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行业新闻

达冠生物质燃烧机的配风系统特性研究

达冠生物质燃烧机的配风系统特性研究

摘要

利用冷态等温模化技术对达冠生物质燃烧机的配风系统进行了模拟实验,实验中分别改变二、三次凤的旋流强度,以考察各射流的调节特性对达冠生物质燃烧机的空气动力场的影响,实验表明,该达冠生物质燃烧机采用分级送凤技术,在达冠生物质燃烧机出口主要是三次风与二次凤的混合,三次凤的旋流强度是影响生物质燃烧机空气动力场的主要因素,关键词双调凤旋流生物质燃烧机配风系统实验研究

    派淡型双调风旋流生物质燃烧机是英国B &W公司的新一代低NO。旋流生物质燃烧机,其结构简图如图1所示,它将分级送风技术‘11与浓淡燃烧技术o习应用在旋流煤粉生物质燃烧机上,综合了两者的优点,最里边的一股风称为一次风,中间的一股风称为二次风,最外边的一股凤称为三次风,二、三次风通过轴向可动叶轮旋流强度能有效地改变生物质燃烧机出口处回流区的大小、位置以及各股风之间的混合,使该生物质燃烧机有较强的煤种适应能力以及低负荷稳燃能力,生物质燃烧机内的一次风管中装有旋转叶片,一次风通过旋转叶片后产生旋转,同时一次风管内还装有煤粉分配器,它使煤粉分布趋于均匀,旋转的一次风进入沿周向布置的4个通道后,空气的旋转受到抑制,旋转极弱,基本上成为直流,煤粉由于自身的惯性,而使得其在4个煤粉收集器附近变密集,从而在圆周方向上形成4股浓、淡煤粉气流,沿圆周方向的浓淡燃烧可以显著降低NO。的生成,据资料介绍,可以将NO。的排放量降至335~469 mg/m3.同时,使其合理流动,不会因为采用浓淡燃烧而影响燃尽率,一次风喷口装有稳燃环,稳燃环对煤粉的分布作了合理的调整,可窦文字等:达冠生物质燃烧机的配风系统研究以起到强化煤粉气流的着火、低负荷稳燃以及降低NO。生成的作用,

    在双调风旋流生物质颗粒燃烧机中,三次风口与一次风口分开一定距离,中间通一股流量小、具有较高旋流强度的二次风,这股二次风起着隔离一次风与三次风的作用,以降低燃烧初期的湍流扩散,由于三次风与二次风的动压比很大,所以在燃烧初期,主要是三次风与二次风的混合,而一次风与二次风的混合相对较弱,一次风同二次风的混合起着在燃烧初期补氧的作用,以防止由于燃料过浓,导致影响挥发份的燃烧,从而使燃烧区域温度降低,随着射流发展到一定

离,一次风开始同三次风混合,空气逐步混入燃烧区,

    为了研究新型低NO。浓淡型双调风旋流燃烧器的配风系统,采用了冷态等温模化技术对其进行了实验模拟,比尔等人在两台装有导叶式旋流生物质颗粒燃烧机的炉子中,用城市煤气一空气作了对比性的热态与冷态空氕动力学实验,发现在总的情况下,其总的特性是相似的旧,文献『4]对装有钝体生物质颗粒燃烧机的65 t/h锅炉进行了冷、热态模化实验,实验结果表明,钝体尾迹中的回流区参数在冷、热态条件下是相似的.D.B.Sp alding综合了大量的冷、热态模化实验后认为,冷、热态过程的变化规律相同,燃烧化学反应所产生的热量对于流动分布规律影响不犬3].本实验研究限于生物质颗粒燃烧机出口及其附近区域的流动特性?故在满足一定模化条件下,就能保证冷态实验模型与热态原型流场在生物质颗粒燃烧机区域内相似q.

1  双调风旋流生物质颗粒燃烧机配风系统实验

1.1实验系统及设备

    对于生物质颗粒燃烧机模化实验来说关键是考虑进入炉内各股气流之间的关系,考虑到影响炉内流动状况最主要的参数是各股射流的动量流率比,因此保持生物质颗粒燃烧机模型与实物之间的动量流率之比相等是十分重要的,在本实验中,生物质颗粒燃烧机实验模型与原型几何尺寸之比为1:3,一次风风速为24.8 m/s,二次风风速为13.4m/s,三次风风速为38.1 m/s,一次风风管的直径为200 mm,二次风风管的直径为270 mm,三次风风管的直径为360 mm,中心风管的直径为120 mm. -、二、三次风分别由高压风机送入,各股风的风量由阀门调节控制.风速由热线风速仪测量,为了确保二次风与三次风沿圆周方向送风均匀,模型采用了均压风箱送风,

    为了充分测量生物质颗粒燃烧机出口区域的空气动力场,在实验中测量了距离生物质颗粒燃烧机出口不同距离、垂直于轴线的5个截面上的轴向流速分布,截面4位于三次风风管出口处,截面B、C、D、E分别位于距离三次风风管出口100 mm、280mm、460mm、640 mm处,考虑到离出口较近的2个截面上的速度梯度较大,故测点布置较密,而在其余3个截面上测点布置相对稀疏,

    实验中所用到的主要仪器设备有双通道热线风速仪(美国TSI公司生产的105 0A型)、数据采集板(IM P3595  IC)、计算机(HP  286)、打印机(EP-SONLQ  1600K)等.

1.2实验工况

    从表1中可以看到,因为三次风风量占总的送风量的绝大部分,且速度较高,故综合旋流强度∑[5]的大小主要取决于三次风旋流强度的大小,对于工况1,三次风的旋流强度约占总的综合旋流强度的91%,可见三次风的旋流强度是影响射流空气动力场的主要因素,而二次风由于处于射流的内部,作用也不可忽视,值得说明的是:影响共轴旋转气流特性的因素很多,在有些情况下,内外射流的作用除了反映在气流的旋转上外,逐改变了气流内外回流区的补气条件,从而对整个流场气流的形态、回流区的形成以及气流的混合构成重要的影响,对于36    西安交通大学学报    第32卷注:,为轴向叶轮到生物质颗粒燃烧机出口的距离;D:为二次风管直径;D3为三次风管直径更多的实际情况,还要考虑风口几何形状和中心稳燃器的影响.

2  实验结果及分析

    图2表示了在工况1、3、5下,各截面上的轴向速度分布,其中,横坐标表示∈一r/r3,r代表测点到轴线的距离,r3代表三次风管的半径;纵坐标表示轴向速度,由图2可以看出,生物质颗粒燃烧机出口彳截面上各股风的轴向速度分布差异较大,原因是各次风出口截面上的平均轴向速度的设计值相差较大,三次风的设计轴向速度最大,一次风次之,二次风最小,而在预混段的混合还不足以抹平初始速度的差异,可以看出,在各工况下,彳截面上的轴向速度的最大峰值处于三次风射流区域,由于二次风风速比较小,二次风区域出现了下凹,由于三次风与二次风的动压比比较大,随着射流的发展,主要是三次风与内部的二次风以及射流外部的静止空气进行湍流混厶,而一次风与二次风的混合相对较弱,截面平均速度与最大速度沿程下降,射流宽度不断增加,当三/r3=3.5(三为离三次风风管出口的距离),时,射流宽度约为三次风喷口直径的2倍左右,截面最大速度与出口最大速度之比Um。。/U二ax约为0.49一Q 61.随着旋流强度的增大,湍流混合增强,轴向速度的衰减亦加速,

    由于三次风管扩口的引导作用,旋转气流稳定地贴附在扩口壁面上运动,射流的中心处形成一回窦文字等:达冠生物质燃烧机的配风系统研究流区,回流区基本上在扩口出口附近形成,并且向扩口内延伸,在各工况下B截面上都出现了回流区,回流区的宽度和回流量大约在C截面达到最大,

    在本实验的旋流强度调节范围内,从工况1、3各截面的轴向速度分布可看到,随着三次风旋流强Q3的增大,射流整体的旋转速度提高,射流中心的负压变大,回流区的宽度明显增大,回流速度显著提高,回流区的长度相应地延长,总的回流量明显增大,当三次风旋流强度fl3从0.39变化至0.61时,回流区的最大宽度由70 mm增至160 mm,回流区的长度由210 mm增至510 mm.图3显示了中心最大回流量随三次风旋流度的变化趋势,图中横坐标表示三次风的旋流强度Q3,纵坐标表示中心最大回流量g。,与生物质颗粒燃烧机出口的总流量g。。的比值,从图中可以明显地看出,随着三次风旋流强度c23的变大,中心最大回流量显著增大,这种现象可作如下解释:

综合旋流强度的大小是影响共轴旋转射流最重要的指标,而三次风风量占总送风量的绝大部分,且速度

高,因而综合旋流强度Q∑的大小取决于三次风旋流强度c3的大小,

    工况1、5各裁面的轴向速度的实验结果表明,在实验的调节范围内,随着二次风旋流强度fl2增大,射流外层的流动状况基本不受影响,最大速度存在于射流外层,在射流内部,回流区的长度与宽度变化不明显,而起始点却有显著的变化,实验中使用了示踪法,由实验发现:当二次风的旋流强度c22为1. 54时,回流区可以深入至扩口内部的4截面;而当旋流强度Q2减小至1. 03时,回流区起始点明显推迟大约在扩口出口处形成,两者相差近60 mm左右,二次风旋流强度Q改变影响回流区的起始点而对其它参数影响不明显的原因,可作以下说明:二次风旋流强度变小,相当于增加了射流核心的直流风风量,从而使射流中心区域起始点的负压降低,导致回流区起点推迟;从综合旋流强度变化的角度来分析,由表1可以看出,由于二次风风量比较小,相对于二次风旋流强度Q2的显著变化,射流整体的综合旋流强度c2的变化却很小,旋转射流回流区的大小取决于其综合旋流强度,故二次风旋流强度的变化对射流整体的影响比较小,图4显示了中心最大回流量随二次风旋流强度Q2的变化趋势,由此可以看出变化不显著,图中横坐标表示二次风的旋流强度Q2,纵坐标表示中心最大回流量g。。与生物质颗粒燃烧机出口的总流量玎,。的比值,

    通常用旋转射流扩展角表征气流的扩展范围,本文把速度等于测量截面最大速度的10%处视为射流外边界线,由实验各工况中轴向速度分布的数据得到的旋转射流扩展角与三次风旋流强度Q3的关系见

3  结  论

    (1)达冠生物质燃烧机采用了分级送风技术,在燃烧初期主要是三次风与二次风的混合,混合大致在扩口出口处完成.

    (2)对于达冠生物质燃烧机来说,三次风的旋流强度是影响生物质颗粒燃烧机空气动力场的主要因素;二次风由于处于射流内层且流量比较小,它的旋流强度的变化能影响回流区的起始点的变化,而对回流区其它参数影响不显著。

本文来源于http://www.jiegankeliji.com

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点击次数:  更新时间:2017-05-27 22:01:14  【打印此页】  【关闭