新闻中心

联系方式

地址:河南省郑州市二七区马寨产业集聚区

销售经理15638177798

销售经理13523562058

销售一部0371-55862358

销售二部0371-56761878

销售三部0371-56761879

邮箱:jieganji@126.com

网址:www.jiegankeliji.com

:87260026

当前位置: 网站首页 > 新闻中心 > 行业新闻
行业新闻

生物质燃烧机冷态模化试验研究

生物质燃烧机冷态模化试验研究

摘要:以石嘴山电厂生物质燃烧机为研究对象,分析其存在的在底灰中含有大量未燃尽黑色块状物(约占底灰的10%)这一问题,通过分析石嘴山电厂生物质燃烧机本身结构特点发现在稳燃环处存在台阶结构,在台阶处易造成煤粉热解堆积,这是造成可燃物掼失大的原因。因此提出了将原有稳燃环结构改造成稳燃齿结构,从而降低煤粉在稳燃环的台阶处的堆积,加强扰动和输运能力,强化着火和燃烧。依据冷态相似模化的原理搭建气固两相流冷态实验台,利用试验台分别对原有生物质燃烧机模型和3种改进的燃烧器模型进行气相试验。通过对原有生物质燃烧机模型和改进燃烧器模型的一次风气相态空气动力场湍动度和时均速度的研究,对3种改造方案及其原有稳燃环进行比较分析,提出了改进的最佳方案。

0引  言

    旋流煤粉燃烧器在出口附近形成稳定的中心回流区,卷吸下游的高温烟气,将一次风风粉混合物迅速加热着火,调节二次风旋转强度的大小可有效地控制中心回流区的范围、一次风与回流的热烟气及二次风之间的混合,保证煤粉颗粒具有高的燃尽率。‘”。目前,国产生物质燃烧机可以应用在30QVIW以下的锅炉机组,从国外引进的大型锅炉机组旋流燃烧器也只能应用在60(MW锅炉机组的水平上。本文实验中改造的生物质燃烧机是我国武汉锅炉厂为石嘴山电厂30 QVIW锅炉配套使用的。

    生物质燃烧机的基本种类按照产生旋流的结构方式而分蜗壳式、切向叶片式与轴向叶片式3种。旋流燃烧方式的燃烧器射流在喷入炉膛时依靠射流旋转时产生的中心回流来稳定燃烧。其特点是单一燃烧器可以组织燃烧。生物质燃烧机稳定燃烧的关键是通过气流的切向旋转在燃烧器出口中心附近形成稳定的、合适的轴向回流区。清华大学的学者对新型旋流煤粉燃烧器出口区域气固两相流场进行了PDA实验研究[2];李争起等学者对径向浓淡旋流媒粉燃烧器喷口结构优化进行了实验研究”1;李争起等人还利用多普勒两相流测量技术对径向浓淡旋流煤粉燃烧器出口气固两相流场进行了研究H1。本文在建立冷态实验台的基础上,利用热线风速仪测量了一次风流场流动情况,通过对原有模型和改进后的模型的测量结果的比较,提出了最佳的改进方案。

1试验条件

1.1石嘴山电厂生物质燃烧机简介

    宁夏石嘴山电厂采用武汉锅炉厂生产的轴向旋流燃烧器,燃烧器布置成水平4排,每排6台,相邻燃烧器的旋向相反。它采用分级送风技术,煤粉燃烧所需的空气,分别从内二次风道、外二次风道和中心风管进入,使二次风在煤粉燃烧过程分级逐步送入煤粉气流。燃烧器内、外二次风道内均装有轴向可动旋流叶片,使二次风形成旋流气流,燃烧器一次风管由切向蜗壳引入煤粉分配器,煤粉由叶片旋转导向,使煤粉气流在一次风道内旋转,在煤粉分配器出口装有纵向均流槽。燃烧器采用煤粉浓淡燃烧技术,在煤粉喷口出口,装设4个带有半圆形状的煤粉浓缩器。燃烧器一次风出口处设有火焰稳燃器。该稳燃器由稳燃齿和稳燃环两部分组成(见图1)。稳燃齿可对煤粉的分布进行合理的调整,当煤粉气流绕流过稳燃齿日寸,在其圆周形成小涡流圈,附在高温回流区的根部,在小涡流区内,煤粉极易着火,并将热量传给未着火的煤粉,强化煤粉的着火。同时,大量煤粉颗粒流过稳燃齿时,其运动轨道将向中心偏车专,形成较高的煤粉浓度,回流区内的湍流度也较高。这种高温度、高浓度、高湍流同时存在,形成了局部的煤粉着犬有利条件。在稳燃齿外装有耐热钢圆环(称为火焰稳燃环)。

    石嘴山电厂燃烧器运行发现一些缺陷,主要是存在可燃物损失大,在底灰中含有大量未燃尽黑色块状物,大约占底灰的10%。

    沿周向封闭的稳燃环结构有其优缺点,优点在于在稳燃环前端形成回流区,有利于煤粉的着火过程。稳燃环结构的技术弱点在于在稳燃环形成的周向封闭的台阶迎风侧会发生煤粉颗粒的堆积。由于一次风温度为750C,二次风温度为321℃,炉膛煤粉燃烧形成的高温区域对稳燃环的辐射换热在稳燃环的台阶处形成局部高温。堆积的煤粉颗粒在高温作用下发生热解,热解产生的有机物质在煤粉颗粒表面发生凝结,形成一种柔软的、粘性比较大的薄膜。这层薄膜与来自迎风侧的煤粉颗粒发生作用,煤粉颗粒粘接堆积在热解的煤粉颗粒表面。这样,经过煤粉堆积、热解、粘接、传热等过程的反复循环,最后在稳燃环与一次风管形成的台阶处形成了块状黑色物质。由于电站锅炉机组本体在运行中存在一定的振动,当黑色物质重量足够大或者振动强度足够大的时候,黑色物质就会掉下来,落在炉底捞渣机中。需要对轴向生物质燃烧机进行必要的改造。

    通过分市斤,对稳燃环进行了优化和改造使其避免发生堆积,将其改造成齿犁结构的稳燃环,有16齿、20齿和24齿3种,3种齿的齿长度均为齿间隙的长度的2倍,在垂直和水平方向齿间隙为齿长度。齿间隙和齿间隔均匀布置,如图2所示。

1.2模化实验台旧

    冷态实验台是根据相似模化原理建立的,予以保证的相似条件为:

    ①几何相似;在几何相似条件下,原型和模型比为4:L模型分成两部分:前置段和测试段,除测试段观察窗采用玻璃外,其余全部采用钢制成。下部设有可移动小车。

    ②冷态实验与热态实验中的流动处于第二自然模区。

    ③原型和模型的旋流强度相同

    测试流场采用热线风速仪,在试验前要对测试设备进行标定,标定速度范围为Im/s~50m/s考虑热线风速仪标定速度最小不能低于0.Sm/s

1.3实验系统

    整个装置采用微负压系统(图3),通过调节除尘器入口蝶阀来控制前置段出口处为微负压50Pa一次气空气由鼓风机送入,飞灰由给料机送入,一次风流经管道、测试段、前置段,经过布袋除尘器过滤后乏气排入大气,过滤后的飞灰回到给料机循环使用,给料机选用GZV4电磁振动给料机。系统由鼓风机来克服鼓风机出口到除尘器入口的流动阻力,根据空气动力计算原理,鼓风机选型为4-91 9型,配3WV电机。

2实验结果及分析

    气相试验为单相试验,即不考虑固体颗粒的影响,因此试验过程中除尘器、给料机和引风机都不使用。只需考虑鼓风机供给的风速满足进入第二自化区的要求即可。实验过程先绘制Eu和Re的关系曲线,从而找到满足条件的最小风速,然后选取最接近原型的风速进行试验。

2.1 -次风冷态空气动力场时均速度特性测量

    实验先通过测量模型进出口静压压差和对应的流量绘制了Eu和Re的关系曲线,根据曲线得到当风速为19. 2n瓜Re为74 635时进入第二自模化区。

    试验的具体参数主要是一次风速度,为更接近实际燃烧器风速,试验中维持恒定风速25. Im/s利用二维热膜探针分别测量稳燃环各点及3种稳燃卤的湍流速竞二维热膜探针置于与气流速度方向垂直的平面内对瞬时速度绝对值进行测量,采样频率为1024 H z采样时间为1.024s通过对时均速度和湍流雷诺应力的测量,对生物质燃烧机气流的湍流时均速度场做进一步研究。4种条件下的测量角度采用沿水平方向顺时针方向的标注方式。

    测量稳燃环时,对4个浓缩器背风侧的数据进行了测量。在测量稳燃齿时,均测量了一个象限内齿和齿间隙对应角度上沿半径方向各条线上的数据,测量结果如图5所示。

2.2 -次风冷态空气动力场湍动度特性测量

    湍动度的测量也采用上述角度,

2.3实验结果分析

    通过对原有稳燃环和改进的3种稳燃齿的空气动力场的测量,可以看出:

    ①稳燃齿下游时均速度沿径向的速度分布呈现沿半径先增大后减少的趋势,在有齿的角度上时均速度最大值较在没有齿的角度上的时均速度最大值更靠近中心风管。造成这种趋势主要是稳燃齿的原因,旋转气流流经稳燃齿后绕流稳燃齿向中心靠拢,而没有齿的地方向中心靠拢小些。

    ②稳燃环下游时均速度沿径向的速度分布呈现沿半径先增大后减少的趋势。通过分析4种工况各自的平均时均速度发现,24齿工况与原有稳燃环时均速度最为接近。

    ③从湍动度方面分析,  16齿的湍流强度降低23%,20齿的湍流强度降低25%,24齿的湍流强度降低17%。

    ④功率谱分析与相关性分析结果表明:速度二次项的敏感度与热膜风速仪的取样频率成芷比。本次实验才用1   000H z时均速度和脉动速度的测量结果已经足够精确。

3结  论

    根据对石嘴山电厂生物质燃烧机的一次风空气动力场的测量,考虑到石嘴山电厂燃烧器运行中的缺陷,通过比较原型和改进的模型,得到结论:

    从湍动度考虑,24齿的湍流强度降低最小;

    从时均速度考虑,24齿工况时均速度最为接近原有稳燃环数值;

    从空气动力场角度,24齿工况整个圆周空气动力场分布最为均匀。

    通过以上分析可以看出,稳燃环结构造成周向现代封闭的台阶迎风侧发生煤粉颗粒的堆积会因为改成稳燃齿而得到解冼在对3种齿的对比分析可以看出24齿的效果最佳。建议采用24齿稳燃环。    

更多
点击次数:  更新时间:2018-04-19 21:44:12  【打印此页】  【关闭