理论教育 中国动力煤工程燃烧温度分布规律优化探析

中国动力煤工程燃烧温度分布规律优化探析

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:图4-1 中国收到基动力煤的工程绝热燃烧温度与Vdaf之间的关系图4-2 中国收到基动力煤的工程绝热燃烧温度与Qar,net之间的关系拟合函数参数见表4-5。②当Vdaf>32%时,随着动力煤的干燥无灰基挥发分含量的提高,中国收到基动力煤的工程绝热燃烧温度逐渐降低,从2 120℃降低到1 700℃。

中国动力煤工程燃烧温度分布规律优化探析

根据表2-1~表2-4 的数据和第3.2 节的计算方法,中国收到基无烟煤的工程绝热燃烧温度计算结果见表4-1,中国收到基贫煤的工程绝热燃烧温度计算结果见表4-2,中国收到基烟煤的工程绝热燃烧温度计算结果见表4-3,中国收到基褐煤的工程绝热燃烧温度计算结果见表4-4。

表4-1 中国收到基无烟煤的工程绝热燃烧温度(taE)计算结果 ℃

表4-2 中国收到基贫煤的工程绝热燃烧温度(taE)计算结果 ℃

续表

表4-3 中国收到基烟煤的工程绝热燃烧温度(taE)计算结果 ℃

续表

续表

表4-4 中国收到基褐煤的工程绝热燃烧温度(taE)计算结果 ℃

根据表4-1~表4-4 的计算结果,结合表2-1~表2-4 的动力煤成分数据,中国收到基动力煤的工程绝热燃烧温度分布规律见图4-1、图4-2。

图4-1 中国收到基动力煤的工程绝热燃烧温度与Vdaf之间的关系

图4-2 中国收到基动力煤的工程绝热燃烧温度与Qar,net之间的关系

拟合函数参数见表4-5。

残差的标准差(σδ)定义见附录。σδ最小表示这种拟合曲线的数据分散度最低。但是这项曲线拟合原则也要结合专业特点进行分析。如果拟合曲线的变化趋势不合理,即使是σδ最小也不采用。

由图4-1可知:①当Vdaf≤32%时,随着动力煤的干燥无灰基挥发分含量(Vdaf)的提高,中国收到基动力煤的工程绝热燃烧温度(taE)逐渐提高,从1 950℃提高到2 120℃;而且随着Vdaf的提高,taE提高的速度逐步降低。②当Vdaf>32%时,随着动力煤的干燥无灰基挥发分含量(Vdaf)的提高,中国收到基动力煤的工程绝热燃烧温度(taE)逐渐降低,从2 120℃降低到1 700℃。而且随着Vdaf的提高,taE降低的速度逐步加快。③结合表4-5 的数据可知,图4-1 的3 次多项式拟合函数与taE计算结果的数据之间存在一定的分散度,残差的标准差为87.94。多项式拟合函数表达式见公式(4-1)。

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表4-5 图4-1、图4-2 多项式拟合函数参数

由图4-2可知:①随着收到基低位发热量(Qar,net)的提高,Qar,net=10 170~29 482 kJ/kg,中国收到基动力煤的工程绝热燃烧温度(taE)逐渐提高,taE从1 767℃提高到2 176℃。②结合表4-5 的数据可知,图4-2 的4 次多项式拟合函数与taE计算结果的数据之间存在一定的分散度,残差的标准差为80.07。③结合表4-5 的数据可知,图4-2 的曲线是4 次多项式拟合函数,taE与Qar,net之间存在非线性函数关系。Qar,net=10 000~22 000 kJ/kg,taE计算结果随着Qar,net值的提高明显提高,从1 767℃提高到2 078℃;Qar,net=22 000~27 000 kJ/kg,taE计算结果随着Qar,net值的提高提高不明显;Qar,net>27 000 kJ/kg 范围内,taE计算结果随着Qar,net值的提高明显提高,从2 093℃提高到2 176℃。

图4-2 的曲线的非线性关系说明,影响动力煤的绝热燃烧温度的因素不只是动力煤的收到基低位发热量,而且与其他因素有关。这些因素包括过量空气系数、炉膛漏风系数、1.0 kg 干空气的水蒸气含量以及动力煤的成分分布特点。

中国动力煤收到基的成分组成与干燥无灰基挥发分含量(Vdaf)的关系见图4-3,其中的拟合函数的参数和残差标准差见表4-6。中国动力煤收到基的成分组成与收到基低位发热量(Qar,net)的关系见图4-4,其中的拟合函数的参数和残差标准差见表4-7。

图4-3 中国动力煤收到基的成分组成与Vdaf的关系

(X 分别表示M、A、C、H、O、N、S)

图4-4 中国动力煤收到基的成分组成与Qar,net的关系

(X 分别表示M、A、C、H、O、N、S)

由图4-3可知,随着干燥无灰基挥发分含量(Vdaf)的提高,中国动力煤收到基的水分含量(Mar)提高幅度较大,氢含量(Har)变化幅度不大。水分和氢元素在煤粉燃烧以后会生成水蒸气,水蒸气会吸收煤燃烧释放的热量,降低动力煤的工程绝热燃烧温度(taE),见图4-1。

由图4-4可知:①随着收到基低位发热量(Qar,net)的提高,中国动力煤收到基的水分含量(Mar)降低幅度较大,氢含量(Har)变化幅度不大。水分和氢元素在煤粉燃烧以后会生成水蒸气,水蒸气会吸收煤燃烧释放的热量,降低动力煤的工程绝热燃烧温度(taE),见图4-2。②虽然烟气中的水蒸气吸收了一部分煤燃烧释放的热量,随着收到基低位发热量(Qar,net)的提高,中国动力煤收到基的碳含量(Car)提高幅度很大,氢含量(Har)变化幅度不大。因此Qar,net与Car、Har的关系较大。见图4-5、图4-6。

表4-6 中国动力煤收到基的成分组成与Vdaf的关系拟合函数参数

表4-7 中国动力煤收到基的成分组成与Qar,net的关系拟合函数参数

图4-5 Car与Qar,net的关系

图4-6 Har、Sar与Qar,net的关系

由图4-5可知:随着收到基低位发热量(Qar,net)的提高,中国动力煤的收到基碳含量(Car)几乎近于线性地提高,多项式的拟合函数参数见表4-7。结合图4-5、图4-2可知:Car越高的煤,工程绝热燃烧温度(taE)越高。

由图4-6可知:①随着收到基低位发热量(Qar,net)的提高,中国动力煤的收到基氢含量(Har)几乎近于线性地提高。(Qar,net)>25 000 kJ/kg 以后,Har提高速度加快。这种变化趋势在图4-4 中体现得不够明显。由于氢的发热量大约是碳的发热量的3.66 倍,因此Har提高对煤的发热量提高贡献更大。②随着收到基低位发热量(Qar,net)的提高,中国动力煤的收到基硫含量(Sar)小幅度提高。由于硫的发热量大约是碳的发热量的28.3%,而且Sar值很低,因此对收到基低位发热量(Qar,net)以及中国动力煤的工程绝热燃烧温度(taE)的影响可以忽略不计,见图4-2、图4-4。

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