全引射旋流式平焰生物質(zhì)燃燒機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及性能分析

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產(chǎn)品詳情

全引射旋流式平焰生物質(zhì)燃燒機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及性能分析
引    言
    能源問題是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的首要問題,是發(fā)展生產(chǎn),保障人民生活的物質(zhì)基礎(chǔ)。近年來它已成為世界范圍內(nèi)急待解決的重要問題之一。改進(jìn)燃燒設(shè)備,發(fā)展燃燒新技術(shù),提高能源利用率是節(jié)約能源的重要途徑之
    燃?xì)獾闹饕猛局皇亲鳛槿剂?,用于各種加熱目的,因此,燃?xì)馊紵夹g(shù)的發(fā)展與加熱方式的變化有關(guān)。60年代以來,在熱加工領(lǐng)域內(nèi)直接燃燒加熱技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,帶來了燃燒技術(shù)的變化,平面火焰(以下簡(jiǎn)稱平焰)燃燒技術(shù)就是其中之一。由于平焰與直射火焰(以下簡(jiǎn)稱直焰)相比有許多顯著特點(diǎn)(升溫快、爐內(nèi)溫度分布均勻、節(jié)約能源、提高產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)量),因此,這種燃燒技術(shù)自出現(xiàn)以來,發(fā)展卜分迅速,國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用。
    目前國內(nèi)外應(yīng)用的平焰生物質(zhì)燃燒機(jī)歸納起來有兩種。一為半引射式,它由引射器、頭部及平焰燒嘴磚三部分組成。頭部側(cè)面開有若干火孔,每個(gè)火孔的射流呈放射狀分布在同一平面內(nèi),點(diǎn)燃后形成若干小火焰,由于小火焰相互影響與合并,便形成一較大的平焰(如德國的“西拉斯”型生物質(zhì)燃燒機(jī))。其燃燒次空氣混合燃燒,多佘的燃?xì)庠诤蠖闻c二次空氣混合再燃燒,以防止產(chǎn)生過多的NO:。圖8B是煙氣再循環(huán)的型式。燃燒產(chǎn)生的煙又回流至入口,與燃?xì)夂涂諝饣旌?,從而降低氧的濃度,抑止NO;的生長條件。

    為適應(yīng)北京市中壓焦?fàn)t生物質(zhì)工業(yè)用戶的需要,改進(jìn)燃燒技術(shù),節(jié)約燃?xì)?,我們研制了ZYP-30型中壓生物質(zhì)全引射旋流式平焰燃燒器。于1982年通過技術(shù)鑒定。本文將闡述該生物質(zhì)燃燒機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、空氣動(dòng)力特性及燃燒穩(wěn)定性。
二、工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
    ZYP-30型中壓生物質(zhì)全引射旋流式平焰生物質(zhì)燃燒機(jī)由引射器、旋流器及平焰燒嘴磚三部分組成,其結(jié)構(gòu)及工作原理如圖1所示。
    焦?fàn)t生物質(zhì)在3000mmH20的壓力下,  以高速從噴嘴流出,依靠生物質(zhì)的能量將燃燒所全部空氣吸入引射器,并進(jìn)行混合。動(dòng)量交換的結(jié)果,混合氣體在混合管末端達(dá)到均勻的速度場(chǎng)和濃度場(chǎng),并恢復(fù)一定的靜壓力。在擴(kuò)壓管內(nèi)混合氣體的動(dòng)壓進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為靜壓,使其出口總靜壓為h,該靜壓即為旋流器入口壓力。
    混合氣體在旋流器肉形成強(qiáng)旋轉(zhuǎn)氣流,在擴(kuò)張形燒嘴磚的科安達(dá)效應(yīng)配合下形成平氣流,燃燒便得平面火焰。
    焦?fàn)t生物質(zhì)的華白數(shù)為發(fā)生爐生物質(zhì)的5倍,在生物質(zhì)燃燒機(jī)結(jié)構(gòu)及工作狀況相同時(shí),要保證相同的引射系數(shù),焦?fàn)t生物質(zhì)所需壓力要比發(fā)生爐生物質(zhì)高得多。為此選用引射效率高的負(fù)壓氣中壓引射器,其形狀如圖2所示,為保證引射效率要求吸入口加工光滑,有利于吸入空氣。
    焦?fàn)t生物質(zhì)含氫量高,火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?,特別是實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)與空氣全預(yù)混后,在高溫工
六、結(jié)    語
    隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與人民生活水平的不斷提高,各種加熱工藝的要求越來越多樣化,相應(yīng)地也會(huì)有各種各樣的爐型與生物質(zhì)燃燒機(jī)出現(xiàn)。作為燃?xì)鈶?yīng)用工作者,必須掌握:
    所使用燃?xì)獾母鞣N特性;
    加熱工藝的特殊要求;
    采用爐型的技術(shù)特點(diǎn);
    各種生物質(zhì)燃燒機(jī)的性能,優(yōu)、缺點(diǎn)和采用范。
    根據(jù)以上資料,要按照實(shí)際條件,盡量發(fā)揮燃?xì)馍镔|(zhì)燃燒機(jī)的特長,合理地組合爐型與生物質(zhì)燃燒爐,滿足工藝的各項(xiàng)要求,同時(shí)還要達(dá)到節(jié)約能源與降低大氣污染的目的。
    引射器吸入段的能量損失系數(shù)K"主要決定于吸入段的形狀、表面加工質(zhì)量及噴嘴外表面光滑程度,即由吸入段的結(jié)構(gòu)狀況決定,與工況無關(guān)。對(duì)一定的吸入段,K2為定值。
    引射器能量損失系數(shù)K主要決定于引射器的結(jié)構(gòu)尺寸及表面加工質(zhì)量,與工況也無關(guān),對(duì)一定的引射器K為定值。
    旋流器的能量損失系數(shù)K.前面已分析過,主要決定于旋流器的結(jié)構(gòu)及尺寸,與工況關(guān)系甚小,也可視為定數(shù)。
    因此,引射系數(shù)隨工況的變化主要受c.?的影響,由式(15)可知,£r與P.、P。及H有關(guān)。當(dāng)生物質(zhì)成分一定時(shí),k為定數(shù),對(duì)焦?fàn)t生物質(zhì)k =1.370.如果Pz≈PO=10300mmH:OH在1000—3000mmHz0變內(nèi)化(即平焰燃燒器的熱負(fù)荷在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)變化),相應(yīng)的eF在0.97—0.94內(nèi)變化。分別將eF代入式(11),可得出er對(duì)引射系數(shù)u的影響。當(dāng)燃?xì)鈮毫τ?000mmH20降至lOOOfIlfflH20對(duì),引射系數(shù)u只增大2.3%,相應(yīng)的一次空氣系數(shù)增加0.026,可見工況變化對(duì)引射器引射性能影響不大,也可以認(rèn)為沒有影響。
    從上述分析可知,嚴(yán)格地說,該平焰燃燒器是沒有門動(dòng)調(diào)節(jié)特性的,但是在主要工作范圍內(nèi),引射能力隨工況變化所發(fā)生的變化很小,基本上對(duì)燃燒過程無影響,因此,仍可視為具有自動(dòng)調(diào)節(jié)特性。實(shí)驗(yàn)期間引射器的一次空氣系數(shù)保持在1. 02~1*11之間,煙氣中的一氧化碳含量變化在0.03~0.07%之間,保證了生物質(zhì)完全燃燒。
四、燃燒穩(wěn)定性

    燃燒穩(wěn)定性是指燃燒器工作時(shí),不出現(xiàn)脫火和回火現(xiàn)象。顯然,脫火或回火是不允許的。出現(xiàn)脫火或回火現(xiàn)象,不僅會(huì)引起化學(xué)不完全燃燒,破壞燃燒器的正常工作,還會(huì)在爐膛內(nèi)形成爆炸性’i體混合物,產(chǎn)生爆炸事故。
    該平焰燃燒器一般不會(huì)產(chǎn)生脫火現(xiàn)象,這主要是由于生物質(zhì)與空氣實(shí)現(xiàn)了全預(yù)混,提供了燃燒速度,旋流式平焰燃燒器在旋轉(zhuǎn)氣流中心形成了回流區(qū),回流的高溫?zé)煔獬蔀橐粋€(gè)高溫、穩(wěn)定的點(diǎn)火源,使得生物質(zhì)一空氣混合物一進(jìn)入爐膛便燃燒,同時(shí),平焰燒嘴磚也起穩(wěn)定火焰作用。實(shí)驗(yàn)期間未出現(xiàn)過脫火現(xiàn)象。
    在高溫工業(yè)爐上應(yīng)用全預(yù)混的焦?fàn)t生物質(zhì)的最突出問題是防止回火。在熱負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍內(nèi),如果旋流器出口截面上任一點(diǎn)的生物質(zhì)一空氣混合物的流速總是大于回火極限速麥,就不會(huì)出現(xiàn)回火現(xiàn)象。旋流器出口做成單側(cè)漸縮形,使其出口速度場(chǎng)分布均勻,增加出口邊緣的速度梯度,咆是防止回火的重要措施之一。旋流器中心設(shè)有芯管,對(duì)防止回火有一定的作用。此外,在燃燒器加工及安裝上要求嚴(yán)格對(duì)中,特別是旋流器中心芯管,旋流器出口及平焰燒嘴磚,三者一定要位于一條中心線上,否則將引起回火。實(shí)驗(yàn)證明,考慮上述措施后,調(diào)節(jié)比在設(shè)計(jì)范圍I勺不同火,甚至當(dāng)壓力降至lOOOmmH"O以下,也不回火。
    該平焰燃燒器具有良好的燃燒穩(wěn)定性。
五、節(jié)約燃?xì)獾姆治?br />     平焰燃燒器用于工業(yè)爐有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):
    (1)平焰燃燒器的火焰附著爐壁表面擴(kuò)展,不與加熱工件接觸,加熱均勻,由此,爐體高度可以降低,促使?fàn)t膛升溫快。
    (2)從爐內(nèi)換熱可知,爐壁溫度是因爐壁吸熱量與放熱量的平衡關(guān)系確定。平面火焰沿爐壁表面擴(kuò)展,灼熱的火焰及熱煙氣與爐壁的對(duì)流換熱極為強(qiáng)烈,平焰爐爐壁單位時(shí)間吸熱量多于直焰爐,因此,爐壁溫度高,而且升溫也快。
    (3)從工業(yè)爐的熱平衡方程式不難看出,以輻射換熱為主的工業(yè)爐,在輻射換熱中爐壁作為傳熱中間介質(zhì)起了相當(dāng)大的作用。平焰爐的爐壁溫度高,增加了傳給工件的熱流量。同時(shí),回流區(qū)的存在,加強(qiáng)了爐內(nèi)氣體流動(dòng),增強(qiáng)了對(duì)流換熱,所以物料加熱速良快了。
    (4)平焰燃燒器可以在接近理論空氣供給量下實(shí)現(xiàn)完全燃燒,燃燒溫庋增高了。
    綜上所述,應(yīng)用平焰燃燒器的工業(yè)爐能較大幅度的節(jié)約燃?xì)夂吞岣弋a(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)量。
六、結(jié)    論

    (1)中壓焦?fàn)t生物質(zhì)全引射旋流式平焰燃燒器具有引射式燃燒器的基本特性一自動(dòng)調(diào)節(jié)特性。
    (2)中壓焦?fàn)t生物質(zhì)全引射旋流式平焰燃燒器的研制是成功的。燃燒穩(wěn)定,可以滿足金屬熱加工工藝的要求,適用于應(yīng)用中壓焦?fàn)t生物質(zhì)的工廠
    引射器是一種混合裝置,它利用一股較高壓力流體本身所具有的能量吸入另一股流體進(jìn)行混合,并形成具有一定壓力的混合流體。
    引射器沒有活動(dòng)部件,無需消耗電能,而且混合完全,構(gòu)造簡(jiǎn)單,加工方便,運(yùn)行靠,同時(shí)它還具有一定的自動(dòng)調(diào)節(jié)特性,即在一定條件下,引射介質(zhì)(工作介質(zhì))與被引射介質(zhì)(被吸介質(zhì))之間在量上基本能保持正比關(guān)系,引射器的這一系列優(yōu)點(diǎn)使得它在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
    在城市生物質(zhì)方面,包括大氣式燃燒器和紅外線輻射燃燒器在內(nèi)的引射式生物質(zhì)燃燒器,其主要部件就是引射器;作為一種城鎮(zhèn)氣源或供平衡高峰用氣的液化氣空氣混合氣,其混氣裝置也可以采用引射器,引射器還可用于提高儲(chǔ)氣罐罐容利用率以及抽吸低

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