小型煤粉鍋爐旋流燃燒器冷態(tài)試驗(yàn)研究.pdf

1、中國(guó)的能源消耗以煤炭為主且效率低下，同時(shí)煤炭燃燒產(chǎn)生大量的氮氧化物、二氧化硫和粉塵等固體污染物。冬季中國(guó)北方需要供暖，降低單體容量較小、分布廣泛的供暖鍋爐的污染物排放是節(jié)能減排和改善環(huán)境的重要努力方向之一。
　　S市計(jì)劃把低效高污染的鏈條供暖鍋爐改造成高效低污染的煤粉供暖鍋爐。德國(guó)GTK集團(tuán)和法國(guó)皮拉德公司聯(lián)合提供了四種改造方案，方案一是拆除鍋爐的鏈條，加裝煤粉燃燒器，還需要將爐拱上方的設(shè)備全部上移騰出燃燒器著火的空間；方案二是拆

2、除鍋爐的鏈條，加裝煤粉燃燒器，不改變其他的設(shè)備，但需防止?fàn)t膛底部漏風(fēng)并加裝耐火材料；方案三是在爐膛鏈條的兩側(cè)加裝煤粉燃燒器并需要重新進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算；方案四是將鍋爐的鏈條和爐拱全部取出，在爐膛底部加裝天然氣燃燒器。用戶考慮供暖鍋爐長(zhǎng)時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行的特點(diǎn)和供暖行業(yè)日負(fù)荷變化率高的現(xiàn)實(shí)，選擇了第三個(gè)改造方案。本課題是為項(xiàng)目實(shí)施單位T寶成鍋爐廠設(shè)計(jì)符合要求的工業(yè)供暖煤粉鍋爐旋流燃燒器，并通過(guò)該燃燒器的冷態(tài)?；瘜?shí)驗(yàn)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性。
　　考

3、慮到改造鍋爐爐膛容積有限的現(xiàn)實(shí)和所選劣質(zhì)煤粉的燃燒特性，這需要保證煤粉顆粒在鍋爐的停留足夠時(shí)間大于2s，保證煤粉氣流不沖刷對(duì)面的水冷壁，所以火炬長(zhǎng)度不能超過(guò)5.8m，同時(shí)還應(yīng)具有較大的回流區(qū)，以保證煤粉氣流穩(wěn)定燃燒。
　　本課題首先設(shè)計(jì)了滿足上述要求的旋流燃燒器，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：旋流燃燒器的熱力計(jì)算設(shè)計(jì)、燃燒器的結(jié)構(gòu)計(jì)算及燃燒器出口擴(kuò)口的設(shè)計(jì)。除形成加工圖紙外，還加工了燃燒器以備實(shí)驗(yàn)測(cè)試使用。然后設(shè)計(jì)并建造了旋流燃燒器冷態(tài)模化試驗(yàn)臺(tái)

4、，包括其測(cè)量系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。而后進(jìn)行了27種工況的流場(chǎng)觀察，選擇其中混合和擾動(dòng)較好的8種工況的空氣動(dòng)力場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試。最后通過(guò)對(duì)比，選出最佳的一二次風(fēng)的擴(kuò)口角度為13°、一次風(fēng)的速度為16m/s、二次風(fēng)的速度為21m/s。在此最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)和工況下，計(jì)算出煤粉氣流在鍋爐的停留時(shí)間約為2.125s，火焰長(zhǎng)度約為5.3m，測(cè)量出中心回流區(qū)長(zhǎng)度約為2m（為5倍二次風(fēng)管直徑）徑向距離約為0.7m（為1.5倍二次風(fēng)管直徑），最大回流速度約為6m/s。說(shuō)