二次风喷射角度对切向燃烧炉膛出口烟气流量偏差的影响0锣刀
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二次风喷射角度对切向燃烧炉膛出口烟气流量偏差的影响
二次风喷射角度对切向燃烧炉膛出口烟气流量偏差的影响 2011年12月09日 来源： 中图分类号：TK224.11，229.63 文献标识码：A文章编号：1001－2060（2000）03－0281-03The Effect of a Secondary Air Injection Angle on the Deviation of Flue Gas Flow Rate at a Tangentially Fired Furnace OutletZhao Yuan Dong Peng Qin Yukun（College of Energy Science and Engineering under the Harbin Institute of Technology）In a tangentially fired large-sized boiler there generally occurs a common phenomenon of flue gas flow deviation on the right and left side of both the upper furnace and the convection flue. This is generally attributed to the flue gas residual rotation. An analytical study was conducted to address this issue. Moreover, a 410 t/h boiler was selected as a specific object of study in this regard. By the use of a numerical simulation method and based on an initial design scheme, the authors have made changes in such flow parameters as secondary air injection angle and the secondary air inverse tangential flow at the furnace uppermost layer. After a summing-up and analysis of the simulation results a feasible scheme was proposed to lower the deviation of the flue gas speed at the furnace outlet. Key words: tangential firing, numerical simulation, three-dimensional flow field, pulverized coal-fired boiler1 前言 四角切圆燃烧的大容量锅炉实际运行经常存在以下共性问题：上炉膛及水平烟道中，沿烟道宽度方向存在左右侧汽温偏差。对于逆时针旋转切圆锅炉，位于炉膛上部的辐射受热面，沿炉膛宽度方向汽温呈左高右低分布，而位于出口窗之后的水平烟道中的过热器及再热器汽温均为右高左低，对于顺时针切圆燃烧，情形恰好相反。其理论解释如下： (1) 由于四角切圆燃烧，烟气在炉内混合强烈，对于配风正常的运行工况，可认为截止到分隔屏底，没有偏差现象； (2) 由于残余旋转的存在及分隔屏的导流作用，出现了烟气及温度场的偏差。对右旋切圆燃烧锅炉，上炉膛左侧烟气向炉后运动的趋势小于右侧，从而造成左侧烟气流量低于右侧。气流在左侧气室中有一个减速，停滞，反向加速的过程，而已经反向加速的气流又会与旋转回流的气流产生相对碰撞。这种过程会形成较强的气流扰动，强化了对流换热作用。而右侧气室内气流运动情形简单，进入屏区后，平稳的加速流向炉后。此外，由于残余旋转存在，左侧区烟气主流先流向前墙，再返回流向炉后。而右侧区主气流流向炉后，并且大部分由出口窗下部形成烟气短路流走。这就造成上炉膛左侧烟气充满度大大好于右侧，这一点由锅炉冷态模拟已清楚看出。这些都是造成屏区受热面吸热量左高右低进而造成屏区出口烟温右高左低的定性原因； (3) 当烟气进入水平烟道后，水平烟道入口右侧区体积流量，流速都高于左侧区，而右侧烟温水平高于左侧这一事实更强化了右侧的对流换热，于是造成对流过热器左右侧出口工质的较大温差。2 消除流场偏差的措施及数值模拟 在弄清了偏差的原因后，本文从重新组织炉内空气动力场的角度出发，对一台辽阳石化公司的410 t/h煤粉锅炉应用SIMPLE方法进行数值模拟〔1～3〕，比较各种配风方案消除偏差的效果及可行性，得出了有益的结论。 本文选择的流动方案有以下两种： (1) 改变所有二次风的喷射角度； (2) 只改变最上层二次风的喷射角度，使其与其它下层二次风形成大角度反切。 上述方案均对二次风做改动，而一次风与原设计值不变。因为炉内空气动力场主要是靠二次风来组织的。2.1 改变二次风喷射角度 辽化锅炉设计一次风与前墙夹角为42°，二次风与前墙夹角47°26′，两者反切5°34′，见图1。新的模拟方案有三种：二次风与前墙夹角分别为46°，50°，52°。为了对比，绘出水平烟道宽度方向不同二次风入射角度下速度分布图，详见图2。图1 燃烧器布置及燃烧方式示意图图2 不同二次风入射角时不同高度的水平烟道宽度方向速度分布图3 最上层二次风反切时水平烟道速度分布 我们