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工业锅炉炉内空气动力场及结构研究

任慧忠  
【摘要】: 本文对工业锅炉当前存在的一些问题进行了分析、综述,提出了工业锅炉当前仍存在热效率较低,烟尘含量较高的两大技术难题,并对国内常用的提高燃煤工业锅炉热效率和减少污染的措施进行阐述。 如何提高工业锅炉热效率,如何进一步降低锅炉初始排尘浓度? 本文首先从工业锅炉炉内结构形状、炉内空气动力场分析入手,依据利用七孔探针所测得的一台DZL1.4MW热水锅炉炉内在各种工况下的炉内空气动力场数据,并利用lagrange插值多项式进行数据优化,进而调用MATLAB三维绘图程序绘出该锅炉的三维空气动力场图,并依据旋度值得计算和比较最后得出:原锅炉燃烧室出口水平折烟墙改为向左与水平面夹角为28°~34°的斜墙时,炉膛内烟气充满度最好,扰动最强烈,烟气在炉内行程最长,这有利于飞灰的沉降,有利于飞灰可燃物的进一步燃尽,有利于节能环保。 在前后拱配合的空气动力场测试中,经过对测试数据优化和对旋度值得计算后,又根据三维绘图得出:在前后拱配合中,炉拱对炉排的遮盖面积为67%左右时,燃用Ⅱ类烟煤,后拱采用后直弧前倾斜,即后段为直弧拱,前段与水平面夹角10°,前拱适当抬高,该锅炉前拱出口高度710mm,后拱出口高度为450mm,后段直弧拱高度为400mm时,燃烧室内空气动力场旋度最大,扰动最强烈,混合最好,这有利于后拱下炽热烟气喷向前拱,有利于前拱对新煤的加热、烘干、引燃,有利于可燃气体的燃烧和灰渣含碳量的降低,有利于降低化学未完全燃烧热损失和机械未完全燃烧热损失,有利于提高工业锅炉的热效率。 在对炉内“V”形炉底的试验研究中,经对测试的空气动力场进行数据优化并同时对旋度值计算,然后采用三维绘图,最后得出:当炉底开度为800mm~900mm时,烟气在上升过程中形成的回旋最强,此时,炉排上燃烧中的飞灰可燃物及飞灰颗粒被送风机送入炉排上的空气吹起,一边被吹起,一边燃烧。燃烧基本结束时,正是炉排上升烟气速度较小时,此时燃烧室火焰中心处风速最高,周围风速低,形成四周回流,飞灰及没有燃尽的飞灰可燃物则又沉降下来,这有利于消烟,有利于炉内的除尘,有利于降低飞灰可燃物含量。由于在燃烧室内降低了飞灰及飞灰可燃物含量,这有利于减轻工业锅炉尾部受热面的磨损,延长了工业锅炉的使用寿命。 述研究及结论为工业锅炉新产品的设计和旧的工业锅炉的改造提供了技术,将会创造较好的经济效益和社会效益,有利于提高工业锅炉的热效率,有利于降低工业锅炉的初始排尘浓度,对于工业锅炉的节能与环保具有现实意义。


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