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行业新闻

平流式生物质燃烧机空气分配的研究

平流式生物质燃烧机空气分配的研究

    燃烧重油和气体的多风道平流式生物质燃烧机在国内外火电站中已广泛使用。同旋流式生物质燃烧机相比,平流武生物质燃烧机的流动阻力系数较低,即在相同的压头下有较高的空气出口速度。目前对锅炉调节范围的要求不断提高,故上述情况具有特殊的意义。

    生物质燃烧机出口空气速度高(60~70米/秒),锅炉低负荷时不必切除生物质燃烧机,这对于重油的低过量空气燃烧特别重要,因为切除燃烧器,进入炉膛的空气就组织不好。作者的测量证明,组织不好的空气可能占通过生物质燃烧机总空气量的15~20%,而且切除生物质燃烧机的可靠性会降低。此外,大多数情况下切除燃烧器要手动,因此,燃烧过程要实现全自动就会有困难。

    全苏热工研究所同塔干罗格锅炉厂合作,研制了用于30万豇机组的平流式生物质燃烧机,试验在TFMn-14锅炉上进行[文献3]。燃烧器有三个风道:二股平流(中心和周界),一股旋流。为了在等温条件下对此生物质燃烧机进行详细的空气动力特性研究,制造了一只试验用模型(图1,a)。

    从周界算起,生物质燃烧机各风道中空气量的计算百分比为34、43和23%。为了扩大调节范围,生物质燃烧机的周界风道是可关闭的,这一风道关闭时上述空气流量比为65%和35%。在中心风道中有18片无型线的轴向叶片,使空气作旋流,其安装倾角为45。。轴向叶片的阻力系数为3.6,而平流风道中则为1.5[文献4],试验研究表明,风道入口处的气流状况对平流式生物质燃烧机的特性有重大影响。它既对各风道的流量分配又对所形成的火焰结构有影响。

    举一个常见情况,进口风道的形状会引起生物质燃烧机进口风道宽度上的速度场产生急剧的变形,(图1 6,曲线1)。当平流燃烧器进口风道中沿宽度的速度是这样分布时

    务析等温火焰体积中的速度场表明其速度场接近于旋流生物质燃烧机的速度场[文献5]。在旋流式生物质燃烧机的气流轴线上具有典型的轴向速度场曲线的凹陷,这种情况在从扩口截面开始的整个试验的距离上都依旧保持着(见图3)。火焰扩散角叩= 46。,明显地不符合于空气的旋转度,以及旋流器叶片的安装角度[文献4J。

    沿气流中心的负压特性参数告舍争在扩口截面上具有最大值(- 3.2),逐渐减小到x]d =3处等于-0 .17。同时根据文献4和下面将研究的数值,当平流风道中没有扭转时,距扩口xld= i.5~2处,负压等于零。应当指出,当生物质燃烧机进口风管中速度场与图1 6(曲线1)所示的曲线呈反方向变形时,在平流风道中产生稳定的扭转,它的方向与中心气流的旋转方向一致。原则上讲,在试验台条件下是可以在生物质燃烧机模型的入口创造理想的、均匀的速度场。然而实际上在燃烧器之前有接头和弯头,为了使速度场均匀,在弯头上装有专门的导向叶片[文献6]。为了接近实际的条件,本文作者采用了同样的方法。

    用导向叶片使生物质燃烧机进口速度场均匀并不简单。在作者的试验中,生物质燃烧机进口风道中装了导向叶片,如图1 6曲线2所示,在平流风道中周期地继续发生扭转。只有沿着风道长度装隔板后扭转才消除。显然,装了隔板后,气流就不能绕着形成周界和中心风道的圆柱面旋转了。如果进口喉部气流组织得不均匀,而只简单地在喉部安装纵向隔板,则在扩口截面上速度不均匀度可达65~70%。

    图2(曲线8和4)示出采取措施之后在扩口截面上相对轴向速度场和相对切向速度场的试验资料。比较曲线1和8可知,在平流风道中切向相对速度实际上已消失。如果以前在平流风道中切向相对速度为1.1,现在则减少到0 .12。

    生物质燃烧机阻力减小,扩口截面上速度场的不均匀性几乎减少了一半。窒气回流减少到1/10。最大的轴向速度到生物质燃烧机中心的距离亦发生变化,见表1。

    当生物质燃烧机模型处于最大的平流工况时,等温气流轴向速度场的凹陷在xld=2处实际上已消失(图3)。在x/d=3处最大的相对轴向速度从0.25增加到0.68,而火焰扩散角叩减小到26。。扩口截面上有一2Ap}的最大值。但这个参数的绝对值减少213,而xld =1.75处则等于零。

    上面已经指出,生物质燃烧机进出口处的气流结构影响各风道中空气流量的分配。在燃烧器进风管中,由于某种原因,例如进口空气急转弯,会造成沿宽度方向速度场很大的不均匀性。

    作者试验时用双瓣挡板造成气流不均匀(图4),挡板装在距生物质燃烧机进风管的B=0.8A距离上。挡板的全回转度为180。。

    试验中没有确定沿生物质燃烧机进口接管宽度上速度场的不均匀性。然而很明显,当日角处于各种不同的大小开度,空气流冲到燃烧器进口管的前壁或后壁上。

    挡板呈不同的旋转角时,用试验方法测定的周界和中心风道中相对空气流量的分配情况,它表明日从15~165。的范围内,因而也是在进风管中最大速度场偏向一侧的条件下,通过周界风道的相对空气量占总空气量的15~70%。这一情况对燃烧设备的工作有明显的影响。

    特挡板移置到B =4A处,不管J3为何种旋转角度,经过周界和中心风道的空气量之比都接近于计算值。距离B=4彳未必是最佳值,然而这一距离对于消除总挡板对燃烧器各风道空气量的不良影响则完全是足够的。

    原则上可以取消生物质燃烧机前的总挡板3(见图4),而在生物质燃烧机的进风管中装二块挡板,如图中虚线所示,但在这种情况下,在细调锅炉各生物质燃烧机之间的空气流量时,关闭挡板会使生物质燃烧机各风道的空气量的计算比例遭到破坏。

结    论

    要切实注意平流式生物质燃烧机进口处空气的组织。应当力求做到进风管宽度和深度上空气分配的均匀性,以防止生物质燃烧机平流风道中的先期扭转。用于低NOx锅炉的火焰检测器

    火力发电站中锅炉主生物质燃烧机的火焰检测器,一般广泛采用紫外线检测方式。三菱公司的火焰检测器也采用这种方式。所谓紫外线检测方式就是由探头中的“紫外线光敏管”对生物质燃烧机火焰发出的紫外线进行放电反应,然后,对该放电脉冲进行适当处理,就得到“火焰有”、“火焰无”的接点输出。

    可是,在目前火力发电站的锅炉上,由于采取措施来减少烘烧产生的氮化物(NO:),使炉内燃烧工况起了显著的变化,其后果引起生物质燃烧机火焰放出的紫外线减少或衰减,为此,紫外线方式的检测器其检测信号的可靠性和稳定性就受到了影响。三菱公司已制造了可靠性高的适用于低NO:生物质燃烧机用的火焰检测器。至今已约有500台投入运行,性能良好。

    本文主要说明型号为1M的新型火焰检测器的特点和规格,并且介绍iM型和4M型(对于4M型参考《三菱重工技报》1973年,№1)在低NO:燃烧时的应用情况。

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点击次数:  更新时间:2018-06-10 20:35:03  【打印此页】  【关闭