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      浓缩型双调风生物质燃烧机的冷模试验研究

      作者:郑州达冠节能环保设备有限公司 ?????来源:http://www.ivgb.tw/news/782.html?????发布时间:2019-01-09 15:54
      导?#31890;?/span>浓缩型双调风生物质燃烧机的冷模试验研究 摘 要:在冷态模化实验台上,对浓缩型双调风生物质燃烧机分别进行了正交实验和单因素实验,分析了一次凤率、调凤盘开度、内二次风角

      浓缩型双调风生物质燃烧机的冷模试验研究
      摘  要:在冷态模化实验台上,对浓缩型双调风生物质燃烧机分别进行了正交实验和单因素实验,分析了一次凤率、调凤盘开度、内二次风角度和外二次风角度等因素的改变对回流量、出口旋流强度、扩散角和阻力系数的影响,得到各因素的最佳推荐范围:喷口处一次凤率为8%~9%,调风盘开度为50%~70%,内二次凤角度为300~35。,外二次凤角度为35。~400,最后利用激光颗粒?#19978;?#25216;术得到燃烧器出口的流场图,认为风箱内配风均匀性直接影响燃烧器流场的均匀性,
          我国的能源生产和消费结构中,煤炭一直占主导地位,以燃煤为主的火力发电机组在一定时期内仍是主要的电力设备,我国贫煤、无烟煤等低挥发分煤?#35797;?#21313;分丰富,但这些煤种由于挥发分含量低、可燃性能差、极不易着火与燃尽常常造成锅炉燃烧不稳定、热效?#23454;汀?#27745;染排放严重等问题¨1.因此,开发研制适合我国煤种特点的高效率、低污染的新型燃烧器是当前电站锅炉研究的重要课题,书中要求,对低挥发分煤的燃烧稳定性和NO,控制机理进行了研究分析,根据巴威标准并结合国内外燃用贫煤和无烟煤的多个工程经验,在龙山项目中采用一?#20013;?#22411;生物质燃烧机即浓缩型EI-DRB低NO。双调风生物质燃烧机,为进一步消化吸收国际先进的燃烧技术,在此基础上开发研制适合我国多燃烧低挥发分煤实际现状的新型生物质燃烧机,笔者对该燃烧器在不同工况下的空气动力特性进行了全面的了解和掌握,对其稳燃和低NO。生成特性进行了深入的研究.
      1  新型燃烧器的选型
          燃烧器型式通常是根据煤质资料计算着火指数,并综合考虑项目合同要求及实?#35797;?#34892;经验来?#33539;?#30340;,根据龙山工程煤质资料,进行着火特性分析,并与成功?#23545;?#30340;陕西蒲城2×300 MW机组贫煤锅炉进行对比,
          龙山和蒲城的设计和校核煤种均属于低挥发分贫煤,在着火、稳燃等各方面都比较接近,具有高灰分、高硫分、不易结渣等特蠃,根据B &W标准,同时借鉴蒲城项目的设计经验,初定燃烧器的型式为PAX型生物质燃烧机,由于黔北、耒阳工程“W”火焰锅炉的成功?#23545;耍?#20026;浓缩型燃烧器的使用增添了业绩,浓缩型燃烧器是在PAX型燃烧器基础上发展而来的,具有很多PAX型燃烧器没有的优点,因此龙山工程采用浓缩型生物质燃烧机,同时为提高二次风旋流强度,保证良好的空气动力场,外二次风调风机构选?#20204;?#21521;进风,最终?#33539;?#36873;用浓缩型EI-DRB双调风生物质燃烧机,
      2冷态模化试验
      2.1冷态模化研究内容
          试验的目的是对浓缩型EI-D RB低NO。双调风生物质燃烧机在不同工况下的空气动力特性做一个全面的了解和掌握,进而对其稳燃和低NO。生成特性进行深入的研究,研究的内容是在借鉴前人试验经验的基础上,依据模化原理以设计原型的1:4在实验室建立燃烧器模型进行冷态模化试验,以了解燃烧器出口流场特性、回流医形?#30784;?#29123;烧器出口旋流强度、扩散角及阻力特性【2'31等,分析研究一次风率、调风盘开度、内二次风叶片角度、外二次风叶片角度等各因素对流场的影响,?#33539;?#21508;因素的最佳运行工况.
      2.2试验方法及装置
          试验分2个阶段进行,第一阶段为正交试验,第二阶段为单因素试验,
          用飘带法对流场的长度和宽度进行观察,?#33539;?#27979;量范围,正交试验分别选取距燃烧器出口80、120、200、400、900 mm 5个截面位置进行测量,每个截面上测点的横向间距为20 mm,总宽900 mm,共46个点,单因素试验又增加?#21496;?#29123;烧器出口300、600 mm 2个截面位置进行测量,对所测得的数据进行编程计算处理以分析流场特性并进行比较研究,
          试验采用三孔?#31224;?#37197;以多只微压传感器进行测量,试验装置系统由模型燃烧器、管道系?#22330;?#36865;风机、风量和风压及风速的测量装置、自动坐标架、数据自动采集系统等组成。
          通过正?#29615;?#26512;,待出如下结论:
          (1)外二次风角?#29123;?#19968;次风率是影响回流量的主要因素,通过减小外二次风叶片角度和降低一次风率,能组织较好的高温烟气回流区来卷吸煤粉有
          (2)外二次风角?#29123;?#20869;二次风角度是影响燃烧器出口旋流强度的主要因素,内、外二次风叶片角度越小,燃烧器出口旋流强度越大,因此改变内、外二次风角度是调节燃烧器旋流强度的重要手段.
          (3)外二次风角?#29123;?#19968;次风率是影响火焰扩散角的主要因素.外二次风角度越小,扩散角越大,合理控制外二次风角度可避免扩散角过大产生的火焰刷壁及燃烧器出口结焦现象,一次风?#35797;?#22823;,扩散角越小,扩散角过小不利于组织良好的燃烧流场,从而不利于煤粉的着火和稳燃.
          (4)调风盘开?#29123;?#22806;二次风角度是影响燃烧器阻力的主要因素,调风盘开度较小且外二次风角度较小?#20445;?#29123;烧器阻力较大,通过加大调风盘开度和外二次风角度可降低燃烧器阻力,从而降低对风机压头的要求.
      3  正交试验结果处理及分析    4  单因素试验结果处理及分析
          正交试验按L9 (34)‘1(4因素、3水平、9次试验)进行,采用极差法分析各因素对回流量和回流区形?#30784;?#26059;流强度、扩散角、燃烧器阻力系数影响的主次顺序?#26696;?#22240;素的最优水平,从而设计出更优的试验方案,
          为了?#39029;?个影响因素的改变对流场的影响程?#29123;?#21464;化趋势,对4个影响因素分别做了6个工况的单因素?#21482;?#35797;验,并对各因素的变化与回流量、燃烧器出口旋流强度、扩散角及阻力系数之间的关系进行了分析,
          ?#27833;?中可以看出,回流量受一次风率的影响较大,当一次风率为6%时回流量最大,一次风率为11%时回流量最小,总的趋势是随着一次风率的增大回流量减小,因为一次风?#35797;?#22823;,即一次风速提高一次风的动量增加,相应的二次风量、风速降低,旋流强?#29123;?#23567;,旋流的内、外二次风卷吸的高温热烟气量较小,因此,产生的回流量也小,
          ?#27833;?中可以看出,旋流强度在0. 601~0.708之间,随着一次风率的增大,旋流强度仅略微减小,?#24471;?#19968;次风率对旋流强度的影响不大,略微的减小是因为一次风量增加,二次风量相应减少,即内、外二次风速度略微降低引起的,
          ?#27833;?中可以看出,扩散角总体上随一次风率的增大而减小,当一次风率从7%变到8%日寸,扩散
          ?#27833;?中可以看出,旋流强度随调风盘开度的改变基本没有交化,?#24471;?#35843;风盘开度的变化对燃烧器出口旋流强度影响很小,因为调风盘是调节内、外二次风比例IYJ,开度大时内二次风量增加,速度提高,其动量也增加,旋流强度增大;同时外二次风量减少,速度下降,其动量?#24067;?#23567;,旋流强?#29123;?#23567;,因此综合旋流强度无明显变化,
          ?#27833;?中可以看出,扩散角随调风盘开度的改变变化不大,总体数?#21040;?#21512;适,
          ?#27833;?0中可以看出,阻力系数随调风盘开度的增大而明显减小,当调风盘开度为20%?#20445;?#38459;力很大,对燃烧器配风及风机耗电量是不利的,
          综合以上分析,在较好工况下,调风盘开度的推角变化较大,
          ?#27833;?中可以看出,阻力系数随一次风率变化不大,并?#26131;?#20307;上都很小,
          综合以上分析,回流量及旋流强度较大、扩散角适中并且阻力系数较小的工况为较好工况,对于低挥发分煤来说,一次风率小有利于着火和稳燃,但对于此浓缩型燃烧器,一次风速太低,易造成煤粉沉积和堵塞现象,因此推荐一次风率(喷口处)在8%~9%之间,
          图7~10分别是回流量与调风盘开度、出口旋流强度与调风盘开度、扩散角与调风盘开度、阻力系数与调风盘开度的关系图,
          ?#27833;?中可以看出,回流量在0. 468~0.696kg/s之间变化,总体随调风盘开度的增加而减小.
          图11~14分别是回流量与内二次风角度、出口旋流强度与内二次风角度、扩散角与内二次风角度、阻力系数与内二次风角度的关系图,
          ?#27833;?1中可以看出,回流量随内二次风角度的增大而减少,最初减少较快,然后逐渐趋于稳定,?#24471;?#20869;二次风角度较小时对回流量影响较大,当内二次风角度大于45。后,回流量变化不大,回流量越大对低挥发分煤的稳燃越有利,
          ?#27833;?2中可以看出,旋流强度随内二次风角度的增大而逐渐减小,?#24471;?#20869;二次风角度对旋流强度影响较大,可通过改变内二次风角度来调节旋流强度的大小,以组织较好的回流区达到煤粉着火和稳。燃的目的,在回流区完整的情况下内二次风角度较小为好,但内二次风角度太小,易产生刷壁和燃烧器喷口结焦问题,
          ?#27833;?3中可以看出,扩散角随内二次风角度的增大而?#20173;?#22823;再减小,当内二次风角度在35。~40。日寸,扩散角合适,
          ?#27833;?4中可以看出,阻力系数随内二次风角度的增大而减小,并?#26131;?#20307;阻力系数不大,在2. 38~
      3. 31之间,这对燃烧器是十分有利的,
          综合以上分析,对于低挥发分煤,内二次风角度?#23454;?#20943;小?#20445;?#26059;流强度增加,着火稳定性提高,内二次风角度的推荐范围为30”~35。之间,
          图15~18分别是回流量与外二次风角度、出口旋流强度与外二次风角度、扩散角与外二次风角度、阻力系数与外二次风角度的关系图,
          ?#27833;?5中可以看出,回流量随着外二次风角度的增大而明显减少,?#24471;?#22806;二次风角度对回流量的影响很大,外二次风角度过大日寸,回流量很小,不利于低挥发分煤的着火与稳燃,
          ?#27833;?6中可以看出,旋流强度随着外二次风角度的增大而明显降低,?#24471;?#22806;二次风角度对旋流强度的影响很大,并且随外二次风角度的增大,产生的旋流强度明显降低,
          ?#27833;?7中可以看出,扩散角随外二次风角度的增大而?#29123;?#23567;再增大,其中当外二次风角度为35。~40。?#20445;?#25193;散角合适,?#24471;?#22806;二次风角度对扩散角的影响很大,当外二次风角度较小日寸,高速旋转的外二次风会产生较大的旋流强度,形成较大扩散角的回流区,但扩散角过大,会造成火焰“飞边”现象,扩散角过小又会导致回流区小,所以扩散角在60。左右较好,
          ?#27833;?8中可以看出,阻力系数随外二次风角度的增大而明显减小,?#24471;?#22806;二次风角度对燃烧器阻力的影响很大,随外二次风角度的增大,外二次风的流通通道明显增大,则阻力明显减小,
          综合以上分析,在较好工况下,外二次风角度的推荐范围为35。~40。.
      4.2单因素试验结论
          通过单因素试验分析,了解了各影响因素的改变财浓缩型EI-D RB燃烧器流场的影响程?#29123;?#21464;化趋势,得出各因素的最佳推荐范围:喷口处一次风率为8%~9%,调风盘开度为50%~70%,内二次风角度为30。~35。,外二次风角度为350~40。.
      5颗粒?#19978;?#25216;术(PIV)试验及其结果分析
        采用激光颗粒?#19978;?#25216;术得到了燃烧器出口流场图(见图19).?#27833;?#19978;可以清楚地看到燃烧器出口流场的较详细的状况,图中各矢量点的间距约为8mm,测量精度高,图19所示流场图的工况见表2.
          ?#27833;?9中可以看出,燃烧器出口有明显的细长?#20301;?#27969;区,这是因为内、外二次风的角度均较小,旋流强度较大,内、外二次风与一次风混合强烈,从而形成明显回流区,并使火焰拉长,使煤粉有较长的燃烧路程,以达到充分燃烧,另外,由于一次风量大,将着火点向后推,使火焰拖长,从而形?#19978;?#38271;形流场,流场是上下非对称的,在燃烧器出口下方的回流区轴向速度明显比上方的轴向速度高,发生明显偏转,这样在实际热态运行?#20445;?#29123;烧器组织部分煤粉直接送入?#34892;?#22238;流区,在其中燃烧并放出热量,以辅助烟气对煤粉气流的加热,在燃烧器出口组织煤粉气流急拐弯来增浓,不仅增浓倍数太,而且由于煤粉滞止增浓过程中气固?#36739;?#38388;的高滑移速度导致传热速率极快,且有大量的挥发物析出,形成一个极易着火的非均相稳燃区,对贫煤的着火和稳燃是非常有利的.
          ?#27833;?9中还可以看出,出口速度场分布很不均匀,这主要是由于气流突然转弯,引起燃烧器下部风速高,上部风速低,来流不均匀造成的,可见,风箱内配风均匀性直接影响燃烧器流场的均匀性.
      6结  论
          对浓缩型EI-D RB低NO。双调风生物质燃烧机进行了冷态试验研究,得出的结论充分证明了此新型燃烧器是正确可行的,冷模试验结论为龙山项目的设计提供了正确的理论依据和有用的试验数据,该新型燃烧器在龙山项目中的成功应用,不但为今后新机组设计和老机组改造提供了很好的参?#23478;?#25454;,同时也为我国在生物质燃烧机燃烧低挥发分煤方面的研究和应用提供了宝贵的经验,针对我国低挥发分煤炭?#35797;?#20016;富的现状,浓缩型EI-D RB低NO。双调风生物质燃烧机在燃用低挥发分煤的大型电站锅炉中一定会有很好的应?#20204;?#26223;。

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