撞擊預(yù)燃室煤粉燃燒器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、由于我國動力煤種多變，鍋爐燃燒所用的煤種與設(shè)計煤種存在的偏差以及用電峰谷導(dǎo)致鍋爐需要調(diào)負荷等問題，會給鍋爐的實際運行造成很大困難。煤粉燃燒器是對鍋爐安全運行和經(jīng)濟效益起著非常重要的作用，如何開發(fā)一種能夠?qū)崿F(xiàn)煤粉的持續(xù)高效穩(wěn)燃、低負荷調(diào)峰穩(wěn)定、多煤種適應(yīng)性和降低污染物排放的燃燒器是一個亟需解決的重大課題。
　　本文在分析撞擊預(yù)燃式煤粉燃燒器設(shè)計思想的基礎(chǔ)上，探討了這種燃燒器的特點，并通過冷態(tài)?；_定了燃燒器模型的結(jié)構(gòu)參數(shù)。作者針對在

2、實驗系統(tǒng)中測得的撞擊預(yù)燃式煤粉燃燒器的流動特性，采用數(shù)值模擬方法優(yōu)化了燃燒器的結(jié)構(gòu)。
　　本文對撞擊預(yù)燃室煤粉燃燒器進行了冷態(tài)?；嬎?，確定了原始模型的結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括出口直徑、二次風進風的切向和軸向角度等。針對原始模型，作者研究了其流場分布特性。研究結(jié)果表明，撞擊預(yù)燃室煤粉燃燒器的原始模型存在的飛邊現(xiàn)象。
　　為了優(yōu)化該燃燒器的結(jié)構(gòu)，作者在建立燃燒器的物理模型、數(shù)學模型、邊界條件和收斂條件的基礎(chǔ)上，采用Realizable

3、k-ε雙方程湍流模型對不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的撞擊預(yù)燃室煤粉燃燒器的流場分布、濃度場分布和顆粒軌跡等進行了數(shù)值模擬。模擬計算結(jié)果表明，燃燒器出口直徑、二次風進風的軸向和切向角度對燃燒器的性能有較大的影響。隨著燃燒器直徑的增加，撞擊預(yù)燃室煤粉燃燒器的旋流強度增強，卷吸能力加強。當二次風進風切向角度變化時，旋流強度也發(fā)生相應(yīng)的變化，隨著切向角度的增加，旋流強度變大，但是切向角度的增大易引起飛邊現(xiàn)象。二次風進風軸向角度對于撞擊預(yù)燃室煤粉燃燒器旋流強度的

4、影響較小，增大軸向角度，回流區(qū)變化不明顯。
　　數(shù)值模擬的優(yōu)化結(jié)構(gòu)表明，當燃燒器出口直徑為320mm、二次風進風切向傾角度為5°、軸向傾角度為30°時，回流區(qū)、濃度場以及顆粒軌跡能夠得到很好的匹配。此時，中心回流區(qū)和外部回流區(qū)的存在可以在燃燒器內(nèi)部形成缺氧的還原性氣氛，有效抑制NOx的生成，并且外部回流區(qū)能夠很好的卷吸周圍空間的高溫煙氣，維持火焰的穩(wěn)定燃燒。
　　作者還對對優(yōu)化結(jié)構(gòu)的濃度場進行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明，當煤粉粒子