生物质颗粒燃烧机切向燃烧中侧边风的研究术

生物质颗粒燃烧机切向燃烧中侧边风的研究术
    侧边风是切园布置直流式生物质燃烧机中的一种辅助风．作为一股高速射流，它对一次风气流起支撑作用，以防止炉壁结渣现象的发生，本文介绍了装有侧边风生物质燃烧机的模型试验结果，并采用改进的冷热态相似计算方法推算了在热态设计工况下生物质燃烧机出口段的浓度分布和温度分布．
1．前    言
    直流式生物质颗粒燃烧机配切园布置炉膛是目前国内外广泛采用的锅炉燃烧方式．  尤其在国内，大中型电站锅炉在燃用劣质煤时几乎都采用这种设计．由于劣质煤的挥发份含量低，灰分高，所以着火不稳和燃烧区域炉膛壁面结渣是经常遇到的两个问题．为此有关方面做了大量努力，提出许多改进方案，侧边风即其中之一．侧边风是一股辅助风，它的风量约占整个二次风的7%，风速与二次风速相同．它布置在一次风口的背火一侧，其目的是作为一股高速气流从背后对一次风进行支撑，这样既有助于防止炉膛壁面结渣，同时又不影响一次风气流从向火面卷吸热烟气来满足煤粉着火的需要．电厂实践已表朗它具有较好的效果．原设计中侧边风口高度与一次风口的总体高度相同，这样造成因宽度小而自身的抗偏转能力不强，再则由于侧边风将一次风的背火面全部挡住，影响了着火稳定性．于是设想：是否可以在保持侧边风口截面积不变的条件下，压缩风口的高宽比．这时因宽度增加可以使自身抗偏转能力提高，还因高度的减少而增加了一次风与热炉烟之间的接触面，对一次风的稳定着火及抵抗偏转都是有利的．本文目的是通过实验方法来证实这一设想，在一个直流式生物质燃烧机模型试验台上，采用正交试验法求出一次风混合与偏转特性跟侧边风各个参数之间的关系，并确定各个因素影响的大小．
2．  试验系统及方法
    试验模拟的原型选用上海锅炉厂400吨／时锅炉直流式生物质燃烧机．模型与原型完全几何相似，比例为1:5.系统与测点参见图1．冲击气流是为考察一次风气流抗偏转能力而专门设置的一股外加冲力．试验主要包括两部分内容，一是在着火区域内一次风与侧边风混合场的测定．二是在冲击气流作用下一次风轴线偏转轨迹的测定．混合场采用剩余温度法测定．在着火区参加混合的有三种不同的气体：一次风，侧边风及环境大气．为了求得混合区被测点的一次风浓度，侧边风浓度及环境大气浓度这三个未知量，除了质量守恒方程式外，还需建立两个热平衡方程式，使方程组封闭有定解．因此要求每个工况在保持动力参数不变的条件下调整两次加热温度进行测量．测定一次风气流轴线的偏转轨迹，目的在于从数量上考察一次风的抗弯性能．本试验采用温度近似法测量混合偏转气流的轴心线位置．每次工况中求得一次风气流在12个方向上轴心线位置之后，便可绘出气流的平均斜率．
    3．  生物质颗粒燃烧机出口区浓度分布
    为了对原设计工况一F侧边风与一次风的混合有清楚的了解，以及对本试验所采用的方法进行必要的检验，首先测定了一次风出口区域的浓度场．工况选用原设计参数，测量截面选择在A-A截面上．浓度场以一次风浓度z．，侧边风浓度z：，环境大气浓度T，的分布来表示．共测量了J-IV四个方向60点．测定结果详见图3中．
    如果采用模拟计算方法将上述冷模试验结果推算到热态工况下的浓度分布及温度分布，无疑对生物质燃烧机设计具有重要意义．文献【2】在这方面进行了尝试，本文引用了[2]推荐的方法，并作了适当的修改．在模型试验中保证了(1)模型与实型完全几何相似；(2)模型与实型的侧边风与一次风动压头之比相等．设这时冷态与热态的动量流密度p“2与流量密度p“f具有相同的分布，
    4.侧边风结构特性试验
    特性试验中始终保持一次风为定值，改变：(1)侧边风出口的高宽尺寸比Ⅳ；(2)侧边风出口与一次风出口间距的无因次量AS/B；(3)侧边风与一次风的出口动压头之比M．每个因素变化四个水平，按正交设计法编排16个工况．试验结果整理成图5形式．浓度场指标玩，气流偏转指标是平均斜率露．从稳定着火及防止结渣角度考虑，希望磊值尽可能高，霞值尽可能低，分析比较后选用Ⅳ=2，As/B一0.6，M一4.8三个合理参数综合成一个推荐工况，结果以冰标注在图5上，比较推荐工况和原设计工况后发现，霸即混合区卷吸热烟气的平均重量比例，
5．结    论
    为J，确定侧边风在混合及偏转过程中的作用，成功地进行了三因素四水平16工况的正交试验．结果展示了一次风的混合与偏转随侧边风口高宽比，风口间隔，两股风的速比这三因素变化的规律.F检验表明，对提高一次风与侧边风混合边界层的温度水平，侧边风口高宽比的影响特别显着，风口间隔的影响不大，而两股风的速比几乎没有什么影响．对改善一次风偏转，风速比的作用较为显着，其次是侧边风口高宽比，而两风口间隔的影响较小，
试验结合相似理论计算的方法对燃烧设备的设计具有重要意义，它能够简便，及时推算一种新型生物质燃烧机在热状态下着火区域的温度场与浓度场，问题在于目前尚缺乏热态数据对现有计算结果作校验与修正，为此，有必要开展这方面工作，积累必要的资料与数据，使之逐步得以完善．