W火焰锅炉旋流燃烧器叶片倾角对单相流动及燃烧的影响

论文摘要

随着国民经济快速发展,我国对电力需求迅速增长,燃用贫煤、无烟煤电站容量剧增。W火焰锅炉采用了长火焰、分级送风、煤粉浓缩等技术手段,非常适用于大型燃用贫煤、无烟煤机组。目前我国已投用了50多台W火焰电站锅炉,积累了不少实际运行经验,但对该锅炉尚缺深入的研究,而对带旋流燃烧器W火焰锅炉的还很少。针对某电厂燃无烟煤W火焰锅炉,根据模化原理设计了一个燃烧器冷态试验台,通过飘带示踪法和温度示踪法进行冷态燃烧器流场结构试验和一二次风混合特性试验,结合热态满负荷工业试验数据,分析了该型锅炉及其燃烧器的特性。冷态流场结构试验得出内外二次风叶片倾角和风量变化,对燃烧器射流扩展角和回流区的影响规律。倾角越大、风量越大时,射流扩展角也越大;外二次风叶片倾角增大,扩展角呈指数增长;而内二次风叶片倾角与二次风量对扩展角的影响较小。角部回流也随扩展角增大而增大。内二次风叶片倾角40°,当外二次风叶片倾角小于等于45°时,燃烧器射流没有中心回流区。从一二次风混合特性试验得知,一二次风径向混合速度远大于轴向混合速度,但径向混合速度在轴线方向呈指数衰减;外二次风叶片倾角越大,一次风扩展范围越大,内二次风叶片倾角对一次风扩展范围影响不大,二次风风量越大一次风扩展范围越小。热态满负荷工业试验表明,分级风开度越大、叶片倾角越小火焰下射越深,该型锅炉燃烧器的设计需要综合考虑动量和旋流强度的影响;综合考虑燃尽效果、炉膛结渣风险、NOx排放、灰斗与喉口安全等因素,分级风开度调到15%和25%之间为宜,内二次风叶片倾角应小于53°,外二次风叶片倾角置于32.5°附近为佳。该型W火焰锅炉与其他W火焰锅炉相比具有较低的NOx排放。分级风对燃烧效率的影响较小,但对组织流场、控制火焰具有重要作用;内外叶片倾角对其燃烧效率的影响比较明显。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 W火焰锅炉的主要特点
• 1.1.2 带旋流燃烧器W火焰锅炉的特点
• 1.2 国内外W火焰锅炉研究进展
• 1.3 本文的研究目的及内容
• 1.4 本章小结
• 第2章 W火焰锅炉所用旋流燃烧器模化及测量方法
• 2.1 所研究锅炉和燃烧器简介
• 2.1.1 W火焰锅炉简介
• 2.1.2 锅炉满负荷运行燃烧器风量校核
• 2.2 试验台模化基本原理
• 2.3 试验台模化设计
• 2.3.1 模化动量和动量比计算
• 2.3.2 试验系统及流量控制系统设计
• 2.4 本章小结
• 第3章 旋流燃烧器流场结构试验研究
• 3.1 试验研究内容及工况安排
• 3.2 试验结果分析
• 3.2.1 开启不同喷口的流场结构
• 3.2.2 外二次风叶片倾角对流场结构的影响
• 3.2.3 内二次风叶片倾角对流场结构的影响
• 3.2.4 不同二次风量下的流场结构
• 3.2.5 旋流燃烧器在W火焰锅炉中的射流特性
• 3.3 本章小结
• 第4章 燃烧器一、二次风混合特性试验研究
• 4.1 试验内容
• 4.1.1 试验内容及工况安排
• 4.1.2 试验设备简介
• 4.1.3 试验相关参数
• 4.2 试验结果分析
• 4.2.1 外二次风叶片倾角对混合特性的影响
• 4.2.2 内二次风叶片倾角对混合特性的影响
• 4.2.3 不同二次风量对混合特性的影响
• 4.2.4 燃烧器在W火焰锅炉运行中的混合特性
• 4.3 本章小结
• 第5章 带旋流燃烧器W火焰锅炉热态工业试验
• 5.1 试验内容
• 5.1.1 试验内容及工况安排
• 5.2 试验结果分析
• 5.2.1 分级风对燃烧状况的影响
• 5.2.2 内二次风叶片倾角对燃烧状况的影响
• 5.2.3 外二次风叶片倾角对燃烧状况的影响
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢