[发明专利]一种焚烧炉受热面结焦过程的冷态模拟方法

说明书

本发明涉及能源与环境交叉领域，具体涉及一种焚烧炉受热面结焦冷态模拟的方法。将溶解有溶质的溶液充满模拟烟道装置后，使溶液在模拟烟道装置中循环流动，然后加入沉淀结构，观测沉淀生成量。本发明方案中，通过溶解有溶质的溶剂充满模拟烟道装置，以达到模拟烟气的效果，然后通过溶质与沉淀结构在模拟烟道装置中反应生成沉淀物，模拟焚烧炉受热面结焦生成过程，从而实现冷态模拟焚烧炉受热面结焦过程的技术目的。解决工业生产应用中焚烧炉受热面结焦过程难以在实验实现问题，以及实验中对于焚烧炉受热面结焦过程难以观测的问题，为结焦冷态模拟指导生产实践提供了新的解决思路。

技术领域

本发明涉及能源与环境交叉领域，具体涉及一种焚烧炉受热面结焦过程的冷态模拟方法。

背景技术

焚烧炉内的积灰结焦问题是由许多复杂的因素引起的，如燃料特性，炉内空气动力场，炉腔几何尺寸，燃烧器布置方式及结构特性，焚烧物的尺寸，焚烧物的化学组成等都会影响炉内结焦情况。焚烧炉积灰结焦是个非常复杂的物理化学过程，它涉及物料的燃烧、炉内传热、传质、物料的潜在结渣倾向、灰粒子在炉内运动以及灰与管壁间的粘附等复杂过程，至今还没有能定量描述结渣过程的数学模型。为了更好地对焚烧炉受热面积灰进行控制，很多国内外研究者采用冷态或热态的实验条件对该过程进行模拟。

在热态条件下，焚烧炉积灰结焦过程多是在焚烧炉尾部烟道内放置积灰棒进行实验，研究积灰棒上积灰随时间而产生的变化情况，定期对积灰棒上取得的灰样进行分析测试。研究焚烧积灰产生的机理通过对积灰微观形貌的考察和局部组成元素的分析实现。

在冷态条件下，在自制的小型烟道内进行积灰的模拟实验。通过空气携带滑石粉模拟烟气，在模拟烟道内布置光管管束，光管直径与实际焚烧炉内管径一致。冷态条件下模拟在不同的气流流速、管间距等条件下积灰的变化情况。实验测定在模拟工况下，积灰的高度和质量，为工业应用设计提供依据。尘粒的沉降是通过观察来确定，积灰的变化则是通过拍摄照片加以分析来确定。

其中，冷态模拟方法因实验条件温和、成本低，因而广受研究者青睐。然而，现有方案的缺点如下：

(1)滑石粉在自制小型烟道中冷态模拟，由于温度较低难以发生结焦过程，导致在自制烟道中只能模拟无结焦的积灰问题。

(2)冷态固体粉末无法模拟烟气中化学反应的沉积与结焦过程。

(3)冷态固体粉末难以模拟飞灰在受热面上的相变沉积过程。

(4)在封闭的模拟烟道中实验无法观察到积灰的完整形成过程，要观察积灰结焦的不同阶段需要多次中断实验，增加了实验的复杂度和不可控性。

综上，现在的焚烧炉冷态结焦模拟过程的突出缺点导致其对实际工业生产的指导作用有限。

发明内容

基于上述内容，本发明提供一种焚烧炉受热面结焦过程的冷态模拟方法，解决工业生产应用中焚烧炉受热面结焦过程难以在实验实现问题，解决焚烧炉受热面结焦过程温度条件、压力条件、烟气浓度、烟气流速等参数条件的优化问题，解决实验中对于焚烧炉受热面结焦过程难以观测的问题，为结焦冷态模拟指导生产实践提供了新的解决思路。

本发明的技术方案之一，一种焚烧炉受热面结焦过程的冷态模拟方法，包括以下步骤：将溶解有溶质的溶液充满模拟烟道装置后，使溶液在模拟烟道装置中循环流动，然后加入沉淀结构，观测沉淀生成量；

其中，所述溶质和所述沉淀结构相匹配，二者接触后能够发生化学反应，并在沉淀结构表面形成固体产物；所述沉淀生成即为模拟结焦的生成。

本发明方案中，通过溶解有溶质的溶剂充满模拟烟道装置，以达到模拟烟气的效果，然后通过溶质与沉淀结构在模拟烟道装置中反应生成沉淀物，模拟焚烧炉受热面结焦生成过程，从而实现冷态模拟焚烧炉受热面结焦过程的技术目的。

进一步地，所述溶液的溶剂为水，所述溶质在溶液中的浓度与待模拟烟气中灰分所占比例偏差不超过5％。