空气分级燃烧炉膛壁面温度分布研究论文.pdfVIP

中国工程热物理学会 燃烧学 学术会议论文 编号：084020 空气分级燃烧炉膛壁面温度分布研究 1，2 1 1 李森 ，徐通模 ，惠世恩 1 西安交通大学 能源与动力工程学院 陕西 西安 710049 2中国科学院 力学研究所 北京 100190 (Tel: 010 Email: liisen@163.com) 摘要：本文在 1MW 切向燃烧煤粉炉试验台上进行了空气分级燃烧试验，研究了空气分级燃烧时炉膛 壁面温度分布规律。试验结果表明，在空气分级燃烧时主燃区壁面温度分布相对于炉壁中心位置呈左 右不对称分布，炉壁最高温度大致出现在旋转气流的上游，壁面温度分布不均匀系数为 0.244；燃尽区 下部壁面温度分布也呈不对称分布，最高温度出现在旋转气流的下游，壁面温度分布不均匀系数为 0.106；燃尽区上部壁面壁面温度分布分布均匀。 关键词：空气分级；壁面温度 ；OFA 0 前言 炉内空气分级燃烧是一种有效的低 NOx 燃烧技术，其基本原理是将燃烧所需空气分 两阶段完成：第一阶段将炉内燃烧所需要的总空气量的 70%～90%从主燃烧器供入炉内, 第二阶段把燃烧所需剩余的空气( 称之为燃尽风)从炉膛上部送入。燃尽风（over-fire air ） OFA 送入位置所处的炉膛横截面可以看作是主燃区和燃尽区的分界面，炉膛下部区域称 之为主然区，上部称之为燃尽区[1, 2 ]。主燃区燃烧处于贫氧气氛（即还原气氛），该区 过量空气系数（air stoichiometric ratio ）SR1 小于 1，抑制NOx 生成；第二阶段把燃烧所 需剩余的空气( 称之为燃尽风)从炉膛上部送入，该区称之为燃尽区，该区过量空气系数 （air stoichiometric ratio ）SR2 大于 1，燃烧处于氧化气氛，使得燃料燃尽。 由空气分级降低NOx 原理可知，炉内空气分级依靠控制炉内燃烧气氛和降低火焰中 心温度达到降低 NOx 排放的目的，这必然影响炉内温度场的分布，从而影响了炉膛壁面 的热负荷分布。在电站锅炉实际运行中，炉膛壁面热负荷分布对受热面安全运行有很重 要的影响。过高的壁面热负荷会使得受热面内传热恶化，同时壁面热负荷沿炉膛宽度方 向分布不均匀也会使受热面内工质水动力循环不稳定[3]。在空气分级燃烧时，炉膛主燃 区处于还原气氛，热负荷高的壁面处易结焦，这些直接影响到受热面安全运行。因此， 在空气分级试验中，研究炉膛壁面温度分布有很重要的现实意义，为实际锅炉设计和实 际运行提供一定的指导。本文在 1MW 切圆燃烧煤粉炉试验台上进行了空气分级燃烧试 验研究，关于 NOx 脱除试验结果可参见文献[4]，这里主要研究了空气分级燃烧时炉膛 壁面温度分布规律。 1试验系统 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ Port 1 Port 2 Port 3 m m 0 Port 4 0 2 ⑦ ⑧ 4