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富氧喷煤大功率燃烧装置的研究

葛立业  李永镇  
【摘要】:国内外资料表明,煤粉燃烧装置发展非常迅速,钝体稳燃装置、大速差燃烧装置、驻涡燃烧装置(为钝体燃烧装置的改进型),都已广泛或正在用于锅炉燃烧方面,所有这些燃烧装置不外乎靠烟气回流而稳定燃烧。近年来中国科学院力学研究所发明的扁平射流煤粉燃烧装置,它除了具有良好的火焰稳定能力外,还具有良好的不结渣性能。曾被德国、美国、中国采用的液排渣旋风炉因其回流区的存在而具有强化燃烧的特点,这方面已越来越多地受到科学工作者的重视。此外,射流对冲装置亦具有强化粉煤燃烧的作用。随着富氧喷煤技术的发展,日本古川武等人开发含氧-煤燃烧器的高炉风口,很有特色,值得消化、借鉴。高炉风口煤粉燃烧已具备了大速差燃烧装置的特点,而射流对冲燃烧装置结渣很严重,扁平射流燃烧装置在高炉风口的安装受到一定的限制。燃煤旋风燃烧器亦存在结渣问题,有待进一步开发研究。为了进一步强化高炉风口区的煤粉燃烧,我们设计了有别于古川武等人含氧-煤粉燃烧的新型燃烧装置,即把风口直吹管部分改为新型燃烧器,高富氧的热风通过多孔的碗型曲面与煤粉充分混合燃烧,燃烧产物进入炉内后进一步作用变化。含碗型氧-煤粉燃烧装置具有如下特点。①细流交叉,即在碗型曲面上开有若干个φ5mm的孔,高富氧的热风经过这些小孔后与煤粉均匀混合,这样可以防止流股同化。②热风骤然加速。一般风口风速为100 m/s,加速后将提高到250 m/s左右,这样一来高速气流对煤粉的穿插、扰动作用将大大加强。③全部热风与煤粉充分混合。正常喷煤时仅有一部分热风与煤粉充分混合,该装置将是全部热风与煤粉的充分混合,因此可以大大改善热风与煤粉之间的传热传质条件,大大提高氧的利用程度。同时,还设计了带稳燃环的双枪氧煤燃烧器。通过对试验结果的计算分析,对于含碗型氧煤枪燃烧装置,与基准态相比,经折算,当喷煤量220kg/t时其燃烧率达70.76%,对于含稳燃环双枪氧煤燃烧器,与基准态相比经折算为喷煤量210kg/t时,其燃烧率达79.48%。

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