負荷變化對煤粉工業鍋爐燃燒器回流區影響的實驗研究

孫晨智

摘要： 實驗研究了負荷變化對煤粉工業鍋爐燃燒器回流區的影響。結果表明：隨著負荷降低，燃燒器內回流區的長度減小，回流量降低。鍋爐低負荷運行時，考慮穩燃，應適當增加燃燒器二次風旋流強度。

Abstract： The influence of load variation on the recirculation zone of industrial boiler burned pulverized coal burner was experimentally studied. The results show that the length of recirculation zone decreases and the reflect flow rate decreases， with the decrease of the boiler load. When the boiler operates at low load， considering the steady combustion， the swirl intensity of the burner's secondary air should be increased properly.

關鍵詞： 煤粉工業鍋爐；燃燒器；鍋爐負荷；回流區

Key words： industrial boiler burned pulverized coal；burner；boiler load；recirculation zone

中圖分類號：TK223.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）17-0126-02

0 引言

近幾年，煤粉工業鍋爐由于其節能、環保等方面的優勢，得到越來越多的推廣和應用[1，2]。而煤粉工業鍋爐所配燃燒器則是決定整套鍋爐性能的關鍵設備[3]。

本文針對某一應用于煤粉工業鍋爐的燃燒器[4]，通過實驗的方法，研究鍋爐負荷變化對該燃燒器回流區大小及回流量的影響。

1 實驗系統

建立了1：1比例該燃燒器模型的冷態實驗臺，如圖1所示。

實驗時，保持燃燒器一次風、內二次風、外二次風噴口面積不變，同時保持鈍體高度和內二次風旋流強度不變，通過調整外二次風和內二次風風量，使得燃燒器在負荷變化時能保證燃燒器內煤粉燃燒所需空氣的過量空氣系數為1.2，具體實驗工況如表1所示。

2 結果與討論

2.1 回流區大小的影響

圖2為鍋爐負荷變化對燃燒器內回流區大小影響的實驗結果。實驗中，規定沿著氣流流動的方向為x軸正方向，與重力加速度垂直方向的反方向為y軸正方向，原點位于燃燒器一次風、內外二次風出口截面中心處。D代表燃燒器絕熱內筒的直徑，本實驗中為一固定值。

如圖2所示，當負荷由100%降低至75%時，由于內二次風風量的降低，回流區長度由1.6D減小至1.25D左右；當負荷繼續降低至50%時，回流區的寬度由于外二次風的取消而有所增加，但是回流區的長度進一步減小，僅為1.2D左右。

2.2 回流量的影響

本文中回流量Q的定義為：Q=2？仔urdr

式中：

Q—— 回流區內氣流的體積回流量/ m3·s-1；

u —— 回流區內氣流的回流速度/ m·s-1。

負荷變化對燃燒器回流量的影響，如圖3所示。圖中，不同負荷工況下，回流量沿著射流的方向，均呈現先急劇增加，接著變化平緩，然后急劇下降的趨勢。由于不同負荷工況下，一次風的風量和鈍體高度保持不變，且內二次風的旋流強度亦不變，因而沿著氣流射流方向在0.6D之前，三種負荷工況下的回流量基本一致；在x/D≥0.600，由于回流區減小（見圖2），導致負荷降低時回流量的減少，說明低負荷時，由于內二次風風量的減少，盡管其旋流強度保持不變，從燃燒器外回流至燃燒器內的氣流減小。

3 結論

煤粉工業鍋爐燃燒器低負荷運行時，為了引導更多的高溫煙氣回流至燃燒器絕熱內筒，以提高煤粉著火的穩定性，進而提高燃燒器的低負荷穩燃能力，需要通過增大二次風旋流強度的方法來實現，但是增大二次風旋流強度又會增加煤粉在絕熱內筒壁面結渣的可能性。

參考文獻：

[1]范瑋.煤粉工業鍋爐產業發展現狀及投資分析[J].潔凈煤技術，2012，18（4）：4-6，12.

[2]何海軍，李小炯.煤粉工業鍋爐的運行特點與經濟分析[J]. 潔凈煤技術，2013，19（4）：77-80.

[3]尚慶雨.我國煤粉工業鍋爐技術現狀及發展趨勢[J].煤炭科學技術，2016，44（1）：201-206.

[4]池作和，丁守寶，成德芳，等.具有自穩能力的三級配風低NOx煤粉燃燒器：中國，200910101889.1 [P].2011-02-02.