大型電站鍋爐水煤漿燃燒器流場(chǎng)和火焰黑度的實(shí)驗(yàn)研究及數(shù)值模擬.pdf

1、摘要浙江大學(xué)博士學(xué)位論文摘要本文主要通過(guò)等溫模型，研究了水煤漿燃燒器、燃燒器射流組及切圓燃燒的爐內(nèi)空氣動(dòng)力特性，并通過(guò)數(shù)值計(jì)算對(duì)水煤漿燃燒器及燃燒器射流組進(jìn)行了研究在熱態(tài)試驗(yàn)臺(tái)和電站鍋爐上，通過(guò)試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算，用三色法研究了輕柴油、重油、煤粉和水煤漿的發(fā)光、半發(fā)光火焰的黑度。水煤漿燃燒器為直流和旋流組合(外直流和內(nèi)旋流)，射流組由二次風(fēng)和一次風(fēng)燃燒器組成，二次風(fēng)為矩形噴口的直流射流，一次風(fēng)燃燒器具有預(yù)燃室，是直流和旋流組合的同軸環(huán)形射流

2、組(外環(huán)為直流的一次風(fēng)，內(nèi)環(huán)為旋流的中心風(fēng))。射流組的實(shí)驗(yàn)研究表明，預(yù)燃室、出口擴(kuò)錐、中心風(fēng)都影響著燃燒器的流場(chǎng)空氣動(dòng)力特性。射流組中，二次風(fēng)對(duì)一次風(fēng)的影響主要體現(xiàn)在起始段和過(guò)渡段的旋渦擠壓和補(bǔ)氣作用和基本段的混合引射作用。在混合射流的起始段，回流區(qū)截面減小，在過(guò)渡段和基本段，回流區(qū)長(zhǎng)度增加明顯，回流區(qū)截面由圓形轉(zhuǎn)化為直立的橢圓(橢圓長(zhǎng)軸沿二次風(fēng)方向)，回流量發(fā)生改變，最大回流量減少，回流區(qū)長(zhǎng)度增加，一次風(fēng)在垂直于射流組軸線的方向上的擴(kuò)

3、展角減小。射流組的數(shù)值模擬的結(jié)果表明，回流區(qū)長(zhǎng)度隨二次風(fēng)速度的增加而增加，回流區(qū)長(zhǎng)度與一、二次風(fēng)速度比呈線性關(guān)系。二次風(fēng)加入后，最大回流量減少，回流區(qū)長(zhǎng)度增加，最大回流量出現(xiàn)位置基本未發(fā)生改變。隨二次風(fēng)的增加，最大回流量開(kāi)始減小，而后增加，在一、二次風(fēng)速度之比大于一定值后，基本達(dá)到最大值維持不變，可通過(guò)調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)配比控制回流區(qū)形狀和回流量以調(diào)整燃燒。角式噴燃、高長(zhǎng)寬比爐膛中，切圓在流場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)，具有時(shí)均性、瞬時(shí)性、‘周期性和破碎性。燃

4、燼風(fēng)反切可有效降低出口速度偏差，從而降低出口煙溫偏差。切圓隨爐膛高度旋轉(zhuǎn)，直徑逐漸呈波浪狀變大，切圓內(nèi)部切向速度扶核準(zhǔn)剛體旋轉(zhuǎn)規(guī)律，切圓外部切向速度符合擬等勢(shì)流體旋轉(zhuǎn)規(guī)律。傳統(tǒng)的雙色法僅僅考慮了碳黑對(duì)火焰黑度的影響，測(cè)量半發(fā)光火焰黑度是不合適的，三色法測(cè)量火焰黑度時(shí)，計(jì)算結(jié)果對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)極其敏感，為提高測(cè)試精度，應(yīng)采用更好的非肉眼測(cè)量比較信號(hào)的裝置和系統(tǒng)，并給出了模型。試驗(yàn)研究表明(在具體實(shí)驗(yàn)條件下)，火焰黑度在火焰行程上，由小變大再減小

5、，煙煤、重油和煤漿火焰的最大黑度值幾乎都出現(xiàn)在火焰最高溫度點(diǎn)。工業(yè)燃燒時(shí)，煙煤火焰黑度在0.579^0.84，煙煤制成的水煤漿的得火焰黑度在0.6210.82，二者數(shù)值相近。試驗(yàn)爐燃燒試驗(yàn)得出，煙煤煤粉的火焰黑度大于燒造紙黑液(混油)的火焰黑度。工業(yè)燃燒時(shí)，重油的火焰黑度小于煙煤和水煤漿的火焰黑度。影響火焰黑度的主要因素為三原子、焦炭粒子和灰粒子，炭黑的影響很小。火焰黑度不僅取決于燃料的種類，還與燃燒空間、燃燒強(qiáng)度、燃燒氣氛等諸多因素相

6、關(guān)，對(duì)于燃料燃燒時(shí)火焰黑度的比較，應(yīng)綜合考慮各種因素。關(guān)鍵詞:水煤漿燃燒器:射流組切圓:火焰黑度試驗(yàn)?zāi)MAASTRACT浙江大學(xué)博士學(xué)位論文Becausethetwocolourmethodonlyconsideredtheefecttobytheblackcarbonitisnotacceptablefortheresearchoftheblacknessofhalflightingflame.Thisarticleintroduce

7、sthethreecolourandfourcolourmethodanddosomefurtherstudiesontheflameblacknessbythreecolourmethodandconsiderstheflametonegativegreybody.Theflameblacknessturnstobelargeandthensmallalongtheflametravel.Themaximumvalueofsoftco

8、alheavyoilandcoalslurryflameblacknessalmostappearsafterthemaximumtemperatureofflame.Theprimaryconclusionisthat:thesoftcoalflameblacknessis0.5790.84theCWS(madewithsoftcoal)flameblackness0.6210.82theheavyoilflameblacknessi