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现有大型燃煤锅炉设备上都配有各种原理的除灰设备,但这些设备不仅高能耗、除灰性能差而且会对受热面造成吹损。通过对现有电厂锅炉除灰方法的研究,自主研发设计了一套利用混合可燃气体爆燃产生冲击波除灰的系统。并针对其在电厂的实际应用做了可靠性及有效性的验证研究。
本论文论述了锅炉受热面积灰的形成机理,并对电厂锅炉积灰化学成份和积灰特点做了分析,再进行积灰指数的计算得出疏松灰粘附力主要是范德华力和热泳力的叠加。又以燃料乙炔为研究对象,根据多方气体物态方程、C-J理论、质量和动量守恒方程,推导出理想状态下乙炔爆燃产生的冲击波压力。
在系统设计上采用分配器分配混合气总控点火方式,依靠P L C和基于InTouch平台开发的操作界面实现系统的集中性控制。机械结构部分的设计包括:混合器、阻火器、分配器和冲击波发生器。电气部分设计制定了除灰工艺并设计了控制流程图。同时设计了友好的人机交互界面。
本文还运用有限单元法对系统除灰作业面做了动力学分析,分析得出:水冷壁一阶固有频率达到1 4 .1 H z;过热器蛇形管一阶固有频率则达到84Hz。后期又对过热器管网加载冲击力,分析得到管网上几个特征节点在冲击力作用方向位移变形。验证了系统可靠性。
最后,通过对系统试运行前后采集的锅炉烟温数据进行统计比对,得出:除灰系统运行前后尾部烟道受热面温差变化明显,温差平均值提高49.8° C。有效的证明本系统的除灰性能。
本论文设计研究的除灰系统将会有效的改变锅炉积灰难除的现状,有效的恢复锅炉出力,提高锅炉效率,达到节约能源的目的。