花瓣燃燒器的穩(wěn)燃性能與應(yīng)用研究.pdf

1、我國貧煤、無煙煤等低揮發(fā)分煤的資源極其豐富，這些煤種揮發(fā)分含量低，可燃性能差，極不易著火與點(diǎn)燃，已成為我國電站鍋爐所要解決的基本問題之一。對于低揮發(fā)分煤，國內(nèi)習(xí)慣采用的四角切圓燃燒方式，但這種燃燒方式容易造成爐內(nèi)結(jié)渣，并在氣流余旋的作用下在爐膛上部及水平煙道造成煙溫偏差，而且隨著鍋爐機(jī)組的大型化而不斷增大，嚴(yán)重威脅鍋爐的安全運(yùn)行。而旋流燃燒方式在爐內(nèi)結(jié)渣和煙溫偏差等方面比四角切圓燃燒鍋爐具有明顯的優(yōu)越性，歐美等國的大型機(jī)組，絕大多數(shù)采用

2、墻式布置的旋流燃燒器。但旋流燃燒器一般認(rèn)為只適合于中等以上質(zhì)量煙煤的燃燒。穩(wěn)燃作為低揮發(fā)分煤墻式旋流燃燒器可靠運(yùn)行的首要問題，國內(nèi)外至今仍未很好解決。開發(fā)適合我國國情的具有良好穩(wěn)燃性能的新型旋流燃燒器已迫在眉睫。 本文針對旋流燃燒器燃燒低揮發(fā)分煤時(shí)存在的穩(wěn)燃性能不佳的問題，在以往旋流燃燒器的基礎(chǔ)之上，發(fā)明設(shè)計(jì)了一種新型穩(wěn)燃裝置——花瓣穩(wěn)燃器(PetalFlameStabilizer，簡稱PFS)。提出了既能起到良好穩(wěn)燃作用又能降

3、低NOχ排放的新型旋流燃燒器——花瓣燃燒器(PetalSwirlBurner，簡稱PSB)。采用數(shù)值模擬理論分析與工業(yè)試驗(yàn)相結(jié)合的方法，對花瓣穩(wěn)燃器與花瓣燃燒器的穩(wěn)燃性能進(jìn)行了詳細(xì)的研究。 建立了花瓣燃燒器煤粉燃燒的三維(360°)數(shù)學(xué)模型，數(shù)值模擬了花瓣穩(wěn)燃器與花瓣燃燒器的流場、顆粒場、溫度場和濃度場。對花瓣穩(wěn)燃器與花瓣燃燒器的回流區(qū)進(jìn)行了立體分析，計(jì)算了回流量、摻混系數(shù)等特性參數(shù)；研究了不同粒徑煤粉顆粒的運(yùn)動軌跡；分析了花瓣

4、燃燒器溫度分布和CO2、O2、NOx等濃度分布特點(diǎn)，研究了花瓣燃燒器的穩(wěn)燃性能。花瓣燃燒器充分考慮了影響煤粉著火和燃燒的煤粉氣流與高溫?zé)煔獾难杆購?qiáng)烈混合問題：煤粉顆粒進(jìn)入爐膛后即能進(jìn)入回流區(qū)，而不會過早地向二次風(fēng)擴(kuò)散；煤粉氣流與熱煙氣之間的熱質(zhì)交換不只是傳統(tǒng)旋流燃燒器回流區(qū)邊界剪切層上的微觀湍流脈動，而是宏觀的對流混合?；ò攴€(wěn)燃器能在其背流面形成徑向和軸向多種回流區(qū)，增大進(jìn)入回流區(qū)的煤粉量，同時(shí)還在每個(gè)花瓣后面形成穩(wěn)定的“值班火焰”，雙

5、面對煤粉顆粒加熱，有利于低揮發(fā)分煤(貧煤和無煙煤)和低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)煤粉的著火與穩(wěn)燃和降低NOχ的排放。 花瓣燃燒器在某廠210MW貧煤鍋爐中已經(jīng)過長時(shí)間試驗(yàn)，對低揮發(fā)分煤的適應(yīng)性強(qiáng)，點(diǎn)火迅速，穩(wěn)燃效果良好；從中心風(fēng)管看火孔觀看到，煤粉顆粒的漂流及循環(huán)現(xiàn)象。與以往燃燒器的穩(wěn)燃機(jī)理完全不同，花瓣穩(wěn)燃器的設(shè)計(jì)有意將部分煤粉引進(jìn)燃燒器的中心回流區(qū)，并在那里著火燃燒。部分煤粉顆粒迅速進(jìn)入中心回流區(qū)對低揮發(fā)分煤的著火和穩(wěn)定燃燒有重要作用，也有