一种强湍动形燃烧火焰的火床炉炉拱设计新方法.pptVIP

西安交通大学 热能工程系 一种强湍动?形燃烧火焰的火床炉炉拱设计新方法 西安交通大学 惠世恩 徐通模 摘 要 本文在试验研究的基础上，根据燃烧空气动力学及流体力学原理，提出了组织强湍动?形燃烧火焰的火床炉炉拱设计新方法。按空气动力学及动量合成法计算前后拱的合成动量应交在前拱直段的2／3～4／5范围内，与前拱直段的交角≥l10?时，前后拱的搭配是适宜的，实验和数值模拟证明这时可以形成?形火焰。 炉拱的作用及设计 炉拱的作用 改善着火条件 提高燃烧效率 改善火焰充满度，强化传热 火床炉存在的问题 存在的问题 劣质煤的燃烧 片面追求过低而长的炉拱引起冒正压 炉拱的设计 炉拱的设计－本文率先提出的?形燃烧火焰的火床炉炉拱设计新方法 高温火焰在前拱的导向下直接冲刷新煤层 ?形火焰在前拱区形成强湍动的大回流区 ?形火焰可封锁细小灰粒，增加烟气行程，改善火焰充满度 ?形燃烧火焰的设计计算 ⑴合成动量方向角γ的计算 首先确定各风室的配风比，然后计算后拱区出口动量 I1及垂直上升气流动量I2，按矢量合成法则确定合成动量I及方向角γ。 后拱出口气流动量流率 式中，I1－后拱出口气流动量流率，[N]，方向为后拱倾角α； A1－后拱出口流通截面积，[m2]； Q1－后拱出口气流的流量，[m3/s]； w1－后拱出口的烟气平均流速，[m/s]； ρ－气体密度，[kg/m3]。 后拱出口气流的动量I1在水平和垂直方向上的分量分别为： I1x=I1cos α I1y=I1sin α 前拱气流动量流率 前拱设计的依据及动量流率计算应根据燃料的特性保证燃料入炉后的预热、干燥及开始着火阶段处于前拱的覆盖之下。前拱高度H与倾角?的确定应使总上升烟气流有2／3以上的烟气量在前拱的导流作用下产生向下的?大回流。其动量流率I2的计算式为： 合成动量 合成动量 合成动量角 其中，Ix=I1x Iy=I2+I1y ?形燃烧火焰的设计计算 ⑵总动量流率在前拱上的作用点K及交角?的确定 总动量流率的方向线应交于前拱上，其交点K的长度 Lk应＝(2／3～4／5)LD。为使合成气流经前拱导流至少有2／3的烟气量产生?大回流，根据冷态试验及理论计算可知，必须保证 ? ≥ 110?。 ?形火焰炉拱设计示意图 计算结果与试验结果的比较 如图是按 SHL6.5－25AC锅炉组织的冷态模拟试验炉内空气动力工况图。试验中五个风室的配风比例分别为10％、20％、35％、25％和10％。根据示踪观察，主气流充满程度约为(7O一75)％。按动量法计算，合成动量方向角?为16.3?，合成动量与前拱的交角为133.7?，K点作用在前拱的2／3以内。 数值模拟结果 α形燃烧火焰炉拱的工业应用 本设计方法对于一般的链条炉、水平往复式炉只要按照前述方法进行设计就可形成炉内的?形燃烧火焰。对有二次风的火床炉，在考虑二次风的动量后，该方法仍然适用。 本方法从1988年开始先后在湘潭锅炉厂、长沙锅炉厂、陕西渭南锅炉厂、山东烟台锅炉厂2t／h～10t／h锅炉的设计中得到了应用，燃用了Vr＝3.65％的无烟煤、贫煤和Ⅰ、Ⅱ类烟煤，锅炉效率普遍比国家标准规定值提高5％以上，锅炉原始烟尘浓度最低的为1000 mg／m3。 结 论 ⑴理论分析、实验室研究及工业应用表明，按照动量法设计炉拱和组织?形燃烧火焰是炉拱设计的一种新的有效方法，它可以改善着火和燃尽条件，提高燃烧效率，减少飞灰带出量，减轻环境粉尘污染。 ⑵是否能在炉内形成?形燃烧火焰的关键是合成动量与前拱的交点K的位置以及 ?角的大小，后拱出口动量的大小与后拱的形状对组织炉内空气动力工况有显著影响。 西安交通大学 热能工程系 * 西安交通大学 热能工程系 * 西安交通大学 热能工程系 *