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臥式生物質燃燒機的研究
文中對四角布置的臥式生物質燃燒機進行了試驗研究和理論分櫪j并與WR燃燒器進行了對比性研究。結果表明：臥式濃淡燃燒器比WR燃燒器的著火提前、著火穩定性的調節范圍更寬廣。同日寸．深入分析了生物質燃燒機穩定著火的機理，對最 佳生物質粉濃度進行了定量分析，計算結果與本試驗數據的偏差為17.4%。
臥式濃淡燃燒器具有良好的低負荷著火穩定性、防止結渣和高溫腐蝕以及低NO。排放特性，因而應用廣泛。但到目前為止，對臥式濃淡燃燒器的基礎研究數據尚不足[1]，本文對臥式濃淡燃燒器進行了深入的研究，并與相同噴口戴面和相同結構尺寸的WR燃燒器進行了對比性分析。
2試驗簡介
圖1是1MW的鍋爐試驗臺系統圖。鍋爐的爐膛是向下布置的，爐膛橫截面尺寸為770 mmX 630mm，高度為4200mm。臥式濃淡燃燒器和WR燃燒器如圖2所示。試驗采用宜賓無煙生物質，生物質質資料如表1所示。對于爐膛的高度，以橫截面的當量直徑為基準進行了無量綱化，基準取燃燒器一次風的噴口中心。爐膛溫度用鉑銠鉑熱電偶測量，數據由計算機通過IMP板采集，濃淡燃燒器的富燃料生物質粉氣流的生物質粉濃度與淡燃料生物質粉氣流的生物質粉濃度之比定義為濃淡燃燒器的生物質粉濃度濃淡比（簡稱濃淡比）。
3試驗結果與分析[1】
圖3是臥式濃淡燃燒器燃燒宜賓無煙生物質時，在不同的濃淡比條件下爐膛中心的煙氣溫度沿高度的分布曲線。從圖上可以看出，當一次風的濃淡比從1.1增大到4. 92，爐膛中心火焰溫度以及爐膛中燃燒器區域的溫度臥式隨之增大，并達到最 大值，然后，隨著濃淡比繼續增大到6. 08，爐膛的火焰中心溫度以及爐膛的溫度臥式都降低了
富燃料生物質粉氣流的生物質粉濃度與爐膛火焰中心溫度的關系如圖4所示，從圖上看出，臥式濃淡燃燒器的富燃料生物質粉氣流的生物質粉濃度為1. 03 kg/ k9(C/A)時，爐膛的火焰中心溫度為最 高。分，因此，水平濃淡燃燒生物質粉濃度的關系器的著火以及爐膛中的溫度分布主要是由它的富燃料生物質粉氣流決定的。隨著濃淡比的增加，即富燃料生物質粉氣流的生物質粉濃度增加，在富燃料生物質粉氣流的著火區域，一方面是揮發分的濃度也在增加，生物質粉氣流的著火溫度就降低‘p 5]，生物質粉氣流的著火熱需求有臧小的趨勢；另一方面是富燃料生物質粉氣流中生物質粉量的增加，生物質粉氣流的著火熱需求有增大的趨勢。這兩種因素的共同作用就使得其在某一生物質粉濃度時，生物質粉氣流的著火熱需求為最小，生物質粉氣流的著火點離噴口最近，爐膛的溫度臥式最 高，該生物質粉濃度就稱為臥式濃淡燃燒器富燃料生物質粉氣流的最 佳生物質粉濃度，此時的濃淡比就是臥式濃淡燃燒器的最 佳濃淡比。
通過試驗與分析，u臥式濃淡燃等燒器的最 佳主濃淡 比萎4. 92，臥式濃淡燃燒器富燃料生物質粉氣流的最 佳生物質粉濃度1. 03 kg/ kg
圖6是WR燃燒器燃燒宜賓無煙生物質時爐膛中心煙氣溫度沿高度的分布與濃淡比之間的關系曲線。WR燃燒器的富燃料生物質粉氣流的生物質粉濃度與爐膛火焰中心溫度的關系如圖7所示。
根據與 1200臥式濃淡燃，燒器相類似豳的分析和試. 1100驗可知，箋WR燃燒器的最 佳濃淡 1000比為4. 68，它的富燃料生物質粉氣流的 粉濃度的關系最 佳生物質粉濃度為1. 02 kg/ k9(C/A)。
在WR燃燒器試驗的各個工況下，由于爐膛溫度臥式相對較低，著火點相對推遲，對于濃淡比為2. 16和6.08的工況，爐內溫度分布顯示出燃燒已處子不正常狀況即WR燃燒器對濃淡比敏 感。
對比圖4和圖6，進一步發現在相同的試驗條件下，(1)臥式濃淡燃燒器的爐膛溫度臥式比WR第1期安恩科等．臥式生物質燃燒機的研究 。39。燃燒器的爐膛溫度臥式要高100℃左右；(2)臥式濃淡燃燒器的爐膛火焰中心位置，在最 佳生物質粉濃淡比運行日寸，無量綱高度為Q 583，在遠離最 佳生物質粉濃淡比運行時，無量綱高度為0. 965;而WR燃燒器的爐膛火焰中心位置，在最 佳生物質粉濃淡比運行日寸，無量綱高度為Q 965;在遠離最 佳生物質粉濃淡比運行時，無量綱高度大于Q 965。
這是因為，對于一次風富燃料噴口，一方面臥式濃淡燃燒器的噴口高度是WR燃燒器噴口高度的2倍多，富燃料射流與高溫煙氣的卷吸量向火側大于背火側，而且向火側所特有的上游旋轉火球對富燃料射流的沖擊混和對著火熱的貢獻很大，所以，富燃料射流與高溫煙氣的熱交換速度，臥式濃淡燃燒器的比WR燃燒器的較大；另一方面，臥式濃淡燃燒器的噴口寬度不及WR燃燒器噴口寬度的一半，所以，在橫向、臥式濃淡燃燒器富燃料射流的軸線濃度，臥式濃淡燃燒器的比WR燃燒器的衰減快，即質量交換強烈。
4最 佳生物質粉濃度的定量分析
生物質粉氣流的著火熱Q/:
Q/=所女（Ck+ tj-Ce）（死 To） (1)
生物質粉氣流的生物質粉濃度與著火溫度的關系參照文獻[4]，由絕熱系統中生物質粉氣流的燃燒給出。
釋熱‘5]由T式決定
D1(0)一∥( r+eu0) (2)
散熱由下式決定
D2(e)一(eOOB)/0 (3)
式中：e—RT/E無量綱溫度，E為生物質的活化能，R-氣體常數，OOB -生物質粉著火時的氣體無量綱溫度；生物質粉濃度（kg。。．k嘶1 J圖7著火熱與生物質粉濃度的關系
r一ko/d，ko-生物質的動力常數，僅一空氣質量交換系數；
0一Rqu/ (ECp)無量綱折算發熱量，q-對應1摩爾空氣生物質的發熱量，弘一生物質粉濃度，Cp-空氣比熱；
在穩定工況下：
Ol(e)一02(e)(4)
當生物質粉氣流到達著火狀態時：
d(D1(e))／de—d(02(O》/d0 (5)
對式(1)、(4)、(5)聯立求解，就可得到生物質粉氣流的著火溫度與生物質粉濃度的關系。本文對宜賓無煙生物質的燃燒進行了計算，計算參數參照文獻[6]，計算結果如圖7所示。該計算結果也證明了濃淡燃燒器富燃料生物質粉氣流的最 佳生物質粉濃度的存在。對宜賓無煙生物質、其最 佳生物質粉濃度的計算值為0. 85 kg/ kg( C/A)左右。
此值與宜賓無煙生物質最 佳生物質粉濃度的試驗結果偏差為17.4%。
5結論
在本文的試驗條件下：
(1)臥式濃淡燃燒器的爐膛溫度臥式明顯提高臥式濃淡燃燒器比W燃燒器的著火提前；
文中對四角布置的臥式生物質燃燒機進行了試驗研究和理論分櫪j并與WR燃燒器進行了對比性研究。結果表明：臥式濃淡燃燒器比WR燃燒器的著火提前、著火穩定性的調節范圍更寬廣。同日寸．深入分析了生物質燃燒機穩定著火的機理，對最 佳生物質粉濃度進行了定量分析，計算結果與本試驗數據的偏差為17.4%。
臥式濃淡燃燒器具有良好的低負荷著火穩定性、防止結渣和高溫腐蝕以及低NO。排放特性，因而應用廣泛。但到目前為止，對臥式濃淡燃燒器的基礎研究數據尚不足[1]，本文對臥式濃淡燃燒器進行了深入的研究，并與相同噴口戴面和相同結構尺寸的WR燃燒器進行了對比性分析。
2試驗簡介
圖1是1MW的鍋爐試驗臺系統圖。鍋爐的爐膛是向下布置的，爐膛橫截面尺寸為770 mmX 630mm，高度為4200mm。臥式濃淡燃燒器和WR燃燒器如圖2所示。試驗采用宜賓無煙生物質，生物質質資料如表1所示。對于爐膛的高度，以橫截面的當量直徑為基準進行了無量綱化，基準取燃燒器一次風的噴口中心。爐膛溫度用鉑銠鉑熱電偶測量，數據由計算機通過IMP板采集，濃淡燃燒器的富燃料生物質粉氣流的生物質粉濃度與淡燃料生物質粉氣流的生物質粉濃度之比定義為濃淡燃燒器的生物質粉濃度濃淡比（簡稱濃淡比）。
3試驗結果與分析[1】
圖3是臥式濃淡燃燒器燃燒宜賓無煙生物質時，在不同的濃淡比條件下爐膛中心的煙氣溫度沿高度的分布曲線。從圖上可以看出，當一次風的濃淡比從1.1增大到4. 92，爐膛中心火焰溫度以及爐膛中燃燒器區域的溫度臥式隨之增大，并達到最 大值，然后，隨著濃淡比繼續增大到6. 08，爐膛的火焰中心溫度以及爐膛的溫度臥式都降低了
富燃料生物質粉氣流的生物質粉濃度與爐膛火焰中心溫度的關系如圖4所示，從圖上看出，臥式濃淡燃燒器的富燃料生物質粉氣流的生物質粉濃度為1. 03 kg/ k9(C/A)時，爐膛的火焰中心溫度為最 高。分，因此，水平濃淡燃燒生物質粉濃度的關系器的著火以及爐膛中的溫度分布主要是由它的富燃料生物質粉氣流決定的。隨著濃淡比的增加，即富燃料生物質粉氣流的生物質粉濃度增加，在富燃料生物質粉氣流的著火區域，一方面是揮發分的濃度也在增加，生物質粉氣流的著火溫度就降低‘p 5]，生物質粉氣流的著火熱需求有臧小的趨勢；另一方面是富燃料生物質粉氣流中生物質粉量的增加，生物質粉氣流的著火熱需求有增大的趨勢。這兩種因素的共同作用就使得其在某一生物質粉濃度時，生物質粉氣流的著火熱需求為最小，生物質粉氣流的著火點離噴口最近，爐膛的溫度臥式最 高，該生物質粉濃度就稱為臥式濃淡燃燒器富燃料生物質粉氣流的最 佳生物質粉濃度，此時的濃淡比就是臥式濃淡燃燒器的最 佳濃淡比。
通過試驗與分析，u臥式濃淡燃等燒器的最 佳主濃淡 比萎4. 92，臥式濃淡燃燒器富燃料生物質粉氣流的最 佳生物質粉濃度1. 03 kg/ kg
圖6是WR燃燒器燃燒宜賓無煙生物質時爐膛中心煙氣溫度沿高度的分布與濃淡比之間的關系曲線。WR燃燒器的富燃料生物質粉氣流的生物質粉濃度與爐膛火焰中心溫度的關系如圖7所示。
根據與 1200臥式濃淡燃，燒器相類似豳的分析和試. 1100驗可知，箋WR燃燒器的最 佳濃淡 1000比為4. 68，它的富燃料生物質粉氣流的 粉濃度的關系最 佳生物質粉濃度為1. 02 kg/ k9(C/A)。
在WR燃燒器試驗的各個工況下，由于爐膛溫度臥式相對較低，著火點相對推遲，對于濃淡比為2. 16和6.08的工況，爐內溫度分布顯示出燃燒已處子不正常狀況即WR燃燒器對濃淡比敏 感。
對比圖4和圖6，進一步發現在相同的試驗條件下，(1)臥式濃淡燃燒器的爐膛溫度臥式比WR第1期安恩科等．臥式生物質燃燒機的研究 。39。燃燒器的爐膛溫度臥式要高100℃左右；(2)臥式濃淡燃燒器的爐膛火焰中心位置，在最 佳生物質粉濃淡比運行日寸，無量綱高度為Q 583，在遠離最 佳生物質粉濃淡比運行時，無量綱高度為0. 965;而WR燃燒器的爐膛火焰中心位置，在最 佳生物質粉濃淡比運行日寸，無量綱高度為Q 965;在遠離最 佳生物質粉濃淡比運行時，無量綱高度大于Q 965。
這是因為，對于一次風富燃料噴口，一方面臥式濃淡燃燒器的噴口高度是WR燃燒器噴口高度的2倍多，富燃料射流與高溫煙氣的卷吸量向火側大于背火側，而且向火側所特有的上游旋轉火球對富燃料射流的沖擊混和對著火熱的貢獻很大，所以，富燃料射流與高溫煙氣的熱交換速度，臥式濃淡燃燒器的比WR燃燒器的較大；另一方面，臥式濃淡燃燒器的噴口寬度不及WR燃燒器噴口寬度的一半，所以，在橫向、臥式濃淡燃燒器富燃料射流的軸線濃度，臥式濃淡燃燒器的比WR燃燒器的衰減快，即質量交換強烈。
4最 佳生物質粉濃度的定量分析
生物質粉氣流的著火熱Q/:
Q/=所女（Ck+ tj-Ce）（死 To） (1)
生物質粉氣流的生物質粉濃度與著火溫度的關系參照文獻[4]，由絕熱系統中生物質粉氣流的燃燒給出。
釋熱‘5]由T式決定
D1(0)一∥( r+eu0) (2)
散熱由下式決定
D2(e)一(eOOB)/0 (3)
式中：e—RT/E無量綱溫度，E為生物質的活化能，R-氣體常數，OOB -生物質粉著火時的氣體無量綱溫度；生物質粉濃度（kg。。．k嘶1 J圖7著火熱與生物質粉濃度的關系
r一ko/d，ko-生物質的動力常數，僅一空氣質量交換系數；
0一Rqu/ (ECp)無量綱折算發熱量，q-對應1摩爾空氣生物質的發熱量，弘一生物質粉濃度，Cp-空氣比熱；
在穩定工況下：
Ol(e)一02(e)(4)
當生物質粉氣流到達著火狀態時：
d(D1(e))／de—d(02(O》/d0 (5)
對式(1)、(4)、(5)聯立求解，就可得到生物質粉氣流的著火溫度與生物質粉濃度的關系。本文對宜賓無煙生物質的燃燒進行了計算，計算參數參照文獻[6]，計算結果如圖7所示。該計算結果也證明了濃淡燃燒器富燃料生物質粉氣流的最 佳生物質粉濃度的存在。對宜賓無煙生物質、其最 佳生物質粉濃度的計算值為0. 85 kg/ kg( C/A)左右。
此值與宜賓無煙生物質最 佳生物質粉濃度的試驗結果偏差為17.4%。
5結論
在本文的試驗條件下：
(1)臥式濃淡燃燒器的爐膛溫度臥式明顯提高臥式濃淡燃燒器比W燃燒器的著火提前；
(2)臥式濃淡燃燒器對濃淡比的變仳不敏 感，水平濃淡燃燒器比寬調節比WR燃燒器穩定著火的范圍更寬廣。
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