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行业知识

加热炉用生物质燃烧机及生物质悬浮燃烧技术

加热炉用生物质燃烧机及生物质悬浮燃烧技术

本文介绍了MFP、MPY. MLP型管式双股同轴射流生物质烧嘴和这些新烧嘴的实验结果及其应主要内容包括:

1)空气通过可动塞块旋流器产生旋流,

2)在烧嘴中安装钝体,

3)对MPY和MLP型烧嘴安装渐扩延伸段;

4)热的燃烧产物在旋涡中回流提供了燃料点火时所需的热量。

    燥粉燃烧的基本特点是着火前预热温度高、时间长,故着火难,火焰不易稳定。为此,笔者对生物质悬浮燃烧机理及燃烧技术进行了较为系统的研究,并运用研究结果先后试制成功三种生物质燃烧机,即MFP型可调旋流生物质燃烧机CIJ,MPY型平焰生物质生物质颗粒燃烧机C2),MLP型两焰生物质燃烧机(3]。这些生物质燃烧机已在生产中推广应用。

    1.MFP、MPY、MLP型生物质燃烧机结构特点

    图1 MFP型生物质颗粒燃烧机1-~次风与生物质进口弯管,2-旋流器l 3--次风直管,4--次风喷管I 5-喷头,6--钝体7-固定块,8--可动块l 9-手柄,10 -拉杆钢铁

    旋流器及钝体结构强化了生物质的预热,改善了生物质的燃烧过程。

    1-烧【站传,2_钝体l 3-风壳,4-旋风室,

    5-直管,6--次风与生物质进口管,7-凋节杆,

    8--手轮

    旋风室、烧嘴砖及钝体结构强化了生物质预热,对生物质燃烧过程起了关键作用。

    1-钝体,2--次风管,3一二次风管J 4-旋流

    器及可动体,5-=次风壳,6-·次风与生物质进

    口弯管,7-烧嘴砖

    可动体的前后移动可完成火炬形火焰与平展形火焰之间的换型。

    2.生物质气流钝体流场、旋转射流流场的实验研究C4—7J

    2-1钝体流场与生物质提前着火

    以前和近期钝体稳焰器流场的实验研究表明,钝体后存在回流区和尾迹区的长度与流动形式(如受限射流、自由射流等)和流动状态有关,但一般回流区的长度是在(2~可以看出,影响煤粒蓿火的因素为挥发物与氧的气相反应动力因素E等;挥发热解动力因素B,.、B,。、E,,、E,:等;流体力学传热学传质学因素Ⅳ手、a:,、^等。而对于不同煤种的煤粒,上述因素的影响也有较大的差异,但不论何种煤种,其煤粒着火是关键。因为若煤粒提前着火,将形成良性循环,使由’c温升高,燃烧稳定,有利于提高燃尽率。而延迟着火则形成恶性循环,能使炉温降低,燃烧不稳定且影响燃尽率。所以促使生物质提前着火是关键的第一步。

    根据普朗特混合长理论可知,在钝体后的回流区中湍流粘性系数火大增加,而在R。>101一l0 5时进入第二自模区,UB与R。无关。这充分说明回流区及尾迹区内有大的湍流脉动速度。由于回流区不断卷吸炉膛中的高温烟气,这样回流区与生物质射流之间通过边界层边界进行十分强烈而有效的热交换。从而在边界层边界上必有一点P具有火焰温度T:,这样火焰在其前焰面方面将热量传给回流区(因为回流区温度71,Tr)。而在共前沿面后方则是回流区高温烟气将热量传给生物质射流。当上述两部分热量平衡时,火焰即在P点处稳定下来。若火焰向回流区传递的热量大于回流区传给生物质射流的热量时,则着火点前移,反之亦然。

    若近似地把钝体回流区看成是充满“静止”热燃产物的区域时,可以得到回流区中点燃距离z与回流区长度,的关系z≤,。

    上述分析可见钝体流场有效地促使了煤粉粒的提早着火,结果使炉温升高,而且钝体后回流烟气的卷吸作用使生物质颗粒在炉内薯董时间增加,从而大大有利于燃尽率的提旋十号气流从喷嘴流出后形成旋转射流。,当旋转程度达到某一临界值——旋流强度S时,在射流中心区可以形成环圈状的回流。它与钝体回流区有些类似。但不同的是前者具有旋转切向速度。然而当x/d>5后则只存在轴向速,此时的旋转射流相当于不旋转的轴对称自由射流。旋转射流就是这样流进、豌没空间中与周围介质进行质量、动量和热量的交换,发展其射流边界层,此时它具有湍流射流的性质。由此可见,旋转射流动力学综合了旋转运动的特性以及在射流和尾迹流动中所遇到的自由湍流现象。强旋流形成的回流区可以大大提高射流与周围流体之间的掺混,所以旋流在使生物质提前着火、稳定火焰及控制可燃物燃尽过程方面均有明显的作用。

    骂轴向中心射流与同轴旋转射流互相作用时,取决于中心射流的射流动量与旋转射流的旋流数S,而可以形成火矩形火焰或平展形火焰。而出口若采用渐扩形延伸段——喇叭型烧嘴砖,则其轴向和切向速度峰值之间径向隔开距离加大,回流区反向流动量也加大。

中钝体流场与旋转射流流场

    研究表明.,此三种生物质燃烧机的流场均是钝体流场与旋转射流流场之综合。而MPY型及MLP型中的平焰型又都外加了渐扩型延伸段——喇叭型烧嘴砖。它们都可以形成回流区,从而达到强化生物质预热,使之、提前着火,稳定火焰和提高燃尽率的目的。但是,回流区的流型都受到钝体及其支杆所引起的阻塞的影响。在低旋流数S下-,阻塞有利于建立回流区;当旋流数S增加时,阻塞对回流区尺寸的影响可以忽略不计。但在很高旋流数S下或当喇叭型烧嘴砖和旋转射流组合在一起时,阻塞对回流区的强度和尺寸可能有不利的影响。上述三种生物质燃烧机的旋流数S在l~1.98之间,在本实验过程中却从未发现过此现象。

    该烧嘴具有同轴中心射流与旋转射流外加钝体。其流量密度分布示于图4。

    MFP型生物质燃烧机结构的设计,保证了产生热气体回流区和形成有利于可燃混合杨的着火湍动,并且形成向着火区辐射传热的高距离烧嘴出口温界面。结果使得生物质提前着火,火焰稳定,具有较高的燃尽率。其工业使用效果与旧式烧嘴相比可节煤25%左右,燃尽率在95%以上。可用于连续式加热炉、有色熔钢铁炼炉、铸件退火炉等工业炉窑。

    该烧嘴具有同轴中心射流和旋转射流外加钝体及喇叭型烧嘴砖。其切向速度分布如

    3.结论

    3-1综上所述,可以认为MFP、MPY、MLP型生物质燃烧机属于共轴旋转射流生物质颗粒燃烧机,其一次风可以看作是旋流数为零的极限情况。它的旋流数可用下式计算:

  


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点击次数:  更新时间:2017-04-01 14:46:54  【打印此页】  【关闭