生物質燃燒機內空氣動力場的實驗研究

    為了考查生物質燃燒機的空氣動力特性，對實際燃燒機進行了流場測定．從燃燒空氣動力學角度對實驗結果進行了分析．結果表明，切向速度分布由于壁面粗糙度的影響而偏離模型情況；壁面粗糙度和二次風弱旋流造成了雙環形回流的軸向速度分布，有利于生物質的著火和火焰穩定．

    開發和應用生物質是工業爐窯以煤代油和充分利用煤炭資源的有效途徑，目前生物質的燃燒裝置大多采用噴流床或管式爐[-，2]．這些燃燒設備中生物質的燃燒均屬于火炬燃燒，其空氣動力工況對生物質的著火和穩定燃燒不甚有利，且由于氣流與燃料的混合程度和燃燒強度不是很高，很難達到生物質的高效燃燒，筆者設計研制了一種燃燒機，采用旋轉的霧化空氣及二次風，使室內氣流強烈旋轉從而造成高溫氣體回流，不斷補充點火熱源，這種燃燒機對生物質的著火和穩定燃燒起了很大作用C3J，在較低的窒氣過剩系數下燃燒效率就可達到99%以上[4]．本文對燃燒器進行了冷態流場測定，從燃燒空氣動力學角度進行了分析討論，對實際旋風室的空氣動力場及其規律有了深入的了解．

2實驗裝置與方法

    圖l為所設計的旋風筒及冷態測試裝置示意圖，一次空氣經霧化噴嘴從軸向引入旋風室，二次風由兩個相對180。布置的切向風口引入．旋風室底部設一圓臺形煙氣出口，形成底部環室．旋風室內襯為重質高鋁混凝土加鎂砂搗制而成。

    由于切向二次風射流受到筒壁的約束，在沿簡體軸線方向流動的被迫作旋轉運動，而氣流在徑向上的遷移分量很小，僅在筒體的個別部位才有較明顯的徑向速度值．一般在旋風室空氣動力場的研究中，氣流徑向遷移速度予以忽略，僅側重于切向和軸向速度場C5J．本實驗僅測平面流場．測量采用東方汽輪機廠制造的三孔圓柱探針，其直徑為4 mm，對測點的流動干擾很小，具有較大的方向靈敏性，且操作、計算簡便可靠，測量精度與激光多普勒風速儀相近C6J．

2.2測試方法

    本實驗在旋風筒徑向上選取5個測點．測量時探針分別伸入室內5，25，45，65及85mm，對應的測點的無因次半徑r/Ro分別為0.94，0.71，0.47，0.24和0．通過對高度上4個不同截面的各測點的測量，即可獲得燃燒機內的流場分布．截面位置以無斛次距離Z（與噴嘴出口距離／總長）表示，4個截面自上到下的無因次距離分別為0.25，0.50，0.75，1.00．

    冷態實驗中可調節的工況參數有風量和一二次風的比例．由于生物質的燃燒對空氣過剩系數的變化不如煤粉那么敏感；水蒸氣與碳氣化反應的存在，使總的燃燒過程對氧的依賴性不大，且空氣量的多少并不影響空氣動力場的變化規律，對煤漿量在40--80kg／h的范圍空氣過剩系數禮選宅在0 .60-0.85之間，一次風率Fi在is-90%范圍內．分別對采用旋流數S為0，0.34，0.55和0.73的噴嘴的工況進行了測定．

3實驗結果及討論

  3.1切向速度分布規律

    正是由于空氣圍繞旋風筒中心線旋轉，產生離心作用，使燃料顆粒被拋到旋風室壁的熔渣膜上，才使燃燒得以進行．切向速度分布對燃燒過程和液態排渣是至關重要的．

   所示為在光滑的旋風筒模型中測得的切向速度分布[”．是本實驗測得的典型的切向速度分布曲線．圖中VO/VOi，；為無因次切向速度（相對于入l|j速度）．由圖可見，兩者有些類似，但也有較大的差異．切向速度在近壁處出現第二峰值，使整個曲線呈“雙峰”．這說明旋風筒的壁面粗糙度對切向速度的影響很大．

  ZL生物質燃燒機 生物質臥式熱水鍋爐，是一種臥式三回程水火管混合式鍋爐，在鍋筒內布置一束螺紋煙管。爐膛左右二側裝有光管水冷墻。采用輕型鏈條爐排實現機械加料，配有鼓風機、引風機進行機械通風，并裝有刮板式出渣機實現自動出渣。該爐前后拱采用新型的節能技術爐拱。燃料從料斗落到爐排上，進入爐膛燃燒后，火焰經過后拱折射向上通過本體兩側燃燼室折向轉到前煙箱，再由前煙箱折回鍋內管束，通過后煙箱進入省煤器，由引風機抽引通過煙道至煙囪排向大氣。