中心扩口对径向浓淡旋流煤粉燃烧器出口气固流动特性的影响空气锤

中心扩口对径向浓淡旋流煤粉燃烧器出口气固流动特性的影响

中心扩口对径向浓淡旋流煤粉燃烧器出口气固流动特性的影响 2011年12月09日 来源： 中图分类号：TK223.23　　　文献标识码：A文章编号：1001－2060（2000）03－0243-05The Effect of a Central Flared Angle on the Gas-solid Flow Characteristics at the Outlet of a Radial Bias and Pulverized-coal Swirl Burner Wang Le　Wu Shaohua　Hao Jinbo　（College of Energy Science and Engineering under the Harbin Institute of Technology, Harbin, China, Post Code 150001）Under the condition of different central flared angles and through the cold-state particle dynamic analyzer (PDA) testing of a radial bias and swirl burner a study was conducted of the burner outlet velocity, pulverized coal particle diameter and concentration distribution. As a result, obtained was the mechanism of the effect of the central flared angle on the gas-solid flow characteristics at the burner outlet. Also analyzed was the influence on the burner performance of the central flared angle. All the above work can provide some reference data and serve as a basis for the engineering application and optimized design of the above-mentioned burners. Key words: pulverized-coal swirl burner, pulverized-coal combustion, gas-solid dual-phase flow, particle dynamic analyzer (PDA)1　前言　　旋流煤粉燃烧器作为煤粉燃烧的主要燃烧方式已在国内外各种容量锅炉机组上得到广泛的应用。哈尔滨工业大学综合旋流燃烧器稳定火稳，高浓度煤粉燃烧原理和分级配风原理，开发设计的径向浓淡旋流煤粉燃烧器［1］，适用于中储仓式制粉系统和直吹式制粉系统，不仅方便于我国现有旋流燃烧器的改造，而且满足煤粉燃烧技术中适应大容量机组发展的需要。由于该燃烧器同时具有高效，稳燃，防结渣，防高温腐蚀和低NOx排放的优良性能，因此得到了广泛的应用［2～3］。　　径向浓淡旋流煤粉燃烧器的回流区是在旋转气流、中心扩口的复合作用下形成的，在燃烧器气流出口处存在两个回流区即中心回流区和外回流区［4］。外回流保证射流有合适的扩展角，提供良好的补气条件，对着火和燃烧有一定的作用。中心回流区直接卷吸下游的已开始燃烧的高温烟气至一次风风粉混合气流的根部，为燃料的着火提供着火热和已经反应的活性基团，而且煤粉颗粒在中心回流区附近停留时间要比在外回流区处长得多，因此煤粉着火初期发生的预热过程、热解过程、挥发份及固定碳的燃烧、污染物NOx的生成过程主要在中心回流区边界附近进行，上述过程与中心回流区的流动结构、温度水平和气氛组成有重要关系。　　图1为径向浓淡旋流煤粉燃烧器结构示意图。从图中可以看出径向浓淡旋流煤粉燃烧器的中心扩口位于浓一次风喷口的内侧，因此中心扩口对一次风出口气流的流动方向、颗粒流动情况及燃烧器出口处中心回流区附近的气流湍流脉动都有重要影响。图1　燃烧器喷口示意图2　试验系统及测试方法　　试验系统包括试验段、供风、送粉、粉尘收集、PDA测试系统。实验段为高2 m，内径为700 mm的圆柱形筒体。　　测试系统采用DANTEC公司生产的二维激光粒子动态分析仪(DualPDA)，它是一种非接触的测试方式，既不影响流场也不影响粒子运动，是当今测量颗粒动态特性的最先进的工具之一。它可以在不干扰流场的基础上，同时采集气固两相速度和颗粒粒径信号，进而可以分析出一定时间、空间内的颗粒浓度分布、两相滑移速度、各种脉动指数和湍动能分布等。整个测试系统由5 W氩离子激光器，发射器，信号处理器，光学镜头，计算机，远控坐标架等组成。接收方式采用前向30°折射模式。　　试验所用示踪粒子为玻璃微珠，平均粒径为45 μm，球形度在85%以上，可以较好的满足实时性和可靠性的要求。　　燃烧器模型与原型之间按几何相似准则以1：6制成。在试验中保持燃烧器进入自模化区，燃烧器模型与原型的动量比相等。试验中燃烧器其它结构不变，只改变中心风扩口角度αc=0°、30°、45°的条件下进行试验。每个工况沿试验段高度方向取六个测量截面(X=20 mm,50 mm,90 mm,177 mm,360 mm,540 mm)，在轴线附近测点加密。每个截面沿直径方向取40～45个测点，每个测点采样为1000个数据点。3　试验结果分析　　在分析结果时，气相采用粒径为0～8 μm的颗粒作为示踪粒子。颗粒相采用粒径为10～100μm的颗粒作为示踪粒子。颗粒粒径按颗粒个数平均的平均直径d10，颗粒浓度为颗粒相对数密度C／Cmax(单位体积内的颗粒数，C为每一测点的颗粒数密度，Cmax为该截面颗粒数

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