高岭土粉体吸附剂流态化发料特性及入炉技术研究

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在煤炭和城市固体废弃物的锅炉燃烧利用过程中,燃料中的部分重金属有害物以蒸气形态进入烟气,如不加以治理,排放到环境中后,将对人类的健康产生不利影响。将高岭土粉体输送进燃烧炉内,对重金属有害物进行吸附,有望能显著降低锅炉烟气中的重金属排放。粉体气力输送技术已在粉煤气化、石油化工、制药造粒等工业领域得到广泛应用,同样可以方便的实现高岭土粉体向燃烧炉内的输运。流态化发料具有输送固气比高、构造简单、维护方便等优点,在高岭土粉体气力输送入炉工艺上具有重要的应用前景。本文针对高岭土粉体的易粘结特性,开发了一种新型上出料发料罐,通过在发料罐侧壁引入脉冲风来破坏粉体的结拱、聚团。建立了高岭土流化发料实验系统,研究了脉冲风、流化风等对新型发料罐发料特性的影响规律。实验结果表明,脉冲风的引入有效地改善了发料罐内高岭土粉体的聚团现象,高岭土粉体输送的稳定性得到提升。新型发料罐粉体质量流量可以达到12.6kg/h-278.04kg/h,固气比可以达到0.9-19.56kg/m~3。随着流化风速(vf)的增加,发料罐出现先增加后减少的趋势;脉冲风受到脉冲风速(vpulsed)、脉冲间隔(tpulsed)和脉冲宽度(τpulsed)三个特征参数的影响,研究表明,随着脉冲风速的增加,粉体质量流量出现先增后减的趋势;随着脉冲间隔的增加,粉体质量流量与固气比出现降低;随着脉冲宽度的增加,粉体质量流量和固气比呈现先增加后减小的趋势。此外,发料罐内的压力分布测量结果表明:脉冲风的引入改变了发料罐内部的压力分布。基于颗粒受力理论分析,揭示了脉冲风对颗粒聚团的破坏作用机制。同时,为开发高岭土目标温区喷射入炉工艺及考察高岭土粉体入炉后的弥散情况,本文对某360MW“W”型火焰电站锅炉进行了数值仿真,基于数值计算炉内温度场获得了高岭土喷射入炉的合适位置,并研究了不同入炉风速(v=20-100m/s)、风温(T=900-1100K)对高岭土炉内弥散状态及炉内燃烧温度场的影响规律。研究发现:在输送风温T=1100K的工况下,风速v=20m/s时,射程距离较短,高岭土运动多集中在炉膛壁面附近,难以到达炉膛中心区域,弥散较差;风速v=80m/s时,射程距离明显增加,颗粒能够到达炉膛中心位置,同时高岭土在炉膛上部与尾部烟道处弥散范围较佳;风速v=100m/s时,射流刚性进一步增加,但颗粒弥散浓度变化较小。当输送风速v=20m/s时,对比T=900K和T=1100K两种输送风温工况,发现两种工况下炉内的温度场及流场受高岭土入炉风的影响均较小。
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