撞击预燃式煤粉燃烧器优化研究.pdf

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1、第36卷第3期煤炭转化VoL36NO．32013年7月C0ALC0NVERSIONJu1．20l3撞击预燃式煤粉燃烧器优化研究朱建飞徐衡乔晓磊。樊保国金燕摘要针对适用于低挥发分无烟煤燃烧的撞击预燃式燃烧器在运行过程中存在的燃烧不稳定，燃烧器出口结焦现象严重的l'-I题，采用数值计算方法模拟燃烧器内和燃烧器出口的冷态流场分布及燃烧器内煤粉颗粒轨迹的分布，得出影响燃烧器回流特性的主要因素，并给出燃烧器的优化模型．关键词燃烧器，旋流强度，回流区，数值模拟中图分类号TK223．23次风经预热后经径向布置的小孔供人，小孔存在轴

2、0引言向角度和切向角度，使得二次风存在旋流特性，在燃烧器出El形成中心回流区．燃烧器出El采用缩口处煤粉燃烧器是电站锅炉燃烧系统中的关键设理，实现煤粉的分级燃烧，以期降低NO的排放．备，它的性能对煤粉燃烧设备运行的可靠性和经济原模型中，一次风出口与挡板间距离为120mm，小性起主要作用．_1因此燃烧器必须具备组织良好的孔轴向角度和切向角度分别为15。和一3O。．空气动力场，保证煤粉及时着火和稳定燃烧、运行可Primary-airflow靠、有较好的燃料适应性和便于调节等基本特点．旋Secondary—airflow流

3、燃烧器作为燃烧器的一种，一般被认为适合中等以上质量烟煤的燃烧，当燃烧用低挥发分煤种时其稳燃问题至今未能很好解决．12以强化高温烟气回流和煤粉浓淡分离为主要特征的两种稳燃技术在煤粉稳燃方面发挥了主要作用．_3]结合以上两种技术，针对无烟煤低挥发分的特点l4]，开发了一种适用于图1燃烧器结构无烟煤燃烧，具有多煤种适应性的撞击预燃式煤粉Fig．1Burnerstructure燃烧器，然而在某电站锅炉实际运行过程中出现了燃烧不稳，燃烧器出口结渣现象严重的问题．针对以2数值计算上问题，采用数值模拟的方法对撞击预燃式煤粉燃烧鉴于

4、RNGk-~模型在模拟湍流漩涡方面的优越器内、燃烧器出口的冷态流场分布以及燃烧器内的煤性，本研究采用RNGk-s湍流模型计算燃烧器内和燃粉颗粒轨迹进行了研究，分析了影响燃烧器流场分布烧器出VI的流场分布．在流场结果的基础上采用随机的主要因素，并根据模拟结果提出了一种优化模型．轨道模型计算和显示煤粉颗粒在燃烧器里的运动轨迹，从而研究挡板与一次风出口距离对煤粉的颗粒轨1模型介绍迹分布的影响以及整个燃烧器内煤粉颗粒的分布．燃烧器的模型结构见图1，在预燃室底端，一次RNG模型是标准￡双方程模型的修正，在模拟风携带煤粉直流供人

5、，一次风管90。弯头出口，在弯旋转射流问题时优于标准肛￡方程，其表达式如下。管作用下，对煤粉颗粒进行浓缩，出El前装有挡k方程：板，一次风撞击挡板后，在挡板后形成一回流区，实P面Dk===IuDaX。[L·轰OXi]j一。(1)现局部高浓度煤粉与回流区结合．在预燃室顶部，二*山西省社会发展科技攻关项目(20130313001—1)．1)硕士生；3)工程师；4)副教授；5)教授、博士生导师(通信作者)，太原理工大学电气与动力工程学院，030024太原；2)高级工程师，忻州市利民机械制造有限公司，034000山西忻州收稿

6、日期：2012一u一16；修回日期：2012—12-29第3期朱建飞等撞击预燃式煤粉燃烧器优化研究51大．在模型选定后，保持二次风旋流强度力不变}、I口0一点：的情况下，炉膛出口回流区轴向长度取决于二次、．一一·风速，并随着二次风速的增大而增大，当二次风速为20m／s时，轴向长度最小为530mm，当二次风速为45m／s时，轴向长度可达1950mm见-一／图6．Measuringpoint／mm21图7燃烧器出口回流区轴向速度分布223Fig．7Axialvelocitydistributionofrecirculat

7、ion1lregionatburneroutlet◆——15，2O；■——2O，30；▲——25，40；×——25，454结论Secondary-airflowspeed／(am·s)图6燃烧器出口回流区轴向长度与二次风速的关系1)一次风口与挡板间距离及一次风速大小是Fig．6Effectofsecondary-curflowspeedon影响挡板后回流区形成和变化的主要要因素；燃烧axiallengthofrecirculationregion器出口回流区的大小主要由二次风决定．车0一T∞．目。言一、口0．d∞d∽

8、s2)挡板后存在一回流区，该回流区的存在有利图7为小6孔4轴2向O2角一4一度6一与8一O1切一2l一向角度分别为3O。和一3O。于煤粉的着火．一次风出口与挡板间距离为80mm时各工况下的燃烧器出口轴线方向轴向速度分布，时，回流区比较明显；回流区的大小随一次风速的增两个零点间的距离为回流区的长度，其对应的回流大而增大．区长度分别为650mm，1