| 達冠生物質燃燒機冷態模化試驗研究 |
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價格： 元(人民幣) | 產地：河南鄭州 |
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鄭州達冠節能環保設備有限公司
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生物質燃燒機冷態模化試驗研究 摘要：以石嘴山電廠生物質燃燒機為研究對象，分析其存在的在底灰中含有大量未燃盡黑色塊狀物（約占底灰的10%）這一問題，通過分析石嘴山電廠生物質燃燒機本身結構特點發現在穩燃環處存在臺階結構，在臺階處易造成煤粉熱解堆積，這是造成可燃物摜失大的原因。因此提出了將原有穩燃環結構改造成穩燃齒結構，從而降低煤粉在穩燃環的臺階處的堆積，加強擾動和輸運能力，強化著火和燃燒。依據冷態相似模化的原理搭建氣固兩相流冷態實驗臺，利用試驗臺分別對原有生物質燃燒機模型和3種改進的燃燒器模型進行氣相試驗。通過對原有生物質燃燒機模型和改進燃燒器模型的一次風氣相態空氣動力場湍動度和時均速度的研究，對3種改造方案及其原有穩燃環進行比較分析，提出了改進的最佳方案。 0引 言 旋流煤粉燃燒器在出口附近形成穩定的中心回流區，卷吸下游的高溫煙氣，將一次風風粉混合物迅速加熱著火，調節二次風旋轉強度的大小可有效地控制中心回流區的范圍、一次風與回流的熱煙氣及二次風之間的混合，保證煤粉顆粒具有高的燃盡率。‘”。目前，國產生物質燃燒機可以應用在30QVIW以下的鍋爐機組，從國外引進的大型鍋爐機組旋流燃燒器也只能應用在60(MW鍋爐機組的水平上。本文實驗中改造的生物質燃燒機是我國武漢鍋爐廠為石嘴山電廠30 QVIW鍋爐配套使用的。 生物質燃燒機的基本種類按照產生旋流的結構方式而分蝸殼式、切向葉片式與軸向葉片式3種。旋流燃燒方式的燃燒器射流在噴入爐膛時依靠射流旋轉時產生的中心回流來穩定燃燒。其特點是單一燃燒器可以組織燃燒。生物質燃燒機穩定燃燒的關鍵是通過氣流的切向旋轉在燃燒器出口中心附近形成穩定的、合適的軸向回流區。清華大學的學者對新型旋流煤粉燃燒器出口區域氣固兩相流場進行了PDA實驗研究[2]；李爭起等學者對徑向濃淡旋流媒粉燃燒器噴口結構優化進行了實驗研究”1；李爭起等人還利用多普勒兩相流測量技術對徑向濃淡旋流煤粉燃燒器出口氣固兩相流場進行了研究H1。本文在建立冷態實驗臺的基礎上，利用熱線風速儀測量了一次風流場流動情況，通過對原有模型和改進后的模型的測量結果的比較，提出了最佳的改進方案。 1試驗條件 1.1石嘴山電廠生物質燃燒機簡介 寧夏石嘴山電廠采用武漢鍋爐廠生產的軸向旋流燃燒器，燃燒器布置成水平4排，每排6臺，相鄰燃燒器的旋向相反。它采用分級送風技術，煤粉燃燒所需的空氣，分別從內二次風道、外二次風道和中心風管進入，使二次風在煤粉燃燒過程分級逐步送入煤粉氣流。燃燒器內、外二次風道內均裝有軸向可動旋流葉片，使二次風形成旋流氣流，燃燒器一次風管由切向蝸殼引入煤粉分配器，煤粉由葉片旋轉導向，使煤粉氣流在一次風道內旋轉，在煤粉分配器出口裝有縱向均流槽。燃燒器采用煤粉濃淡燃燒技術，在煤粉噴口出口，裝設4個帶有半圓形狀的煤粉濃縮器。燃燒器一次風出口處設有火焰穩燃器。該穩燃器由穩燃齒和穩燃環兩部分組成（見圖1）。穩燃齒可對煤粉的分布進行合理的調整，當煤粉氣流繞流過穩燃齒日寸，在其圓周形成小渦流圈，附在高溫回流區的根部，在小渦流區內，煤粉極易著火，并將熱量傳給未著火的煤粉，強化煤粉的著火。同時，大量煤粉顆粒流過穩燃齒時，其運動軌道將向中心偏車專，形成較高的煤粉濃度，回流區內的湍流度也較高。這種高溫度、高濃度、高湍流同時存在，形成了局部的煤粉著犬有利條件。在穩燃齒外裝有耐熱鋼圓環（稱為火焰穩燃環）。 石嘴山電廠燃燒器運行發現一些缺陷，主要是存在可燃物損失大，在底灰中含有大量未燃盡黑色塊狀物，大約占底灰的10%。 沿周向封閉的穩燃環結構有其優缺點，優點在于在穩燃環前端形成回流區，有利于煤粉的著火過程。穩燃環結構的技術弱點在于在穩燃環形成的周向封閉的臺階迎風側會發生煤粉顆粒的堆積。由于一次風溫度為750C,二次風溫度為321℃，爐膛煤粉燃燒形成的高溫區域對穩燃環的輻射換熱在穩燃環的臺階處形成局部高溫。堆積的煤粉顆粒在高溫作用下發生熱解，熱解產生的有機物質在煤粉顆粒表面發生凝結，形成一種柔軟的、粘性比較大的薄膜。這層薄膜與來自迎風側的煤粉顆粒發生作用，煤粉顆粒粘接堆積在熱解的煤粉顆粒表面。這樣，經過煤粉堆積、熱解、粘接、傳熱等過程的反復循環，最后在穩燃環與一次風管形成的臺階處形成了塊狀黑色物質。由于電站鍋爐機組本體在運行中存在一定的振動，當黑色物質重量足夠大或者振動強度足夠大的時候，黑色物質就會掉下來，落在爐底撈渣機中。需要對軸向生物質燃燒機進行必要的改造。 通過分市斤，對穩燃環進行了優化和改造使其避免發生堆積，將其改造成齒犁結構的穩燃環，有16齒、20齒和24齒3種，3種齒的齒長度均為齒間隙的長度的2倍，在垂直和水平方向齒間隙為齒長度。齒間隙和齒間隔均勻布置，如圖2所示。 1.2模化實驗臺舊 冷態實驗臺是根據相似模化原理建立的，予以保證的相似條件為： ①幾何相似；在幾何相似條件下，原型和模型比為4:L模型分成兩部分：前置段和測試段，除測試段觀察窗采用玻璃外，其余全部采用鋼制成。下部設有可移動小車。 ②冷態實驗與熱態實驗中的流動處于第二自然模區。 ③原型和模型的旋流強度相同 測試流場采用熱線風速儀，在試驗前要對測試設備進行標定，標定速度范圍為Im／s～50m／s考慮熱線風速儀標定速度最小不能低于0．Sm／s 1.3實驗系統 整個裝置采用微負壓系統（圖3），通過調節除塵器入口蝶閥來控制前置段出口處為微負壓50Pa一次氣空氣由鼓風機送入，飛灰由給料機送入，一次風流經管道、測試段、前置段，經過布袋除塵器過濾后乏氣排入大氣，過濾后的飛灰回到給料機循環使用，給料機選用GZV4電磁振動給料機。系統由鼓風機來克服鼓風機出口到除塵器入口的流動阻力，根據空氣動力計算原理，鼓風機選型為4-91 9型，配3WV電機。 2實驗結果及分析 氣相試驗為單相試驗，即不考慮固體顆粒的影響，因此試驗過程中除塵器、給料機和引風機都不使用。只需考慮鼓風機供給的風速滿足進入第二自化區的要求即可。實驗過程先繪制Eu和Re的關系曲線，從而找到滿足條件的最小風速，然后選取最接近原型的風速進行試驗。 2.1 -次風冷態空氣動力場時均速度特性測量 實驗先通過測量模型進出口靜壓壓差和對應的流量繪制了Eu和Re的關系曲線，根據曲線得到當風速為19. 2n瓜Re為74 635時進入第二自模化區。 試驗的具體參數主要是一次風速度，為更接近實際燃燒器風速，試驗中維持恒定風速25. Im／s利用二維熱膜探針分別測量穩燃環各點及3種穩燃鹵的湍流速競二維熱膜探針置于與氣流速度方向垂直的平面內對瞬時速度絕對值進行測量，采樣頻率為1024 H z采樣時間為1.024s通過對時均速度和湍流雷諾應力的測量，對生物質燃燒機氣流的湍流時均速度場做進一步研究。4種條件下的測量角度采用沿水平方向順時針方向的標注方式。 測量穩燃環時，對4個濃縮器背風側的數據進行了測量。在測量穩燃齒時，均測量了一個象限內齒和齒間隙對應角度上沿半徑方向各條線上的數據，測量結果如圖5所示。 2.2 -次風冷態空氣動力場湍動度特性測量 湍動度的測量也采用上述角度， 2.3實驗結果分析 通過對原有穩燃環和改進的3種穩燃齒的空氣動力場的測量，可以看出： ①穩燃齒下游時均速度沿徑向的速度分布呈現沿半徑先增大后減少的趨勢，在有齒的角度上時均速度最大值較在沒有齒的角度上的時均速度最大值更靠近中心風管。造成這種趨勢主要是穩燃齒的原因，旋轉氣流流經穩燃齒后繞流穩燃齒向中心靠攏，而沒有齒的地方向中心靠攏小些。 ②穩燃環下游時均速度沿徑向的速度分布呈現沿半徑先增大后減少的趨勢。通過分析4種工況各自的平均時均速度發現，24齒工況與原有穩燃環時均速度最為接近。 ③從湍動度方面分析， 16齒的湍流強度降低23%，20齒的湍流強度降低25%，24齒的湍流強度降低17%。 ④功率譜分析與相關性分析結果表明：速度二次項的敏感度與熱膜風速儀的取樣頻率成芷比。本次實驗才用1 000H z時均速度和脈動速度的測量結果已經足夠精確。 3結 論 根據對石嘴山電廠生物質燃燒機的一次風空氣動力場的測量，考慮到石嘴山電廠燃燒器運行中的缺陷，通過比較原型和改進的模型，得到結論： 從湍動度考慮，24齒的湍流強度降低最小； 從時均速度考慮，24齒工況時均速度最為接近原有穩燃環數值； 從空氣動力場角度，24齒工況整個圓周空氣動力場分布最為均勻。 通過以上分析可以看出，穩燃環結構造成周向現代封閉的臺階迎風側發生煤粉顆粒的堆積會因為改成穩燃齒而得到解冼在對3種齒的對比分析可以看出24齒的效果最佳。建議采用24齒穩燃環。
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