和构 成旋涡分离器的管子交叉后 汇集进入上集箱 ； 炉膛 前墙布置 有水冷 壁 以保护 前墙 ， 管 子规 格 为 5 1 m m X 3 ． 5 m m， 前墙 回路 与侧墙水冷壁 回路构成并 联的系统 ， 经导汽管汇合进入 上锅筒。为降低炉膛 水冷度 ， 除前墙受热面外 ， 大部分炉膛及旋涡分离器 受热面管子上都覆盖有耐火层 ， 这主要是为保证启 炉时容易点火 ， 同时也能减少 管子磨损。炉膛出 口 转折烟室采用 U型结构 ， 未布置受热面 ， 这有 利于 水煤浆颗粒团的燃尽和灰的分离。另外 ， 为保护过 热器 ， 过热器前布置有防渣管 ， 防渣管 由上下锅筒引 出， 管子规格 为 5 1 m m 5 m m。锅 炉管 束是 由 4 , 5 1 mm 3 ． 5 m m的管子组成 ， 所有 的管子均胀接 于锅筒上 ， 并用隔烟板将对流段分成前后两个烟道 。 3 ． 4 ． 4 过热器 过热器管束 由材质 为 1 5 C r M o G 的 , ／ , 3 8 m m X 3 ． 5 m m管子组成 ， 两种介质的相互流动方式采用平 行混合流 ， 整体 由出入 口联箱和减温器吊起 ， 固定在 钢架上的支座上 。下部设有多个检查 门， 以便检修、 观察和除灰。 3 ． 4 ． 5 尾部受热面 尾部竖井内布置有省煤器和空气预热器 ， 省煤 器分为三组串联布置 ， 由 4 , 3 2 mm X 3 m m 的螺旋鳍 片管组成 。省煤 器下部为空气预热器 ， 由 西 5 1 mm 2 mm管子组成。 3 ． 4 ． 6 流化床层与投料 锅炉床料采用细颗粒石英砂 ， 为提高流化质量 ， 采用“ V” 型布风板 ， 并采用床下热烟气发生器点火 装置。布风装置 由布风板、 柱体风帽、 放料管 、 绝热 层及风箱组成 。水煤浆投料共布置有 3只粒化器 ， 其 中2只主粒化器布置于炉膛前墙 ， 另 1只备 用粒 化器设置在炉膛顶部。 3 ． 5 锅炉运行注意事项 为保证锅炉在调试和运行 中的安全 ， 在运行时 应格外注意 以下几点 1 水煤浆粒化器应根据燃烧 随时调整 ， 不可 喷到埋管上。 2 压火或停 炉时必须保证床 内燃料 已燃 尽 ， 在持续通风至炉温 6 0 0℃以下时才可以停风。 3 粒化器即使断浆 ， 也应持续通风 ， 断浆 同时 必须立即用高压空气对粒化器管道进行吹扫 ， 吹扫 后关闭供浆球 阀。在锅炉运行 中， 粒化器应持续通 风 。 4 床温急剧升高或氧量急剧下降时 ， 此 时可 能有埋管上挂的浆落入床内， 应立即加大通风 ， 停止 供浆 ， 直至床温恢复正常才可恢复供浆和正常床压。 4 流化 悬浮燃烧水煤 浆锅炉主要技术优势 流化悬浮水煤浆锅炉的燃烧与压力雾化式燃烧 锅炉有明显的不 同， 该系列水煤浆锅炉的主要技术 优势有以下几点 1 实现了水煤浆 的低 温燃烧 ， 解决 了水煤 浆 悬浮燃烧带来的易于结焦、 运行不稳定 、 安全性差的 问题 ， 同时抑制 了热力型 N O 的生成与排放 ； 2 实现了着火燃烧后的水煤浆颗粒团的循环 燃烧 ， 具有很高 的燃烧效率 ； 3 利用石灰石 与石英砂 构成 的床料， 辅之低 温燃烧技术实现了水煤浆燃烧过程 中直接脱硫， 脱 硫系统简单、 成本低 ； 4 采用分离回输燃尽装置提高了石灰石的利 用率， 减少了床料的补充量 ， 提高了燃烧效率 ； 5 负荷调节特性好 ， 可在 3 0 ％ ～1 0 0 ％额定负 荷范围内稳定运行 ， 达到经济运行的效果 ； 6 降低 了对水煤浆 品质的要求 ， 拓宽 了制浆 的煤种范围， 使制浆成本降低 ； 7 省略了价格昂贵 的燃烧器与易出故障的雾 化浆枪 ， 不需要复杂的高压风浆系统及过滤器等设 备 ， 系统更为简单可靠 ； 8 节能环保 ， 运 行稳定 、 费用低 ， 配套系统简 洁可靠 ， 操作简单 ， 节省设备投资 ， 运用范围广 ， 适合 各种参数 的锅炉。 下转第 2 6页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 工业锅炉 2 0 1 2年第 4期 总第 1 3 4期 发生较为剧烈 ， 温度较高 ， 氧气浓度较大， 对 N O 生 成起到促进作用 ； 在 过量空气 系数 为 1 ． 0 5时 N O 的生成量最大 ， 同时过量空气系数增加 ， N O 的生产 量减少 ， 说 明随着冷空气量的继续增加 ， 炉膛 内氧气 浓度增加 ， 温度降低 ， 抑制了反应 的进行， N O 的生 成量减小。由此可知 ， 温度与 0 浓度是热力型 N O 生成的主要影响 因素之一。 轴向距 离／ m 图6 燃烧器中心轴线 N O 分布曲线 图 7为过量空气系数对烟气 出口 N O 浓度 的 影响。过量空气系数对快速型 N O 生成量的影 响 如下 随着 O 浓度升高 ， N O 的生成量增多 ， 当过量 空气系数接近 1 ． 0 5时， N O 生成量开始进入 峰值 ， 如果氧的浓度继续增大 ， 受温度的影响 N O 生成量 不会再增加 ， 并开始下降 ， 即过量空气系数为 1 ． 0 5 时 ， N O 的生成量最多。 过量空气系数n 图 7 过量空气系数对烟气出 口 N O 浓度 的影 响 上接第 l 3页 5 结论 2 0 0 9年底 ， 2台3 5 t ／ h 、 3 ． 8 2 MP a的该型锅炉落 户胜利油田， 自安装 调试完毕后 ， 水煤浆 流态化稳 定 ， 锅炉一直在安全稳定运行。到 目前为止 ， 该系列 锅炉中另有 1 0 t ／ h 、 2 0 t ／ h 、 7 5 t ／ h等产 品已安装运 行 ， 用户普遍反应 良好。水煤浆流化悬浮高效洁净 燃烧锅炉彻底解决 了水煤浆悬浮燃烧过程 中， 尤其 是在小空间燃烧室 中易结焦 、 燃烧不稳定这一难题 ， 实现 了水煤浆的低温、 高效洁净燃烧 ， 是水煤浆燃烧 技术领域 的一次突破 ， 对工业锅炉洁净煤技术 的发 4主要结论 1 在运行工况 时， 测点处模 拟结果 与实测数 据温度误差在 5 ％ 以内， 验证 了数值模拟方法的可 靠性 ； 2 在过量空气系数 为 1 ． 0～1 ． 2时 ， 炉膛平均 温度随着过量空气系数 的增加而降低 ， 过量空气系 数取 1 ． 0 5时热效率达到最大值 9 0 ． 2 ％ ； 3 在过量空气系数为 1 ． 0 5时 ， 烟气 中 N O 浓 度含量达到最大 3 8 5 m g ／ m ， 仍低于国家排放标准 ； 4 综合考虑加热炉 高效和 清洁运行 的要 求， 当空气温度为 4 6 8 K， 过量空气系数取 1 ． 0 5时， 加 热炉达到最优工况 ， 其所对应 的热效率为 9 0 ． 5 5 ％， 出口烟气 中 N O 浓度为 3 8 5 m g ／ m ， 优化后的热效 率相 比 实 际 运 行 工 况 8 8 ． 5 0 ％ 的 热 效 率 提 高 2 ． 0 5 ％ ， 为加热炉操作参数过量空气 系数的选择提 供了理论依据。 参考文献 [ 1 ] 周力行． 湍流气粒两相流动与燃烧的数值模拟 [ M] ． 北 京 清华大学出版社 ， 1 9 9 1 ． [ 2 ] 钱家麟． 管式加热炉[ M] ． 北京 中国石化出版社 ， 2 0 0 3 ． [ 3 ] 周桂 娟 ， 毛羽 ， 王娟 ． 圆筒炉 内燃烧 器 出 口湍流流 动和燃 油燃烧的三维数值模拟[ J ] ． 石油学报， 2 0 0 6 。 2 2 4 5 1 6 0． [ 4 ]B o r 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