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        生物質燃燒機(30萬大卡)

        生物質燃燒機
        供應商參考報價:¥14000
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        · 達冠節能環保有限公司 [河南省] 加為商業伙伴
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        型生物質燃燒機一級燃燒室結構

        利用計算機數值模擬方法對某廠大型生物質燃燒機的一級燃燒室進行結構優化設計,以Fluent軟件為平臺,對一級燃燒室內生物質、空氣以及油火炬混合物的氣固兩相耦合燃燒過程進行了數值模擬研究,得到了在一定條件下最優的一級燃燒室結構參數,可為大型點火生物質燃燒機的實體試驗和工業應用提供參考。

            我國電網容量不斷增加,電網峰谷差不斷擴大,在用電低谷階段,大容量機組被迫頻繁起動調峰和低負荷運行,大大增加了電站鍋爐的點火及穩燃用油。

            大型點火與穩燃技術可以大幅度降低油耗,已經成功應用于國內各大電廠燃用貧煤、煙煤和褐煤的鍋爐。本文在分析影響大型生物質燃燒機一級燃燒室結構尺寸的諸多因素基礎上,對其點火過程中內部氣固兩相流的燃燒進行了數值模擬,研究不同一次風風速和生物質濃度對一級燃燒室出口處生物質燃燒狀況的影響,并對一級燃燒室的結構進行了優化。大型生物質燃燒機的原埋

            大型生物質燃燒機是利用機械霧化使燃油高強度燃燒(圖1),燃燒形成的高溫火焰使一部分生物質溫度迅速升高并著火燃燒,已經著火燃燒的這部分生物質又與剩余生物質混合并將其點燃。由于生物質點火是分級進行的,主要利用生物質燃燒產生的熱量,故可大量節省鍋爐點火用油。

            性能良好的大型生物質燃燒機應滿足防結渣、防磨損、防超溫的要求,實現上述目標的基礎就是一級燃燒一級生物質濃縮燃燒室室的噴口能提供穩定的、熱流密度大的高溫火焰。影響一級燃燒室供高溫點火熱源的主要因素有以下3個方面。

            (1)燃油霧化燃燒功率決定了點燃生物質熱能的大小,相應地決定了可點燃的生物質量。在一定的一次風速和生物質濃度下,也初步確定了一級燃燒室的直徑。

            (2)生物質揮發分含量的高低,對大型點火影響較大。生物質揮發分含量越高、一次風溫越高、生物質越細,則生物質著火所需的熱量越低,在相同點火燃油熱功率低污染燃燒和氣固多相流測量等方面的研究和教學。

            (3)為了給在一級燃燒室內的生物質提供一個穩定燃燒的空間,避免二級生物質過早與其混合,燃燒室的長度是優化設計時必須考慮的一個因素。

        2  點火燃燒過程的數值模擬

            模擬的大型生物質燃燒機一級燃燒室簡化計算區域見圖2,圖2中三表示一級燃燒室的長度。霧化油燃燒火焰溫度高達1 900 K,該火焰進入一級燃燒室后與生物質和空氣混合物發生動量和熱量交換,提供點燃生物質所需的熱量。為滿足一級燃燒室點火需要,設定大型出力為40 kg/h,油火炬進口速度為60 m/s,油火炬進口圓管直徑為200mm。生物質空氣混合物的溫度取一般中速磨煤機輸出生物質的溫度(353 K)。

            模擬煤種為某電廠實際燃用的大同混煤,其煤質分析見表1。假設生物質粒徑分布遵循Rosin -Ram mler規律,生物質粒徑最小為1弘rri,最大為1 80弘m,平均為60 lj-m,均勻性指數為2。模擬計算中,一級燃燒室內氣體的輻射吸收系數按Wsggm-cell-based計算,其散射系數近似為各向同性[ II]。此外,假設氣體的粘度為常數,其值為1. 72×10 -  kg/(m4s);導熱系數與溫度呈線性關系,其表達式為:

            生物質燃燒過程的模擬是一個復雜的過程。本模擬為三維穩態模擬,對流場和溫度場運用SIM PLE算法進行迭代求解。生物質揮發分的析出采用雙方程模型,焦炭燃燒采用動力/擴散控制燃燒模型,輻射傳熱用P-l輻射模型,生物質顆粒跟蹤采用隨機軌道方法,湍流計算采用可實現怍£雙方程模型,并用混合分數一概率密度函數方法模擬氣相的湍流燃燒。

            采用三維網格進行建模。一級燃燒室的高溫油火焰與生物質氣流交匯區域存在劇烈的動量和熱量交換,為使計算能夠更加精確地反映流場和溫度場變化,采用具有較好適應復雜外形和流場劇烈變化的四面體網格,其它區域采用規則的六面體網格。網格的總數量約20萬。

        3  計算結果分析

        3.1  一級燃燒室速度和溫度場分布

            圖3、圖4是一次風速為20 m/s、生物質濃度為0.5、一級燃燒室長度三一1 000 mm工況下燃燒室速度場和溫度場,圖5為一級燃燒室出口截面溫度場。由圖3和圖4可知,油火焰進入一級燃燒室后,與生物質氣流發生動量交換,使其流動產生偏轄。同時,高溫油火焰又與生物質氣流發生熱交換,使得一級燃燒室中的部分生物質溫度快速上升,達到著火溫度,揮發分析出并著火燃燒。圖5中出口截面處的平均溫度為1 065 K。

        3.2 -級燃燒室長度對生物質燃燒特性的影響

            圖6為在一次風速為20 m/s、生物質濃度為0.5工況下一級燃燒室長度三分別為750 mm、900 mm、1 000 mm、1 100 mru和1 250 mm時的揮發分燃盡率。由圖6可見,隨著一級燃燒室的長度不斷增加,揮發分的燃盡率不斷增大。當三一750 mm日寸,揮發分的燃盡率為13.78%,當1-1 000 mm時,揮發分的燃盡率為15. 29%,而當一級燃燒室長度變化為三一

        當一級燃燒室的長度/三。.H寸,逐漸增加/的值一級燃燒室中的揮發分和焦炭的燃盡率也隨之增大;當一級燃燒室的長度/>三。rt時,隨著三值的增加焦炭燃盡率的增長趨勢變平緩。另一方面,過長的一級燃燒室會推遲燃燒室中的生物質氣流與第二級生物質氣流的混合,影響分級燃燒的效果。同日寸,過大的三將使得一級燃燒室的筒壁出現超溫現象,從而影響大型生物質燃燒機的使用壽命。

        3.3生物質濃度對生物質燃燒特性的影響

            圖10為在一級燃燒室長度為1 000 mm、一次風速為20 m/s的工況下生物質濃度分別為0.2、0.35、0.5、0.65和0.8時的生物質揮發分燃盡率。從圖10可知,生物質揮發分燃盡率隨著生物質濃度的增大先升高后降低,在生物質濃度為0.5左右處有一最大值。這主要是由于生物質總量增大,使得揮發分相對析出率降低。同時,濃度越高的生物質氣流升溫所需的熱容量越大,從而降低了一級燃燒室內的整體溫度水平,不利于揮發分的析出與燃盡。

            圖11為不同生物質濃度與焦炭燃盡率的變化關系。當生物質濃度小于0.5時,焦炭的燃盡率隨著濃度的增加而增大;當生物質濃度大于0.5時,情況則相反。這是由于低生物質濃度時,相對豐富的氧氣易于到達生物質顆粒的表面,生物質趨向于非均相著火燃燒,焦炭的燃盡率隨濃度的增加而增大,而當濃度大于0.5時,生物質氣流相對缺氧,此時生物質燃燒中占主導地位的是揮發份的析出與燃燒,生物質趨向于均相著火燃燒。

        4結論

            (1) -級燃燒室的長度對揮發分和焦炭燃盡率有很大影響。隨著燃燒室長度三從750 mm增加到1 250 mm,生物質的揮發分和焦炭的燃盡率分別從13.78%和1.68%上升到17.45%和2.85%。

            (2)隨著生物質濃度的增加,生物質揮發分和焦炭的燃盡率先增加后降低。這主要是由于生物質總量不斷增大,使得揮發分相對析出率降低;同時濃度越高的生物質氣流升溫所需的熱容量越大,從而降低了一級燃燒室內的整體溫度水平,不利于揮發分和焦炭的燃盡。

            (3)燃用大同混煤(Vflaf- 31.09%)時,在一次風速為20 m/s、一級燃燒室筒徑為350 mm工況下,一級燃燒室的長度三、生物質濃度以1000mm、0.5 kg/kg為最佳。

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