小型煤粉锅炉旋流燃烧器冷态试验研究

发布时间：2017-09-24 03:02

  本文关键词：小型煤粉锅炉旋流燃烧器冷态试验研究

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【摘要】：我国的能源消耗以煤炭为主且效率低下,同时煤炭燃烧产生大量的氮氧化物、二氧化硫和粉尘等固体污染物。冬季我国北方需要供暖,降低单体容量较小、分布广泛的供暖锅炉的污染物排放是节能减排和改善环境的重要努力方向之一。S市计划把低效高污染的链条供暖锅炉改造成高效低污染的煤粉供暖锅炉。德国GTK集团和法国皮拉德公司联合提供了四种改造方案,方案一是拆除锅炉的链条,加装煤粉燃烧器,还需要将炉拱上方的设备全部上移腾出燃烧器着火的空间;方案二是拆除锅炉的链条,加装煤粉燃烧器,不改变其他的设备,但需防止炉膛底部漏风并加装耐火材料;方案三是在炉膛链条的两侧加装煤粉燃烧器并需要重新进行设计计算;方案四是将锅炉的链条和炉拱全部取出,在炉膛底部加装天然气燃烧器。用户考虑供暖锅炉长时间低负荷运行的特点和供暖行业日负荷变化率高的现实,选择了第三个改造方案。本课题是为项目实施单位T宝成锅炉厂设计符合要求的工业供暖煤粉锅炉旋流燃烧器,并通过该燃烧器的冷态模化实验,验证设计的合理性。考虑到改造锅炉炉膛容积有限的现实和所选劣质煤粉的燃烧特性,这需要保证煤粉颗粒在锅炉的停留足够时间大于2s,保证煤粉气流不冲刷对面的水冷壁,所以火炬长度不能超过5.8m,同时还应具有较大的回流区,以保证煤粉气流稳定燃烧。本课题首先设计了满足上述要求的旋流燃烧器,设计内容包括:旋流燃烧器的热力计算设计、燃烧器的结构计算及燃烧器出口扩口的设计。除形成加工图纸外,还加工了燃烧器以备实验测试使用。然后设计并建造了旋流燃烧器冷态模化试验台,包括其测量系统和控制系统。而后进行了27种工况的流场观察,选择其中混合和扰动较好的8种工况的空气动力场进行测试。最后通过对比,选出最佳的一二次风的扩口角度为13°、一次风的速度为16m/s、二次风的速度为21m/s。在此最佳结构参数和工况下,计算出煤粉气流在锅炉的停留时间约为2.125s,火焰长度约为5.3m,测量出中心回流区长度约为2m(为5倍二次风管直径)径向距离约为0.7m(为1.5倍二次风管直径),最大回流速度约为6m/s。说明,所设计的旋流煤粉燃烧器满足T宝成锅炉厂的需求。
【关键词】：旋流燃烧器 燃烧器设计 试验台搭建 冷态试验 空气动力场
【学位授予单位】：沈阳工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK229.63
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-15
• 主要符号表15-16
• 1.绪论16-26
• 1.1 选题的背景16-17
• 1.2 链条炉改煤粉炉技术现状17-19
• 1.3 旋流煤粉燃烧器技术现状19-25
• 1.4 研究内容25-26
• 2 燃烧器设计26-47
• 2.1 方案选择及设计要求26-33
• 2.2 煤粉性质33-46
• 2.2.1 原始材料33-34
• 2.2.2 燃烧器的热力计算34-38
• 2.2.3 燃烧器的结构计算38-42
• 2.2.4 综合计算结果42-44
• 2.2.5 燃烧器扩口44-46
• 2.3 本章小结46-47
• 3 冷态模化理论47-55
• 3.1 冷态模化简介47-48
• 3.2 相似与模化48-54
• 3.2.1 相似理论48-50
• 3.2.2 相似性条件50
• 3.2.3 常用相似准则数50-52
• 3.2.4 自模区52-54
• 3.3 本章小结54-55
• 4 实验室燃烧器试验台及试验系统55-69
• 4.1 实验目的55-56
• 4.2 试验系统56-57
• 4.3 燃烧器进风侧设备57-65
• 4.3.1 风机的选择及布置57-59
• 4.3.2 管道的联接59-60
• 4.3.3 电缆种类及选型60-61
• 4.3.4 风机断路器的选择61-62
• 4.3.5 平衡流量计62-65
• 4.4 燃烧器试验测量侧设备65-67
• 4.4.1 Testo416风速仪速度测量设备65-66
• 4.4.2 测点的布置及三维位移坐标架66
• 4.4.3 飘带示踪装置66-67
• 4.5 试验测量步骤67-68
• 4.6 本章小结68-69
• 5.实验结果综合分析69-83
• 5.1 燃烧器速度分布69
• 5.2 燃烧器空气动力场特征69-81
• 5.2.1 燃烧器出口速度分布特点70
• 5.2.2 轴向速度分布70-73
• 5.2.3 旋流强度对燃烧器出口射流特性的影响73-75
• 5.2.4 扩口角度对燃烧器出口射流特性的影响75-79
• 5.2.5 一二次配风比对燃烧器出口射流特性的影响79-81
• 5.3 飘带示踪结果81
• 5.4 本章小结81-83
• 6.结论与展望83-85
• 6.1 结论83
• 6.2 展望83-85
• 参考文献85-90
• 附录A 实际测得工况空气动力场数据90-96
• 附录B 燃烧器出口速度图形96-102
• 附录C 燃烧器出口飘带图片102-104
• 攻读期成果104-105
• 致谢105-107
• 作者简介107-108

【参考文献】

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1 成lms，

本文编号：908962