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行业知识

大容量生物质燃烧机设计及运行特性的试验研究

大容量生物质燃烧机设计及运行特性的试验研究

    1.生物质燃烧机均采用摆动式喷嘴结构,以适应负荷改变和汽温调节的需要。喷嘴的最大摆动角度为±30。。

    2.在生物质燃烧机风道转弯处装有导向叶片,每个喷嘴内部亦装有水平与垂直交叉的均流导向隔板,以防止出口气流偏斜。

    3.在一次风嘴周围布置了周界风,以便更好地组织燃烧并保护喷嘴不被烧坏。对于烟煤生物质燃烧机,周界风量占总二次风量的35%,远远大于国内常用于无烟煤及劣质煤燃烧的所谓“周界风”与“夹心风”的风量。

    4.生物质燃烧机顶部装有顶部风喷嘴。这是为减少在燃烧中形成NO;r所采取的主要措施。这部分风量占总风量的15%,但计算时,它不包括在燃烧所需要的风量内。

    5.由于喷嘴采用了摆动结构,喷嘴是借着转轴与风道同定的。除一次风嘴装有密封环可防血漏风外,其余喷嘴的接口四周均有较大的间隙。此外,为了保证喷嘴能够摆动,在各喷嘴之间也都留有间距。因此,在喷嘴外围都有一个流道。即,二次风与周界风在离开风道后都是经喷嘴内外吹入炉脾的。上、下二次风则是被四个二次风喷嘴分割为速度不同的六股射流,周界风则由围绕着一次风的上下四股射流种两侧两股射流组成。在喷嘴摆动角度时,这些喷嘴对其上、下侧的间隙射流起导向作用。

    鉴于该型生物质燃烧机的上述特点,为了摸清它对我国煤种的适应性,我们通过冷态空气动力场试验深入地研究了其气流的流动特性,以期为生产厂设计及电厂实炉运行提供依据。

    一、周界风喷嘴结构布置的影响

    周界风是最早对一次风产生影响的一股二次风。由于周界风占总二次风量的35%,故其影响很大。从生物质燃烧机结构及速度分布均可看出,最早与一次风混合的是侧周界风与间隙周界风(即从上、下周界风喷嘴与一次风喷嘴之间的间隙处眇出的周界风)。如匿i 2所示,侧周界风对一次风气流边缘有一些影响,使整个气流变宽,扩散角约增大1.5“。又因风速较高,故能增加一次风的刚性,并起到保护一次风喷嘴不被烧坏的作用。但因气流狭窄呈薄片状,其衰减也较快。同时,侧周界风对一次风卷吸环境气流(相当于炉膛内的高温烟气)起着阻碍的作用,它好似一层气屏,将一次风与环境气流隔开。间隙周界风流量大,速度低,在一次风初始段内与一次风进行混合,阻碍了一次风上、下两侧对环境气流的卷吸。从图3可以看出,它使得一次风喷口附近的环境气流浓度显著降低。但间隙周界风在煤粉着火燃烧时起着保护喷嘴和补充一次风空气不足的作用,由于其速度低,也不致因与一次风的混合过分激烈而影响着火的稳定。自上、下周界风喷嘴出的高速度周界风,则是在间隙周界风之后,于着火后期才与一次风混合的,故不会影响到着火的-稳定性。随着轴向距离的增长,高速度周界风与一次风混合增强,在S/B=1,5以后,环境气流的浓度基本不变。

    周界风喷嘴布置于一次风喷嘴和二次风喷嘴之间,周界风势必影响一次风和.二次风射流的混合。试验表明:开周界风时,一次风射流核心区在S/B =2.2处消失,说明上、下周界风已渗入一次风中心部位。关周界风时,即一次风喷嘴与二次风喷嘴之间有S/B= 1,0的间距,则二次风在S/B =3.1时,开始渗入到一次风中心部位,它较周界风的混合略有推迟,推迟的距离约S/B =0.9。这说明速度拂度小的平行射流的混合远不如速度梯度大的平行射流的混合。从二者具体结构布置尺寸可以看出,一次风喷嘴与二次风喷嘴间距S/B =1.0,而周界风是紧贴一次风的,因此可以认为周界风与一次风的’混合是比较慢开一次风二次风崩界风。其原因在于与一次风相接触的间隙周界风速度低,接近于一次风速(间隙周界风速与一次风速之比为1.12)、,则在与一次风相交的边界层上,速度梯度小,减弱了射流间的混合。

    上述研究表明:周界风,二次风的喷入具有分级燃烧的作用,这对燃用优质烟煤是合理可取的,但对高灰分低热值的劣质烟煤不一定合适。因为低热值劣质煤燃烧时的主要矛盾是着火困难而不是着火初期氧量不足,过早地大量投入空气会导致着火不稳定甚至灭火。根据我国各电厂现有燃煤情况,由于煤种变化频繁,在燃用着火困难的煤种时,建议适当关小周界风,以提高火焰的稳定性,甚至仅剩少量漏风来保护喷嘴不被烧坏即可。

    二、生物质燃烧机摆动角度及炉膛切角的影响

    该型锅炉的主要特点之一就是生物质燃烧机采用摆动的结构。摆动生物质燃烧机结构可用来改变炉膛内火焰中心的位置,是调整燃烧与再热汽温的主要手段。

    在同层次、同动摄比下进行。试验结果表明:生物质燃烧机摆动角度后,气流旋转最强烈的位置发生变化,即火焰中心位置发生变化。生物质燃烧机向上摆动15。、30。时,旋转最强烈区的位置分别提高约1.5米和2.5米。但生物质燃烧机向下摆动15 0和30。时,旋转最强烈区的位置下降不明显。总之,摆动生物质燃烧机角度是一种适应I负荷调节和煤种变化的可行方法。但是,提高摆动角度后,一、二次风混合提前,旋转减弱,对燃用较差的煤种可能会有不利影响。

    射流刚性取决于生物质燃烧机的高宽比及射流两侧的补气条件。生物质燃烧机的高宽比,以往在苏联资料中一直被视为是影响射流刚性的主要因素,我国各大锅炉厂在设计锅炉中也把它作为一个主要参数。随着锅炉容量的增大,生物质燃烧机的高宽比也逐渐增大,这给锅炉生物质燃烧机的设计带来了困难。然而,我们在对该型锅炉燃烧进行试验时发现,生物质燃烧机的高宽比不一定是影响射流刚性的主要因素。该型锅炉在炉膛四角布置了较大的切角,其无因次相对切角尺寸(切边长度/炉膛宽度与深度的平均值)为O.l,生物质燃烧机与侧墙及前后墙的夹角分别45。和36。,试验结果如表2

    可以看出生物质燃烧机高宽比由10.95降到4.62时,射流切圆直径仅由0.585变为0.52,射流刚性虽有增加,但不明显。分析其原因,这主要是由于炉膛采用较大切角布置,使得射流两侧形成了较好的补气条件。对于直流式生物质燃烧机布置在炉膛四角时,生物质燃烧机夹角a2与射流两侧压差△P的关系可表示为。


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点击次数:  更新时间:2017-03-14 12:55:19  【打印此页】  【关闭