[实用新型]一种模拟飞灰在受热面沉积的试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种模拟飞灰在受热面沉积的试验装置。

背景技术

煤炭在中国的能源消费领域有着举足轻重的作用，尤其是发电行业。目前中部或者东部的许多煤炭基地，经过多年的开采和利用，煤炭资源已经出现枯竭的趋势。因此新疆准东煤田的发现，因为它的储量非常丰富(预测：3900亿吨)，对我国的能源安全非常重要。虽然准东煤是很好的动力煤，具有灰分和硫含量低，挥发分含量高等优点，但是在锅炉燃烧利用过程中，出现了严重的积灰沾污问题，影响锅炉的经济安全运行。

准东煤的积灰沾污问题与其高碱金属含量有密切联系，它是一种典型的高碱煤。在燃烧过程中，煤中的碱金属容易挥发，并且随烟气流动，当遇到温度较低的受热面时，非常容易凝结在上面并且形成具有粘性的积灰初始层，从而导致积灰沾污问题加剧，甚至出现受热面腐蚀。为了解决这一问题，降低挥发到气相中的碱金属含量，采用的方法主要有煤炭预处理(脱钠提质)，添加碱金属吸附剂和混烧等。虽然这些方法能够有效缓解积灰沾污问题，但是距离问题的彻底解决还存在较大差距。因此为了达到这一目标，必须深入了解高碱煤积灰沾污形成机理与特性。

目前对于高碱煤积灰沾污机理的试验研究，主要在一些小型或者中试规模的燃烧试验台上开展。试验过程中，利用积灰装置对烟气中的飞灰进行收集，获得碱金属在燃烧过程中的迁移特性，积灰的形态、成分以及矿物组成等信息，进而分析高碱煤的积灰沾污机理。虽然该类试验方法比较接近锅炉的实际燃烧环境，但由于诸多限制，无法对影响积灰沾污的各个因素进行定向控制，只能在问题形成之后进行反向分析，由此导致对机理的理解不够系统和深入。

发明内容

为克服背景技术中存在的缺陷，本实用新型提供一种模拟飞灰在受热面沉积的试验装置，以针对高碱煤在燃烧过程中容易出现受热面积灰沾污的问题，研究它们的形成机理。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：

一种模拟飞灰在受热面沉积的试验装置，包括提供受热面的飞灰沉积系统，所述飞灰沉积系统分别与提供烟气且可控制烟气成分、给定量和温度的烟风系统、提供飞灰且可控制飞灰成分、给定量的给灰系统、提供碱金属且可控制碱金属成分、给定量的喷雾系统；且飞灰沉积系统与数据采集系统相连；

所述飞灰沉积系统包括立式管式炉，所述立式管式炉具有依次设置在下方进口管上的第一进口、第二进口和第三进口，且第一进口、第二进口和第三进口分别与烟风系统、给灰系统和喷雾系统相连；

立式管式炉上方的出口通过出口管与尾气处理系统相连；

立式管式炉内设有用于沉积飞灰和碱金属的飞灰沉积探针，所述飞灰沉积探针包括同轴相套的外管和内管，内管的顶端气密贯穿外管的顶端，且外管的顶端气密贯穿出口管的侧壁；外管和内管的底端延伸至立式管式炉内，且外管的底端贯穿内管的底端；套状沉积探头的一端套设在外管的底端上，另一端通过沉积片密封，且沉积探头与沉积片可拆卸连接；沉积探头、沉积片将外管围合成气密的空腔，且内管的底端开口对准沉积片；内管内同轴设有热电偶，热电偶的底端抵触在沉积片内壁面上，热电偶的顶端气密贯穿内管的顶端端盖并与数据采集系统相连；

所述沉积片还连接有控温系统。

进一步，所述烟风系统包括若干个储放不同种类的气体的气瓶，所述气瓶的出口分别通过气管与气体混合器的进口连通，气体混合器的出口经过电加热预热器与立式管式炉的第一进口连通；且各气管上均设有流量计。

进一步，所述给灰系统包括给料机，给料机的出口与第二进口连通。

进一步，所述喷雾系统包括注射泵，所述注射泵的出口通过雾化器与第三进口连通，且雾化器与第三进口同轴设置。

进一步，所述尾气处理系统包括冷却器、除尘器和引风机，所述出口管依次与冷却器、除尘器和引风机连通。

进一步，所述数据采集系统包括采集仪和计算机，所述热电偶依次与数据采集仪、计算机相连接。

进一步，所述控温系统包括提供冷却介质的冷却源，所述冷却源通过冷却进管与内管连通，且冷却管上设有阀门，内管上设有与冷却进管相连的入口管，所述外管上设有排出冷却介质的出口管。

进一步，沉积探头与外管螺纹连接；沉积片与沉积探头卡扣连接，沉积片与外管底面之间设有密封用垫片，且垫片为铜片。

进一步，内管的顶端气密贯穿外管的顶端，所述热电偶的顶端通过卡套气密贯穿内管的顶端。

采用本实用新型所述的一种模拟飞灰在受热面沉积的试验装置实施的实验方法，包括以下步骤：

1)打开气瓶、流量计、电加热预热器、立式管式炉、冷却源、阀门、引风机、计算机和数据采集仪；