新疆-達(dá)冠臥式生物質(zhì)燃燒機(jī)的研究

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臥式生物質(zhì)燃燒機(jī)的研究

文中對(duì)四角布置的臥式生物質(zhì)燃燒機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)研究和理論分櫪j并與WR燃燒器進(jìn)行了對(duì)比性研究。結(jié)果表明:臥式濃淡燃燒器比WR燃燒器的著火提前、著火穩(wěn)定性的調(diào)節(jié)范圍更寬廣。同日寸.深入分析了生物質(zhì)燃燒機(jī)穩(wěn)定著火的機(jī)理,對(duì)最  佳生物質(zhì)粉濃度進(jìn)行了定量分析,計(jì)算結(jié)果與本試驗(yàn)數(shù)據(jù)的偏差為17.4%。
    臥式濃淡燃燒器具有良好的低負(fù)荷著火穩(wěn)定性、防止結(jié)渣和高溫腐蝕以及低NO。排放特性,因而應(yīng)用廣泛。但到目前為止,對(duì)臥式濃淡燃燒器的基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)尚不足[1],本文對(duì)臥式濃淡燃燒器進(jìn)行了深入的研究,并與相同噴口戴面和相同結(jié)構(gòu)尺寸的WR燃燒器進(jìn)行了對(duì)比性分析。
2試驗(yàn)簡(jiǎn)介
    圖1是1MW的鍋爐試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)圖。鍋爐的爐膛是向下布置的,爐膛橫截面尺寸為770 mmX 630mm,高度為4200mm。臥式濃淡燃燒器和WR燃燒器如圖2所示。試驗(yàn)采用宜賓無(wú)煙生物質(zhì),生物質(zhì)質(zhì)資料如表1所示。對(duì)于爐膛的高度,以橫截面的當(dāng)量直徑為基準(zhǔn)進(jìn)行了無(wú)量綱化,基準(zhǔn)取燃燒器一次風(fēng)的噴口中心。爐膛溫度用鉑銠鉑熱電偶測(cè)量,數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)通過(guò)IMP板采集,濃淡燃燒器的富燃料生物質(zhì)粉氣流的生物質(zhì)粉濃度與淡燃料生物質(zhì)粉氣流的生物質(zhì)粉濃度之比定義為濃淡燃燒器的生物質(zhì)粉濃度濃淡比(簡(jiǎn)稱濃淡比)。
3試驗(yàn)結(jié)果與分析[1】
    圖3是臥式濃淡燃燒器燃燒宜賓無(wú)煙生物質(zhì)時(shí),在不同的濃淡比條件下?tīng)t膛中心的煙氣溫度沿高度的分布曲線。從圖上可以看出,當(dāng)一次風(fēng)的濃淡比從1.1增大到4. 92,爐膛中心火焰溫度以及爐膛中燃燒器區(qū)域的溫度臥式隨之增大,并達(dá)到最   大值,然后,隨著濃淡比繼續(xù)增大到6. 08,爐膛的火焰中心溫度以及爐膛的溫度臥式都降低了
    富燃料生物質(zhì)粉氣流的生物質(zhì)粉濃度與爐膛火焰中心溫度的關(guān)系如圖4所示,從圖上看出,臥式濃淡燃燒器的富燃料生物質(zhì)粉氣流的生物質(zhì)粉濃度為1. 03 kg/ k9(C/A)時(shí),爐膛的火焰中心溫度為最  高。分,因此,水平濃淡燃燒生物質(zhì)粉濃度的關(guān)系器的著火以及爐膛中的溫度分布主要是由它的富燃料生物質(zhì)粉氣流決定的。隨著濃淡比的增加,即富燃料生物質(zhì)粉氣流的生物質(zhì)粉濃度增加,在富燃料生物質(zhì)粉氣流的著火區(qū)域,一方面是揮發(fā)分的濃度也在增加,生物質(zhì)粉氣流的著火溫度就降低‘p 5],生物質(zhì)粉氣流的著火熱需求有臧小的趨勢(shì);另一方面是富燃料生物質(zhì)粉氣流中生物質(zhì)粉量的增加,生物質(zhì)粉氣流的著火熱需求有增大的趨勢(shì)。這兩種因素的共同作用就使得其在某一生物質(zhì)粉濃度時(shí),生物質(zhì)粉氣流的著火熱需求為最小,生物質(zhì)粉氣流的著火點(diǎn)離噴口最近,爐膛的溫度臥式最  高,該生物質(zhì)粉濃度就稱為臥式濃淡燃燒器富燃料生物質(zhì)粉氣流的最  佳生物質(zhì)粉濃度,此時(shí)的濃淡比就是臥式濃淡燃燒器的最  佳濃淡比。
    通過(guò)試驗(yàn)與分析,u臥式濃淡燃等燒器的最   佳主濃淡  比萎4. 92,臥式濃淡燃燒器富燃料生物質(zhì)粉氣流的最  佳生物質(zhì)粉濃度1. 03  kg/ kg
    圖6是WR燃燒器燃燒宜賓無(wú)煙生物質(zhì)時(shí)爐膛中心煙氣溫度沿高度的分布與濃淡比之間的關(guān)系曲線。WR燃燒器的富燃料生物質(zhì)粉氣流的生物質(zhì)粉濃度與爐膛火焰中心溫度的關(guān)系如圖7所示。

    根據(jù)與  1200臥式濃淡燃,燒器相類似豳的分析和試. 1100驗(yàn)可知,箋WR燃燒器的最  佳濃淡  1000比為4. 68,它的富燃料生物質(zhì)粉氣流的    粉濃度的關(guān)系最  佳生物質(zhì)粉濃度為1. 02 kg/ k9(C/A)。
    在WR燃燒器試驗(yàn)的各個(gè)工況下,由于爐膛溫度臥式相對(duì)較低,著火點(diǎn)相對(duì)推遲,對(duì)于濃淡比為2. 16和6.08的工況,爐內(nèi)溫度分布顯示出燃燒已處子不正常狀況即WR燃燒器對(duì)濃淡比敏   感。
    對(duì)比圖4和圖6,進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)在相同的試驗(yàn)條件下,(1)臥式濃淡燃燒器的爐膛溫度臥式比WR第1期安恩科等.臥式生物質(zhì)燃燒機(jī)的研究    。39。燃燒器的爐膛溫度臥式要高100℃左右;(2)臥式濃淡燃燒器的爐膛火焰中心位置,在最  佳生物質(zhì)粉濃淡比運(yùn)行日寸,無(wú)量綱高度為Q 583,在遠(yuǎn)離最   佳生物質(zhì)粉濃淡比運(yùn)行時(shí),無(wú)量綱高度為0. 965;而WR燃燒器的爐膛火焰中心位置,在最   佳生物質(zhì)粉濃淡比運(yùn)行日寸,無(wú)量綱高度為Q 965;在遠(yuǎn)離最   佳生物質(zhì)粉濃淡比運(yùn)行時(shí),無(wú)量綱高度大于Q 965。
    這是因?yàn)?,?duì)于一次風(fēng)富燃料噴口,一方面臥式濃淡燃燒器的噴口高度是WR燃燒器噴口高度的2倍多,富燃料射流與高溫?zé)煔獾木砦肯蚧饌?cè)大于背火側(cè),而且向火側(cè)所特有的上游旋轉(zhuǎn)火球?qū)Ω蝗剂仙淞鞯臎_擊混和對(duì)著火熱的貢獻(xiàn)很大,所以,富燃料射流與高溫?zé)煔獾臒峤粨Q速度,臥式濃淡燃燒器的比WR燃燒器的較大;另一方面,臥式濃淡燃燒器的噴口寬度不及WR燃燒器噴口寬度的一半,所以,在橫向、臥式濃淡燃燒器富燃料射流的軸線濃度,臥式濃淡燃燒器的比WR燃燒器的衰減快,即質(zhì)量交換強(qiáng)烈。
4最  佳生物質(zhì)粉濃度的定量分析
    生物質(zhì)粉氣流的著火熱Q/:
    Q/=所女(Ck+ tj-Ce)(死  To)    (1)
    生物質(zhì)粉氣流的生物質(zhì)粉濃度與著火溫度的關(guān)系參照文獻(xiàn)[4],由絕熱系統(tǒng)中生物質(zhì)粉氣流的燃燒給出。
    釋熱‘5]由T式?jīng)Q定
    D1(0)一∥( r+eu0)    (2)
    散熱由下式?jīng)Q定
    D2(e)一(eOOB)/0    (3)
    式中:e—RT/E無(wú)量綱溫度,E為生物質(zhì)的活化能,R-氣體常數(shù),OOB -生物質(zhì)粉著火時(shí)的氣體無(wú)量綱溫度;生物質(zhì)粉濃度(kg。。.k嘶1 J圖7著火熱與生物質(zhì)粉濃度的關(guān)系
    r一ko/d,ko-生物質(zhì)的動(dòng)力常數(shù),僅一空氣質(zhì)量交換系數(shù);
    0一Rqu/ (ECp)無(wú)量綱折算發(fā)熱量,q-對(duì)應(yīng)1摩爾空氣生物質(zhì)的發(fā)熱量,弘一生物質(zhì)粉濃度,Cp-空氣比熱;
    在穩(wěn)定工況下:
    Ol(e)一02(e)(4)
    當(dāng)生物質(zhì)粉氣流到達(dá)著火狀態(tài)時(shí):

    d(D1(e))/de—d(02(O》/d0    (5)
    對(duì)式(1)、(4)、(5)聯(lián)立求解,就可得到生物質(zhì)粉氣流的著火溫度與生物質(zhì)粉濃度的關(guān)系。本文對(duì)宜賓無(wú)煙生物質(zhì)的燃燒進(jìn)行了計(jì)算,計(jì)算參數(shù)參照文獻(xiàn)[6],計(jì)算結(jié)果如圖7所示。該計(jì)算結(jié)果也證明了濃淡燃燒器富燃料生物質(zhì)粉氣流的最  佳生物質(zhì)粉濃度的存在。對(duì)宜賓無(wú)煙生物質(zhì)、其最  佳生物質(zhì)粉濃度的計(jì)算值為0. 85 kg/ kg( C/A)左右。
    此值與宜賓無(wú)煙生物質(zhì)最   佳生物質(zhì)粉濃度的試驗(yàn)結(jié)果偏差為17.4%。
5結(jié)論
    在本文的試驗(yàn)條件下:
    (1)臥式濃淡燃燒器的爐膛溫度臥式明顯提高臥式濃淡燃燒器比W燃燒器的著火提前;

    (2)臥式濃淡燃燒器對(duì)濃淡比的變仳不敏  感,水平濃淡燃燒器比寬調(diào)節(jié)比WR燃燒器穩(wěn)定著火的范圍更寬廣。

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