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行业新闻

以集箱方式向生物质燃烧机供风的空气动力学的研究

以集箱方式向生物质燃烧机供风的空气动力学的研究

    锅炉送风系统部件之一——配风箱——应当保证最均匀地把空气供给锅炉生物质燃烧机

    那些集箱的现有计算方法以不同的前提为基础,并且,对用于锅炉的配风箱还未进行过试验。

    文献[1、2]按照连续设置彼此独立工作,的分流三通系统提出引出管流量分配的计算。文献E3、4]提出在伯努利方程的基础上进行分配集箱的计算,同时,与文献[1]一样,假定前面的分流对后面没有影响。文献E5]中袭用文献[3、4J的集箱计算方法,但作了从通风集箱到工业装置配风集箱的过渡。

    在文献E6]中,运用动量方程时引进分流系数点。,这系数是在接连或者非常靠近地设置分流位置的条件下经试验确定的。

    文献E7]中提出,流量分配根据引出管出口和集箱中该引出管入口位置间的压降来计算。为了建立集箱中的压力分布曲线,引进试验系数KL,在试验基础上推荐KL=0. 41。

    必须指出,文献[5]中列出的试验数据对于获得生物质燃烧机配风集箱的可靠推荐是不够的。一方面,文献E5]中没有对应于气体、重油生物质燃烧机阻力的引出管流量分配试验数据;另一方面,在文献E5]的基础上,难以考究主要结构参数对于流量分配均匀性的影响。

    下面在试验研究的墓础上,推荐在单侧和两侧向集箱进风的条件下,能够保证由集引出的流量分配达到给定均匀性的要求。试验装置各部件的几何特征与KOHaXOBCK国家区域发电站锅炉和设计中的120万跹机组锅炉一样。

    试验装置工作段的原理图见图1。空气由进风道1供入集箱2,由管子3引出,放入大气。管子数量可在3~8根间改变。管子内径DBH= 36毫米,长度1= 13. 5DBII= 510毫米,管子间距为75毫米。管子出口装有西28毫米的节流圈4,用以模拟气体、重油生物质燃烧机的阻力。作为试验方案的一种,管子入口装有锥角为100、大头内径为40毫米的缩口6。

    进行单侧进风的试验时,法兰5封住。集箱的结构使其允许改变截面积。

    对集箱断面积为45×45和64x 64毫米2的二种情况进行了试验。当单侧进风时,引出管数目为3或4根,其余管孔封闭,管子间距也相应改变。两侧进风时,试验在8根管子的条件下进行,在两种情况下都进行了缩口有无的试验。不带节流圈管子的试验只在单侧进风时进行。

    上述节流圈的阻力系数平均值亭≈3,相当于气体、重汕生物质燃烧机的阻力。

    试验中,在进风道上测量系统的总风量,同时测量各引出管的分流量。所有流量都根据测量管道中的速度场来确定,引出管的速度场在节流圈前或出口截面上(在没有节流圈的情况下)用普朗特测速管测量,其头部直径为2毫米(充满系数0.3%)。

    根据各引出管上所测得的流量确定的总风量9应与在进风道上测得的控制风量相对应。各引出管的平均风量为

    q。p=Q/n

式中n-引出管根数,而每根引出管的相

表l

对风量即为

    rl2 qL/qcp

    集箱截面积为64x 64毫米2,不带节流圈的试验数据列于表1,其中引出管代号与集箱中沿空气流动方向所装的引出管位置相对应。

    对上面列举的所有工况,都根据试验获

┏━━━━━┳━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━┓

┃          ┃          ┃    引出管(1-7)流量公斤/秒                                               ┃流量公斤/秒          ┃              ┃

┃总流量    ┃集箱进口  ┃                                                                          ┃                      ┃              ┃

┃          ┃          ┃                                                                          ┃                      ┃              ┃

┃          ┃          ┃    Re.10-5                                                              ┃                      ┃              ┃

┃          ┃          ┃                                                                          ┃                      ┃  附  注      ┃

┃          ┃          ┃                                                                          ┣━━━━━┳━━━━━┫              ┃

┃公斤f秒   ┃Re.lO-s   ┃                                                                          ┃          ┃          ┃              ┃

┃          ┃          ┣━━━━━┳━━━━━┳━━━━━┳━━━━━┳━━━━┳━━━┳━━━━┫          ┃          ┃              ┃

┃          ┃          ┃    1     ┃    2     ┃    3     ┃    4     ┃    5   ┃    6 ┃    7   ┃平均值    ┃总和      ┃              ┃

┣━━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━━━┫

┃          ┃          ┃0 .00661  ┃0.00732   ┃0.00748   ┃0.007 35  ┃        ┃      ┃        ┃          ┃          ┃              ┃

┃0.0296    ┃  2 .18   ┃          ┃          ┃          ┃          ┃        ┃      ┃        ┃0.00715   ┃0.00288   ┃              ┃

┃          ┃          ┣━━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━┫        ┃      ┃        ┃          ┃          ┃              ┃

┃          ┃          ┃1.13      ┃  1.25    ┃   1. 28  ┃  1. 24   ┃        ┃      ┃        ┃          ┃          ┃引出管不带缩  ┃

┃          ┃          ┃0.00655   ┃          ┃0.007 35  ┃          ┃0.00762 ┃      ┃0.00761 ┃          ┃          ┃              ┃

┃0 .0 300  ┃  2. 21   ┃          ┃          ┃          ┃          ┃        ┃      ┃        ┃0 .007 28 ┃0 .02913  ┃口和节流圈    ┃

┃          ┃          ┣━━━━━┫          ┣━━━━━┫          ┣━━━━┫      ┣━━━━┫          ┃          ┃              ┃

┃          ┃          ┃  1.12    ┃          ┃  1.25    ┃          ┃  1、31 ┃      ┃  1. 31 ┃          ┃          ┃              ┃

┣━━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━━━┫

┃          ┃          ┃0.00718   ┃0 .00776  ┃0 .00776  ┃0 .00724  ┃        ┃      ┃        ┃          ┃          ┃              ┃

┃0.03115   ┃  2.28    ┃          ┃          ┃          ┃          ┃        ┃      ┃        ┃0.00748   ┃0.03004   ┃              ┃

┃          ┃          ┣━━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━┫        ┃      ┃        ┃          ┃          ┃              ┃

┃          ┃          ┃1.23      ┃    1.33  ┃1.33      ┃  1. 24   ┃        ┃      ┃        ┃          ┃          ┃驯出管带缩口  ┃

┃          ┃          ┃0 . 00718 ┃          ┃0 .00784  ┃          ┃0.00788 ┃      ┃0.00763 ┃          ┃          ┃              ┃

┃0 .0310   ┃  2.32    ┃          ┃          ┃          ┃          ┃        ┃      ┃        ┃0.00764   ┃0.03053   ┃无节流圈      ┃

┃          ┃          ┣━━━━━┫          ┣━━━━━┫          ┣━━━━┫      ┣━━━━┫          ┃          ┃              ┃

┃          ┃          ┃  1.23    ┃          ┃  1.34    ┃          ┃  1. 35 ┃      ┃  1.32  ┃          ┃          ┃              ┃

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    由表1可知,试验中集箱进口处的最小雷诺数为

ReBH=-13KB、

    ._)2.10s

式中vl-集箱进口处流速;

    以。-集箱的当量直径。

    引出管的最小雷诺数在同一数量级,因而实际上保证接近自模区流动工况。

    若将任何一根管子的流量与平均流量的最大偏差,7= max )r‘-1f作为管间流量分配的不均匀度,就可以用线算图将阻力相同的引出管的试验结果综合起来,线算图横座标是引出管截面积之和与进风道截面积之比/FoTB/27F。,纵座标则是引出管流量分配的

不均匀度叼(图2)。

    在集箱截面积不变,并装有8根出口带节流圈的引出管的条件下,进行了两侧进风的引出管风量分配试验。

    如图2所示,在同样的参量五R,。/占n及同样的引出管阻力下,两侧进风的试验结果,与单侧进风的试验结果是吻合的,这是因为结构对称的缘故。

    图2上列出了所有试验的结果。在这些试验中,有的是改变引出管间距(在试验装置许呵的范围内);有的是引出管入口装有或消缩口J有的是引出管出口取消或装有节流圈。由图可见,在选定的占F0,。/占F值下,节流圈对引出管风量分配的不均匀度有着根本的影响。曲线1和2是通过各引出管风量分配不均匀度试验得到的平均值画出的(曲线不概括全部试验数据)。

    在一系列试验中,改变引出管的间距及有无缩口对于总的分散度有影响。

    此项试验指出,带有节流圈的引出管的流量分配不均匀度与两侧向集箱进风量的不相等无关(在qJ/qJr=1~1.3范围内)。

    图3示出在集箱截面积为45×45和64x64毫米2及引出管带有节流圈的条件下,集箱两侧进风量之比q,/q,,-100、110、120、130%时各引出管风量分配的试验数据。由此图可知,当占Fo,n/三只=2(集箱截面积为45×45毫米2)时,流量分配不均匀度为'7≈15%,这与单侧进风时的叼(图2)相吻合;而当五R,B/占F"=1(集箱截面积为64×64毫米2)对,叼≈3%,这也跟单侧进风时的叩相吻合。

    上面指出的分配与(两侧)流量不平衡无关的现象可用静压的重新分配来解释。

    因此,当设计f=3的生物质燃烧机从集箱出来的分配系统时,根据已知的几何关系,按照图2就可以硝定引出管的流量分配不均匀度。

    图3从两侧引入集箱时,带节流圈的引出管流量分配按同一线图,也可以根据所要求的引出管流量分配不均匀度来选择集箱截面积与引出管总截面积间的几何关系(丑凡,。/27Fn)。

    为了综合引出管具有不同阻力的试验数据,我们根据文献E3、5]的理论分析,引进综合量肛』篓乏曼。经过这样综合而得出的试验数据示于图4。为了比较,也根据文献[3~5]的资料画上理论曲线

    由线图可知,综合量综合了关于集箝分配方面所有的数据,包括单侧和两侧进风,以及不同引出管阻力的情况。在某些试验中,试验点总的分散度与引出管间距的某种影响以及引出管入口的渐缩性有关。表明上述因素个别影响的数据现在尚不足。

    由表可知,对于单侧进风集箱,流过最后的那根引出管的不是最大流量。由图3也可见,两侧进风时最大流量也不是严格地位于中间的引出管。图4中全部试验点都在理论曲线下面。理论皆是在不考虑引出管间距影响的情况下得出的,假设沿集箱长度的流量系数不变,因而最大流量的部位不同于试验结果。

    因此,计算时理论曲线保证有一定的裕度。

    本文根据保证必须的不均匀度要求而提出的推荐是近似的,因为还不可能详细地研究全部因素。但是,所得到的数据能够保证生物质燃烧机风量分配不均匀度在一定水平上。

    不但风箱的几何尺寸对于实际锅炉燃烧器配风的不均匀度有影响,而且,生物质燃烧机制造精度及运行期间生物质燃烧机烧损的程度亦对此有影响。上述不均匀度某种程度上也决定于炉膛本身及转弯烟道的反过来的影响。因此在实际条件下产生了附加的风量调节的必要性。

    由于上面所述的情况,设想研究单独的分配系统是现实的。

    在上述资料基础上,可以作出如下结论:

    1.本文得出了根据综合量肛≤妻詈来确定的方法,它能保证各生物质燃烧机的风量分配达到要求的不均匀度。

    2.两侧进风的流量差达30%的情况下,引出管最大流量偏差实际上不变。

    混合物的形成、着火及燃烧的机理按过去制定的方法,煤粉空气流的混合与着火过程的强度蹦及炉膛、燃烧装置工作的有效程度,可用分析、研究燃烧的与未燃烧的碳粒流量、火炬每一点的过量空气系数与过剩氧、以及烟气放出的及吸收的热流来确定。对于所研究的生物质燃烧机区域的那一部分有限炉膛容积,可采用文献[1]的公式来确定通过火炬每一点的流场及计算断画上的总流量。

    为了确定沿火炬断面空气燃料的分配特性,及根据文献[2]所介绍的方法来组织物质平衡和热平衡,就要测定速度场、烟气成分场、温度场、煤粉浓度场及可燃物含量分布场。这些是在离生物质燃烧机喷口300、900、3000毫米处及沿炉膛高度的三个截面处测得的。

    装有蜗壳叶片旋流生物质燃烧机的容量为7万砥的TI-IFi-210A锅炉炉膛的结构特性和运行,以及测点布置如文献E3、4]所述。

    下面列出炉膛的主要设计特性及一、二次风气流的旋流参数:

    炉瞠尺寸,毫米:

    宽bTn    10890

    深arn(装设生物质燃烧机的炉墙之间

    的距离)    7660

    高HTII(由冷灰斗中点到出口烟

    窗中点)    29717

    燃烧区(预燃室)高度hnp  8000

  间距,毫米:

    由边部生物质燃烧机垂直中心线至炉

    墙,&,    2180

    生物质燃烧机中心距Sr    3262

    下层生物质燃烧机中心线至冷灰斗斜

    面上端的距离,Scl:    3100

  生物质燃烧机喷口直径D。,毫米    1572


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点击次数:  更新时间:2017-04-02 19:37:15  【打印此页】  【关闭