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生物质颗粒燃烧机 的稳燃性能
编辑:温州立超电子科技有限公司   发布时间:2018-07-16

常规生物质颗粒燃烧机的流场及燃烧特点:

所谓‘常规”是指我国在生物质颗粒燃烧机中采用较多的轴向叶片式生物质颗粒燃烧机。这类燃烧器是靠二次风(或二次风与一次风)旋流及出口加装扩口或扩锥而形成炉内高温烟气的反向回流来加热煤粉气流并使之着火燃烧的。中心回流区的存在是这类燃烧器的重要特点,它为煤粉的着火提供主要热量来源。回流区的外边界是一速度梯度很大的剪切层,剪切层在回流区尾部汇合,使煤粉气流闭合。

在风粉气流与回流区之间的剪切层边界上,风粉气流与回流区流体之间发生质交换。刚从燃烧器流出的风粉气流,动能较高,将回流区流体卷吸到其内表面与风粉气流平行流动;沿风粉气流流向在剪切层后部区域,风粉气流的动能明显降低,卷吸能力减弱,相反,在流动过程中风粉气流范围扩张,回流区宽度尺寸逐渐变小,部分风粉气流因被挤压而穿过剪切层进入回流区,并折向作反向流动,成为回流流体。回流区流体质量的守衡条件是在火焰根部被风粉气流卷吸的回流区流体的质量应与剪切层后部由风粉气流折回至回流区的流体质量处于平衡。在剪切层边界上,在风粉气流与回流区之间还进行着固相(煤粉)颗粒的交换。剪切层流体的脉动是风粉气流与回流流体之间的气相质交换和固相质交换的动力,但脉动速度较小,是主流速度的百分之几(比主流速度约小二个数量级),对固相质交换而言,流体脉动只会导致极微细煤粉颗粒的迁移,而且,脉动造成的迁移是随机的。另一粪固相质交换是随被卷吸的回流流体带出回流区和随被挤压的风粉气流进入回流区的气相交换过程中发生的。在组织旋流燃烧时应着重注意后一类固相的质交换。

在剪切层边界上还发生热交换。沿流体的流动方向,在剪切层不同位置将发生方向或大小不同的热交换过程。在剪切层后部区域,在挥发份充分燃烧并有部

分焦碳也开始燃烧风粉气流温度大幅度提高的情况下,熟流方向是由风粉气流指向回流区的;当风粉气流中燃烧所产生的热量不足以大幅度提高其温度时,热流方向则仍然是由回流区指向风粉气流。维持回流区高温流体温度的条件是,在火焰根部区域,从回流区传递给风粉气流的热量应与剪切层尾部区域由风粉气流传递给回流区流体的热量保持平衡。当后者在数量上不能补偿前者时,回流区中流体温度就要降低,直至发生火焰灭火。在这种情况下,采取仅提高回流量的措施是难以强化燃料燃烧的,因为回流量提高意味着回流区中也有温度不高的气流加入,不足以维持回流区的温度水平。

如果能够让风粉气流中较多的煤粉颗粒,尤其是粗煤粉颗粒进入回流区,对强化燃料的燃烧是有利的:一方面,煤粉在回流区内有较多的停留时间,对粗煤粉燃尽有利;另一方面,煤粉在回流区内燃烧可补充回流流体一部分热量。

由回流流体(高温烟气)指向主流流体(煤粉气流)的正向径向速度和由主流流体指向回流流体的负向速度的存在,有利于两流体之间气、固两相的热质交换。由这两幅图还可以看出,煤粉气流在进入炉内后,直至回流区最宽边界这段距离上,由于扩锥面的引导,在煤粉气流中也存在正向的径向速度。该径向速度不仅会使气流向外扩展,还会引导气流中的煤粉颗粒向外扩散,致使在煤粉气流进入炉内后,煤粉颗粒沿气流外缘流动,无形中增加了煤粉颗粒进入回流区的障碍。当旋流二次风加入后,这种现象将更加严重。

因此,扩流锥扩口角度的增加,虽然增加了回流区的回流量,但同时也提高了煤粉气流进入炉内时的正向径向速度,煤粉颗粒‘趋外”的趋势更加明显。煤粉颗粒将更难从煤粉气流中进入回流区。对于低挥发份煤的着火燃烧这是丙个相互矛盾的因素,这也是加装扩流锥或增加扩流锥外扩角度无法根本改善低挥发份燃料着火燃烧的另一个原因。

对于低挥发份煤,单纯的煤粉浓度和气流初温等因素还不足以在离喷口附近即行着火,在此本文提出为稳定煤粉燃烧,可供选择的有效途径有:

①增加进入中心回流区的煤粉量,以提高中心回流区的烟气温度;

②提高煤粉气流与高温烟气热质交换的强度。要增加湍流混合换热强度,光靠煤粉气流与回流区外边界的脉动是不够的,还必须加大煤粉气流与热烟气的掺混强度,例如在射流的内部或侧面形成强烈扰动,采用各种办法在煤粉气流的内部或外侧形成高温烟气的回流区,促使高浓度煤粉气流进入回流区,强化高温烟气对煤粉气流的加热等。