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新型生物質(zhì)燃燒機(jī)冷態(tài)流場(chǎng)特性和熱態(tài)實(shí)驗(yàn)
摘要：對(duì)端面旋流進(jìn)風(fēng)結(jié)構(gòu)的新型生物質(zhì)燃燒機(jī)進(jìn)行了冷態(tài)流場(chǎng)特性和熱態(tài)中試實(shí)驗(yàn)，冷態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：端面旋流進(jìn)風(fēng)結(jié)構(gòu)能獲得對(duì)稱(chēng)、均勻的流場(chǎng)，燃燒器的進(jìn)、出口結(jié)構(gòu)對(duì)燃燒器內(nèi)壓力場(chǎng)和流場(chǎng)分布影響很大；出口直徑的大小決定中心回流區(qū)域的大??；環(huán)形葉片進(jìn)口位置的變化對(duì)燃燒器內(nèi)流場(chǎng)的影響集中在燃燒器頭音熱態(tài)實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)煤粉粒徑小于Q2mm時(shí)，燃燒器內(nèi)溫度可達(dá)1600℃，能實(shí)現(xiàn)順利排渣，系統(tǒng)運(yùn)行可靠
  找國(guó)是煤炭的生產(chǎn)與消費(fèi)大國(guó)，一次能源生產(chǎn)中，煤炭占7鐋，石油和天然氣較缺乏預(yù)計(jì)到2010年煤炭在一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)中占6%左右。到2050年，煤炭比重不會(huì)低于ScVo：我國(guó)政府在《關(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十個(gè)五年計(jì)劃的說(shuō)明》中指出：“必須下大力氣調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，節(jié)約石油消耗，大力發(fā)展?jié)崈裘喝紵寄尽薄В∧壳?，我?guó)工業(yè)窯爐數(shù)量眾多，大部分以煤為主要燃料，普遍存在熱效率低運(yùn)行條件差和煙塵排放高等問(wèn)題基于旋風(fēng)燃燒技術(shù)的液排渣燃燒器能提供含塵量極低的潔凈火焰，因而可對(duì)燃油工業(yè)窯爐進(jìn)行以煤代油改造以及對(duì)老式燃煤工業(yè)窯爐進(jìn)行技術(shù)改造，能解決燃油鍋爐的運(yùn)行成本和燃煤工業(yè)窯爐煙塵排放高等問(wèn)題。應(yīng)用前景廣闊。液排渣燃燒器進(jìn)風(fēng)方式和出口結(jié)構(gòu)對(duì)其流場(chǎng)的分布影響非常大。從而影響燃燒狀況和灰渣的捕集前人研究表明，采用切向或類(lèi)似進(jìn)風(fēng)結(jié)構(gòu)時(shí)。燃燒器內(nèi)流場(chǎng)嚴(yán)重畸形[p51為了獲取較對(duì)稱(chēng)的流場(chǎng)，本文在進(jìn)風(fēng)方式采取端面旋流進(jìn)風(fēng)結(jié)構(gòu)的前提下，通過(guò)調(diào)整進(jìn)口葉片直徑和縮口出口直徑兩個(gè)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，對(duì)該燃燒器進(jìn)行冷態(tài)流場(chǎng)特性以及熱態(tài)中試實(shí)驗(yàn)研究，同時(shí)從回流率分布的角度來(lái)分析軸向速度分布對(duì)燃燒狀況和灰渣捕集的影響。
1冷態(tài)實(shí)驗(yàn)裝置及測(cè)試原理
  實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。燃燒器模型由有機(jī)玻璃制成，燃燒筒內(nèi)徑D=400mm，長(zhǎng)1=600mm，出口直徑為DoUt(D。。．=300mm，200mm，100mm)，進(jìn)口葉片節(jié)圓直徑為Di。．(D．。t_380mm，300mm，220mm，150mm)實(shí)驗(yàn)時(shí)。葉片與燃燒器軸線(xiàn)夾角和二次風(fēng)流量保持不變。Dout變化時(shí)，Di。．=380mm不變：Di。．變化時(shí)，Do。．=220mm不變利用五孔探針測(cè)量三維速度場(chǎng)原理【61，由五孔探針感受測(cè)點(diǎn)壓力信號(hào)經(jīng)壓力傳感器、A/D-D／A轉(zhuǎn)換器放大器、數(shù)據(jù)采集板，通過(guò)計(jì)算程序處理，將三維速度分解并存入數(shù)據(jù)文件
2冷態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
21燃燒筒內(nèi)壓力場(chǎng)的分布
  由圖23知，在同一工況下。各截面壓力分布有較好的相似性和對(duì)稱(chēng)性，在燃燒器軸線(xiàn)附近存在反軸向壓力梯度的負(fù)壓區(qū)，導(dǎo)致中心回流。壓力峰值在壁面附近影響壓力分布的圭要因素是出口直徑f圖2），當(dāng)出口直徑較小時(shí)(DoUt/D=Q25)，燃燒器內(nèi)壓力迅速增大，軸線(xiàn)附近徑向壓力梯度很大，使得徑向速度值在此處也很大
22速度場(chǎng)的分布
22.1徑向速度的分布
  如圖45所示，徑向壓力梯度決定徑向速度分布，在靠近壁面和軸線(xiàn)處。速度值變化較大氣流徑向混合2002年8月強(qiáng)烈，使顆粒碰撞機(jī)會(huì)增加，煤粉可燃燒徑向速度值與軸向速度具有相同的數(shù)量級(jí)，不可忽略
22.2切向速度的分布
  切向速度分布如圖67所示，進(jìn)口條件一定時(shí)。出口直徑對(duì)切向速度影響的主要區(qū)域在出口半徑范圍內(nèi)，速度峰值位于r等于出口半徑處，但是在靠近壁面處亦存在一峰值在軸線(xiàn)附近切向速度的線(xiàn)性分布。由旋轉(zhuǎn)流體有核旋渦模型一一旋渦內(nèi)速度分布服從u=Crf≤r。河解釋出口直徑一定時(shí)，不同進(jìn)口條件下，在近壁面處切向速度值隨D。．減小而減小，這是由于自由射流速度值隨行程的增大逐步衰減的緣故
22.3軸向速度的分布
  軸向速度分布基本上關(guān)于軸線(xiàn)對(duì)稱(chēng)，主氣流區(qū)環(huán)室回流區(qū)、出口氣流區(qū)和中心回流區(qū)分布明顯。由圖89可以比較各工況各氣流區(qū)的位置，區(qū)域大小和深度，不同工況下環(huán)室回流均存在。且?guī)缀踟灤┱麄€(gè)燃燒室，這是采用軸向旋流進(jìn)風(fēng)結(jié)構(gòu)燃燒器與傳統(tǒng)液排渣燃燒器在流場(chǎng)分布上的主要區(qū)別。出口直徑變化對(duì)流場(chǎng)的影響集中在軸線(xiàn)和出口附近。隨出口直徑增大。中心回流區(qū)向壁面擴(kuò)大，出口氣流峰值也向壁面移動(dòng)；隨進(jìn)口直徑減小時(shí)。流場(chǎng)對(duì)稱(chēng)性比較好，在燃燒器前部，環(huán)室回流區(qū)向軸線(xiàn)移動(dòng)。區(qū)域變大因此從流場(chǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)看，進(jìn)口直徑大小影響燃燒器頭部環(huán)室回流區(qū)的分布，出口直徑影響出口處中心回流區(qū)的大/J、）
23環(huán)室回流率和中心回流率的影響因素
  環(huán)室回流率、中心回流率的大小對(duì)燃燒狀況和灰渣的捕集影響很大?；亓髀实拇笮∮苫亓鲄^(qū)的大／J＼回流區(qū)內(nèi)軸向逮度大小以及回流區(qū)在徑向的位置來(lái)決定環(huán)室回流率的增大延長(zhǎng)了煤粉顆粒在燃燒器內(nèi)的飛行時(shí)間，因而對(duì)燃燒和提高捕渣率均有利，而中心回流率則要分燃燒的兩階段來(lái)討論著火階段，燃燒器頭部中心回流率的增大對(duì)煤粉著火有利。而穩(wěn)燃后，由于燃燒器中心回流氣流主要由出口的卷吸氣流組成
3熱態(tài)實(shí)驗(yàn)
  熱態(tài)實(shí)驗(yàn)在韶關(guān)鑄鍛廠(chǎng)進(jìn)行陵置如圖14、燃燒器結(jié)構(gòu)選用Di。．／臟0.95．Do。．/D=0.5，一二次風(fēng)均從端面環(huán)形葉柵引入在燃燒低灰熔點(diǎn)的山西大同混煤（T≤1400℃1，煤粉粒徑小于Q2mm時(shí)，可順利排渣，且燃燒器內(nèi)溫度達(dá)1600℃以上
4結(jié)論
  11采取端面旋流進(jìn)風(fēng)結(jié)構(gòu)的生物質(zhì)燃燒機(jī)能產(chǎn)生均勻?qū)ΨQ(chēng)的流場(chǎng)，環(huán)室回流在各工況下均存在，且?guī)缀踟灤┱麄€(gè)燃燒器，徑向速度值與軸向速度值具有相同的數(shù)量級(jí)，不可忽略
  21燃燒器進(jìn)、出口直徑對(duì)燃燒器內(nèi)壓力琢速度場(chǎng)分布影響很大進(jìn)口直徑大小決定中心回流區(qū)域的大小；出口直徑減小能增大環(huán)室回流率，有利于灰渣的捕集，但阻力增大進(jìn)口直徑的減小能使流場(chǎng)更對(duì)稱(chēng)，且能增大燃燒器頭部環(huán)室回流率，育利于灰渣的捕集，但相應(yīng)中心回流率也增大很快。在穩(wěn)燃后對(duì)燃燒不利。

  31熱態(tài)實(shí)驗(yàn)在燃燒粒徑小于0.2mru的低灰熔點(diǎn)煤種時(shí)，能順利排渣，燃燒器內(nèi)溫度可達(dá)1600℃。

生物質(zhì)燃燒機(jī)，jiegankeliji
生物質(zhì)氣化站，598jx