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行业新闻

径向浓淡旋流生物质燃烧机喷口结构优化的实验研究

径向浓淡旋流生物质燃烧机喷口结构优化的实验研究

    摘要:本文主要针对径向浓淡旋流生物质燃烧机中心扩口存在的磨损问题在一单相实验台上对燃烧器喷口结构进行了冷态优化实验。研究结果表明:扩口磨损缩小了燃烧器回流区,直接导致了燃烧器稳燃性下降。本文取消中心扩口后,提出了将燃烧器的一次凤扩口内置,保持扩口的角度为200,可保持燃烧器的回流区达到未磨损时的状态。

1前言

    径向浓淡生物质燃烧机是由哈尔滨工业大学自主研发的一种新型燃烧器,得到了广泛的应用。其工作原理【11如下:一次风为直流风它的主要作用是携带煤粉,当风粉混合物通过一种浓缩器时进行浓淡分离,在位于中心管和一次风管中间的导流环的引导下,以浓淡分离的形式进入锅炉炉膛。在一次风外侧,旋流二次风由于受到旋流叶片的影响,以旋流的形式进入炉膛。

    长期的运行发现不同的电厂燃用不同煤质的燃烧器中心扩口有不同程度的磨损。尤其是燃用烟煤盹-次风速较商磨损较严重不能保证运行一个大修期。中心扩口的磨损主要是由于以下两方面的因素导致的:一方面,燃烧器中心区域温度高,且不能长时间稳定于某一个温度值,而是在一定范围内波动。温度的变化导致燃烧器中心扩口总是处于高温塑性变形状态;另一方面一次风携带煤粉直接冲刷中心扩口的背面。中心扩口对中心回流区的形成具有重要的意义旧,中心扩口的磨损

解决这一问题有两条出路:一是对材料进行改进.这一方面已经取得明显的进展‘3;二是从燃烧器结构优化出发,在保证合适的中心回流区的前提下,取消中心扩口。本文是从后一思路出发.在一冷态试验台上进行试验研究找出取消中心扩口后,能够保持原有回流区的可行方案,弥补由于中心扩口的取消所造成的中心回流区的减小。

2实验系统及实验参数

    原型燃烧器为某电厂670∥h燃用烟煤的燃烧器.该锅炉为前苏联制造rri -  6 70-  13.  8- 54 51'K型高压一次再热、单锅简、自然循环、固态排渣煤粉炉,中间储仓式制粉系统。从风机出来的空气进入风箱,在风箱内调节进入燃烧器各管道所需的风量随后进入燃烧器模型。坐标架上绑有飘带,可以标出回流区的边界和射流扩展角的大小。压力测点处安装笛形管,用来测定动压。实验时各次风的动量比与实际动量比保持相同,使得出口处的空气流动迸入自模区[4_q。

3去掉中心扩口对回流区的影响

    表3是研究不同中心扩口结构对流场的影响,其中直径比为回流区最大宽度与燃烧器最大直径比值,长度比为回流区最大长度与燃烧器最大直径的比值。

    表中工况l是模型燃烧器保持原结构时回流区的测量结果,随着中心扩口角度的降低,回流区呈下降趋势。将去掉中心扩口后的实验结果与原结构相比较,发现燃烧器回流区的各个参数都有减小;长度比由1. 20降至1.13,直径比由1.78降至1.6s射流扩展角由60.7降至54.苔。因此可以得出,回流区的减小直接导致了燃烧器稳燃性降低。

    注:中心扩口角度为2岁时,同时将扩口的长度减小一半。

    理论上分t斤|中心扩口的磨损导致了燃烧器回流区的减小。为此本文试图在取消中心扩口的前提下(将结构图3中所示的中心扩口取消),针对一次风喷口展开实验研究,通过改变一次风扩口的角度、长度及位置,观察此类变化对回流区的影响,并找出可以提高回流区的可行方案。

4-次风扩口对回流区的影响

4.1  -次风扩口角度对燃烧器流场的影响

    苗+光研究一次风扩口角度变化对燃烧器流场的影响。将燃烧器中心扩口去掉后,只增加一次风扩口的角度,所得回流区的变化见表40当一次风扩口角度由200逐渐增大至35。日寸|燃烧器的回流区有所增大,直径比由1. 13增大至1.23,射流扩展角由54.苔增至69.苔,长度没有明显变化。这种增加趋势表明,在去掉中心扩口的条件下,增大燃烧器一次风扩口的角度可以保证回流区达到原先的参数。

    虽然研究表明随着燃烧器一次风扩口角度的增加,回流区会有所增加,但是如果其角度增加过大,则会导致旋流二次风出口面积减小,结果反而增大了旋流二次风的出口阻力。综合考虑,一次风扩口角度增至350时,对燃烧器整个燃烧特性的负面影响比较大。

4.2 -次风扩口长度对燃烧器流场的影响

    研究一次风扩口长度变化对燃烧器流场的影响。去掉中心扩口后,一次风扩口的角度由20增至3岁,同时一次风扩口的长度均减半,这样可以保证当扩口角度增大时,旋流二次风出口面不会增大。变化前,一次风扩口长度为38 mm,伸出部分为19 nm,扩口长度减半后,一次风扩口与直流二次风的轴向距离为零(结构变化如图4)。实殓结果见表S一次风扩口角度为35。吼直径比为1. 2L射流扩展角54. 30,而在长度未减半时的直径比为1. 23,射流扩展角为69.苔。结果表叽燃烧器回流区有所增j但是增大的程度小于仅一次风扩口角度变化对回流区的影响。

    (2)耐磨涂层致意粘结牢固。施工中压缩空气压力一般为608. 010 kPa,使涂料能以较高的速度撞击在省煤器管上,增大了涂料与受热面的接触面积及涂层的密度,提高了两者的粘结力和涂层的耐磨性能。

    (3)耐磨涂层具有防腐功能。运行日寸.省煤器不仅受到烟气磨损冲击.同时也存在硫腐蚀。而防磨涂料本身就具有抗硫蚀性能并有效的阻隔了硫与省煤器管的直接接触,因而在防磨的同时也起到了防腐作用。

3.2施工工艺

    (1)用压缩空气吹去受热面表面浮灰和灰尘。

    (2)用水清洗受热面并喷表面处理液,再用水清洗。

    (3)除去表面浮锈(机械法或喷沙)。

    (4)喷涂高温耐磨涂料第一遍,稍后进行第二遍喷涂。

    (5)对喷涂部位质量检查.不足处修补。

    涂层厚度约为1—1.5 mm,一般喷涂后应有10小时的固化时间,锅炉即可点火。烧结前不能用水冲刷。

4实际应用

    我厂自2001年开始相继在1 4、2 8、3 8、6 4炉(锅炉型号:HG- 41(V  100- 11型固态排渣煤粉炉)大修中应用该涂料喷涂部位:省煤器1~6层管排受热面。

    经运行半年多后,停炉检查.所喷涂部位无脱落起皮现象.涂层经烧结后与受热面粘结牢固,表面光滑无积灰。用眼观察发现第一层管顶部、T层管与来流烟气呈45。角部位的涂层有轻微的磨损痕迹。5个检测点磨损量最小为0. 05 nur!最大为0.1 mmo平均为0.08 mm。

    经过两年多的运行,喷涂处理过的省煤器没有再发生因磨损严重而造成的爆管泄漏事故,有效减少了非计划停炉事故的发生,确保了安全生产。

    去掉中心扩口后,把燃烧器的一次风喷口向内置15 nun观察流场的变化。结果如表6所示。将喷口内置在一定程度上提高了燃烧器的回流区。当喷口角度为20时,回流区不仅达到原型燃烧器的流场,且有所增加:直径比增至1.2s其它参数相对变化不是特别明显。考虑到喷口内置会减小旋流二次风喷口面积,所以将一次风喷口的长度减小为原来的一半。观察实验结果:回流区有一些降落,直径比由1. 25臧小为1.2Z射流扩展角由53.1。降至45. 60。可以看出回流区还能保持与原燃烧器的流场相同。理论上分析,喷口内置可以提前引导一次风粉向外扩展,与旋流二次风提前混合。而且一次风喷口对其内部直流一次风有引导作用,由于一次风是直流形式,当贴近一次风风道壁面的风粉到达喷口时,喷口向外渐变一定的角度,一次风由于惯性会受到喷口的外扩影响而向外扩展.但是喷口的角度变化太大.这种影响则不会产生。因此把一次扩口内置也是有利于提前向外扩展一次风粉。

5结论

    通过以上实验结果可以得出:燃烧器中心扩口磨损会造成回流区下降导致燃烧不稳定。如果直接去掉中心扩口,将一次风喷口向管道内部移动15 mm保持一次风喷口角度为200,此时回流区可达到原燃烧器的流场。为了防止一次风扩口内置造成旋流二次风出口面积减小,可将一次风扩口长度减至原来长度的一半。此盹回流区虽有所下降,但仍能达到满足原燃烧器稳燃时所需要的回流区。

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点击次数:  更新时间:2018-02-27 20:22:31  【打印此页】  【关闭