水平濃淡煤粉燃燒器內氣固流動特性研究.pdf

1、近年來，隨著各國對氮氧化物排放的控制更加嚴格，大幅度降低電站鍋爐NOx排放量已成為科研院所急需解決的研究課題。水平濃淡燃燒技術作為先進的煤粉燃燒技術可以同時解決鍋爐的燃燒效率、火焰穩(wěn)定性、防止結渣和水冷壁管的高溫腐蝕及低NOx排放問題。作為該技術的核心部件，百葉窗煤粉濃縮器已經廣泛應用到電站鍋爐中。為了揭示百葉窗煤粉濃縮器內的氣固流動規(guī)律、充分發(fā)揮現有煤粉管道的濃縮作用，實現以較低的代價有效地降低煤粉鍋爐的NOx排放，本文研究了百葉窗煤

2、粉濃縮器內的氣固流動特性，以及細粒子在彎頭中的分離特性，研發(fā)并優(yōu)化了可換向百葉窗煤粉濃縮器，并在采用角部風箱的微量油直接點火水平濃淡煤粉燃燒器中應用。最后診斷了采用彎頭加扭板結構的濃淡燃燒器的鍋爐中出現的燃燒不穩(wěn)定及高溫腐蝕現象，提出了燃燒設備改造方案。
　　在百葉窗煤粉濃縮器冷態(tài)單相實驗臺上，采用恒溫熱線風速儀測量了濃縮器內氣相時均速度和脈動速度分布。采用標準k-ε模型、可實現k-ε模型、RNG k-ε模型和RSM模型模擬了濃縮

3、器內流場分布，并與實驗結果進行了對比。四種湍流模型可以準確地預報百葉窗煤粉濃縮器內的時均速度分布，但在預報濃縮器內湍流動能方面，可實現k-ε模型和RSM模型相比標準k-ε模型和RNG k-ε模型，獲得了與實驗值吻合較好的結果。以玻璃微珠為示蹤粒子，利用片光源和高速攝影技術對濃縮器內流場進行了示蹤實驗。結果表明，在濃縮器濃側靠近葉片的區(qū)域，有一條濃度較高的粉流顆粒帶。濃縮器實際運行中，高濃度的煤粉顆粒長期沖刷葉片表面，將導致葉片的磨損問題

4、。
　　在百葉窗煤粉濃縮器氣固兩相模化實驗臺上，采用PDA（粒子動態(tài)分析儀）測量了濃縮器內氣固兩相流場，重點分析了濃縮器典型截面、葉片表面附近及濃側出口區(qū)域的兩相流場分布。結果表明，葉片表面附近顆粒與葉片的碰撞反彈是形成濃縮器內顆粒濃縮的本質所在；葉片只濃縮葉片附近區(qū)域的顆粒，而對遠離葉片的濃側區(qū)域則影響較小；濃側壁面磨損區(qū)域主要發(fā)生在末級葉片喉口到距喉口0.7D（D為濃縮器的寬度）范圍內，在濃縮器的應用中需考慮此處的防磨措施。<

5、br>　　采用可實現 k-ε模型和顆粒隨機軌道模型對百葉窗煤粉濃縮器進行了氣固兩相流動的數值模擬研究，并與PDA實驗結果進行了對比，驗證了兩相流模型的合理性。對葉片缺級條件下的濃縮器流場進行了數值模擬研究。采用預測磨損率的半經驗公式對葉片的磨損進行了預報，并進行了葉片磨損的工業(yè)實驗。結果表明：葉片磨損嚴重的區(qū)域發(fā)生在葉片的下部；后級葉片比前級葉片磨損速度快；同一級葉片上，葉片后端磨損嚴重。
　　針對現有采用水平濃淡燃燒技術、小油槍

6、煤粉直接點火技術的鍋爐中，鍋爐兩個角的油槍（雙爐膛鍋爐中是4個角的油槍）受空間的限制只能布置在淡煤粉氣流側而無法實現鍋爐有效點火以及浪費燃料油的問題，提出了可換向百葉窗煤粉濃縮器。采用數值模擬方法對可換向百葉窗煤粉濃縮器結構進行了優(yōu)化，并確定了結構優(yōu)化方案。對某電廠＃6爐下層煤粉燃燒器改造后的一次風噴口速度分布進行了測量，濃淡風速比滿足設計要求，驗證了可換向百葉窗煤粉濃縮器的可靠性。
　　在氣固兩相模化實驗臺上，采用PDA測量了彎

7、頭內及彎頭下游典型截面上的氣固兩相流場，分析了彎頭的氣固分離性能。通過數值模擬及動量矩分析等手段，對某煤粉燃燒鍋爐爐內出現的燃燒不穩(wěn)及高溫腐蝕現象進行了分析，發(fā)現這主要是因為該鍋爐采用彎頭加扭板型燃燒器，其出口濃側存在反向動量矩，導致爐內整體動量矩與切圓的設計旋轉方向相反，從而在爐內形成反轉切圓。通過采用百葉窗式水平濃淡風燃燒器，消除了燃燒器出口的反向動量，改造后鍋爐燃燒穩(wěn)定，大大降低了爐內高溫腐蝕現象，燃燒效率提高，從而獲得較明顯的經