【背景】混煤燃烧过程中包含着复杂的物理化学过程。选择合理的混煤掺烧方式和运行条件，对提高混煤燃烧效率和降低污染物排放具有重要意义。燃煤电站锅炉通常有两种混煤掺烧方式：一种称为“炉外”掺烧，即原煤预先按照一定比例混合，然后直接送入磨煤机中磨制得到混煤煤粉，再送入炉内燃烧；另一种称为“炉内”掺烧，即将不同煤分别单独送入不同磨煤机磨制煤粉，不同煤种煤粉通过不同燃烧器分别送入炉膛，在炉内经过一定的时间再混合燃烧。

　　华中科技大学煤燃烧国家重点实验室方庆艳副教授研究团队为探究混煤的燃烧机理及排放特性，设计并搭建了可以实现“炉内”、“炉外”两种掺烧方式的沉降炉试验系统。本次研究的创新点为进一步开展了贫煤、高挥发分烟煤及其不同配比混煤的燃尽和NO_x排放特性试验，研究了不同掺烧方式、掺烧比例、过量空气系数对混煤燃尽与NOx排放特性的影响以及在混煤燃烧过程中交互作用的机理，以期为实际工业中混煤掺烧优化调控提供理论依据和指导。沉降炉实验台的试验系统如下图所示。

　　实验系统主要包含给粉系统、沉降炉炉体、反应管以及由配气系统、温控系统、水冷却系统、取样分析系统等组成的辅助系统。反应管内径70 mm，总长度1 400 mm，有效加热段1 000 mm。整个沉降炉炉体分为上、中和下3段加热区域，以此来保证炉膛内加热温度的均匀分布。本实验平台可实现“炉内”和“炉外”两种掺烧方式，如图左侧所示：① 将2种煤粉通过2个给粉器1号和2号分别送入炉内，这种方式即为“炉内”掺烧；② 预先按比例掺混2种煤粉，然后通过2个给粉器送入炉内，这种方式即为“炉外”掺烧。采用给粉器为PEF-90AL型双级振动盘式的常压给粉器(日本Sanki公司生产)，其工作原理为：煤粉在倒入给粉器后，在振动盘周围的凹槽中形成一个粉末层，煤粉在振动力的驱动下顺着凹槽向前移动，然后注入到出粉口。通过控制振动电机的电压与频率，实现对给粉量的精确控制，给粉范围为0~2 g/min，其给粉精度在±5%。在“炉内”掺烧方式下，给粉管采用了4种长度差，以控制高挥发分烟煤与贫煤在炉内的延迟混合时间，分别为0，50，100，150 mm，其对应延迟混合时间分别为0，0.125，0.25，0.375 s。

　　研究人员发现，混煤燃烧过程中烟煤对贫煤存在促进和抑制两种作用，两者的竞争共同决定了混煤的燃尽特性。“炉外”掺烧方式下，掺烧烟煤比例较小时，促进大于抑制作用，有利于混煤燃尽；进一步提高烟煤掺烧的比例，抑制作用增加并大于促进作用，不利于混煤的燃尽；NO_x排放量随烟煤掺烧比例增加基本呈线性增加规律。掺烧烟煤比例控制在25%以内有利于提高混煤燃尽率;掺烧烟煤比例为75%时，混煤燃尽率显著降低。“炉内”掺烧方式下，混煤燃烧中的促进与抑制作用会同时减弱；掺烧大比例烟煤时，烟煤与贫煤混合越晚越有利于混煤燃尽；NO_x排放量随着烟煤延迟混合而逐渐降低。“炉内”掺烧烟煤且烟煤延迟送入炉内有利于混煤燃尽率，且NO_x的排放降低明显;而贫煤延迟送入炉内则会导致混煤燃尽率进一步降低，但NO_x排放降低程度低于前者。

来源：《煤炭学报》

引用格式：马仑，汪涂维，方庆艳，等.混煤燃烧过程中的交互作用：掺混方式对混煤燃烧特性的影响[J].煤炭学报,2016,41(9):2340-2346.（转载请标明出处