產(chǎn)品詳情
達(dá)冠生物質(zhì)顆粒燃燒機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐
文中敘述了生物燃燒機(jī)的種類，總結(jié)了它們的特性和設(shè)計(jì)步驟，詳細(xì)介紹了旋流燃燒機(jī)的使用效益。最后，作者提出了旋流燃燒機(jī)的改進(jìn)途徑。
燃燒是強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，遵循阿侖尼烏斯定律，其反應(yīng)速度常數(shù)k與反應(yīng)物質(zhì)的種類以及反應(yīng)溫度T (K)有密切關(guān)系，并可表示如下tk= koe-EtRT式中 ko--個(gè)與反應(yīng)物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)。稱為頻率因子。
R-通用氣體常數(shù)。
E-活化能。
顯然，e-E/RT這個(gè)函數(shù)決定了化學(xué)反應(yīng)速度將隨溫度的提高而劇烈增大的趨向。一般說(shuō)來(lái)，在室溫附近，當(dāng)溫度升高10。時(shí)，化學(xué)反應(yīng)速度約加大到二至四倍，而當(dāng)反應(yīng)溫度增加一，二倍時(shí)，化反應(yīng)速度卻成千上萬(wàn)倍地增加。因此，在設(shè)計(jì)燃燒機(jī)時(shí)，確保燃燒區(qū)有足夠高的溫度水平（一般要求超過(guò)1000℃），則是強(qiáng)化燃燒過(guò)程的一項(xiàng)重要措施。充分的回流區(qū)與助燃空氣的予熱，則是確保燃燒區(qū)有足夠高溫度的條件。這就是設(shè)計(jì)燃燒機(jī)的基本理論依據(jù)。 在以煤為主，以煤代油，開(kāi)源與節(jié)約并重的能源政策影響下，工業(yè)爐窯直接用煤作燃料者甚為普遍，其燃燒方式有兩種：一種是煤塊層狀燃燒，另一種是生物質(zhì)懸浮燃燒。從燃燒理論角度未看，當(dāng)然生物質(zhì)懸浮燃燒較煤塊層狀燃燒為佳。它具有燃燒充分，燃燒速度快，火焰中心溫度高等優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)燃燒理論和我國(guó)的能源政策，設(shè)計(jì)新型的生物燃燒機(jī)很有必要。
生物質(zhì)燃燒技術(shù)，發(fā)展得較早的是電站生物質(zhì)鍋爐，它的燃燒機(jī)可分為以下五種。
1．單蝸殼型旋流燃燒機(jī)
這種燃燒機(jī)的一次風(fēng)是借噴口處的鈍體使氣流擴(kuò)展、形成可靠的回流區(qū)，使燃燒穩(wěn)定。二次風(fēng)是通過(guò)蝸殼來(lái)產(chǎn)生旋流的。此旋轉(zhuǎn)氣流對(duì)回流區(qū)的增大有利。利用煙煤、貧煤和無(wú)煙煤時(shí)，鈍體錐角分別為60。、90 0、l200【6】。
2．雙蛔亮型旋流燃燒囂
這種燃燒機(jī)的一、二次風(fēng)都旋轉(zhuǎn)，是通過(guò)各自的蝸殼而形成旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的，一、二次風(fēng)的旋流強(qiáng)度都可以用入口的舌形擋板來(lái)州節(jié)。簡(jiǎn)啦結(jié)構(gòu)示于圖2。由于此燒咀出口氣流的前期混合較強(qiáng)烈，因此多用于燃燒煙煤和褐煤。
這種燃燒機(jī)的一次風(fēng)氣流為直流或弱旋轉(zhuǎn)射流，二次風(fēng)氣流通過(guò)軸向葉片的傾斜角來(lái)造成旋轉(zhuǎn)。軸向葉片裝于軸向葉輪上。葉輪上裝有拉桿，軸向移動(dòng)拉桿，便可調(diào)節(jié)葉輪在二次風(fēng)遭內(nèi)的位置。簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)示于圖3。
4．切向葉片型旋流燃燒機(jī)
這種燃燒機(jī)的一次風(fēng)氣流為直流或弱旋流射流，二次風(fēng)氣流通過(guò)切向葉片旋流器而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。一般切向葉片做成可調(diào)式，改變?nèi)~片的傾斜角即可調(diào)節(jié)氣流的旋流強(qiáng)度。其簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)示于圖4。此種燃燒器的出口部分有明顯的預(yù)混段，使一次風(fēng)氣流在燃燒機(jī)出口前預(yù)先與二次風(fēng)混合，對(duì)提高燃盡度是有良好影響的，但在某種程度內(nèi)減弱了氣流的旋流強(qiáng)度。
5．直流式燃燒機(jī)
這種燃燒機(jī)布置在爐膛四角，燃燒機(jī)噴口中心線與爐膛中心一個(gè)假想圓相切，見(jiàn)圖5。燃燒時(shí)，一、二、三次風(fēng)直吹入爐膛，在爐內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)的氣柱。我們把這種燃燒方式稱為切圓燃燒。
直流式燃燒機(jī)組織切圓燃燒時(shí)，生物質(zhì)氣流的著火除了射流本身卷吸高溫?zé)煔獾淖饔猛?，還靠鄰角火焰的相互點(diǎn)燃，而且可以根據(jù)不同燃料控制二次風(fēng)混入的遲早，以滿足不同燃料對(duì)混合的不同要求，改善燃盡程度。由于生物質(zhì)燃盡的時(shí)間較油、氣燃料燃盡的時(shí)間要長(zhǎng)，生物質(zhì)火焰的長(zhǎng)度就較大，故此種燃燒機(jī)在大型鍋爐爐膛內(nèi)是有足夠的空間以利于燃盡，而對(duì)中小型生物質(zhì)鍋爐而言就有不利于燃盡的因素。所以對(duì)中小鍋爐仍以使用旋流生物燃燒機(jī)為宜。
綜上所述，單蝸殼型的主要特點(diǎn)是有穩(wěn)燃鈍體，雙蝸殼型的顯著特點(diǎn)足一、二次風(fēng)均旋轉(zhuǎn)，軸向葉片式旋流燃燒機(jī)二次風(fēng)的旋流強(qiáng)度的調(diào)節(jié)性能靈活I(lǐng)切向葉片型燃燒機(jī)的顯著特點(diǎn)是一、二次風(fēng)有予混合結(jié)構(gòu)。
此種燃燒機(jī)的缺點(diǎn)是喉部阻力大，一次風(fēng)出口的收擴(kuò)形式不利于生物質(zhì)氣流的擴(kuò)散，使回流區(qū)不能更大。
設(shè)計(jì)此生物燃燒機(jī)時(shí)，首先確定燃燒機(jī)的燃燒能力及總風(fēng)量，再根據(jù)煤質(zhì)資料分配一、二次風(fēng)量。一般來(lái)說(shuō)，揮發(fā)物少的煤，一次風(fēng)量也少，使生物質(zhì)與空氣的混合物能較快地加熱到生物質(zhì)著火的度，使燃燒容易穩(wěn)定。揮發(fā)物多的煤，所需一次風(fēng)量就大，揮發(fā)物多的生物質(zhì)容易著火，一次風(fēng)過(guò)少，可能出現(xiàn)一次風(fēng)速低于火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊默F(xiàn)象而造成回火燒壞燃燒
不同的煤種，所需的一次風(fēng)份額列于表1。表1 生物燃燒機(jī)中的一次風(fēng)份額ai在使用300℃以上的熱風(fēng)送粉時(shí)al-(20～25)%。
由于煤種不同，所含揮發(fā)物的多少不同，故生物質(zhì)火焰的傳播速度就不同。在燃燒機(jī)中一、二次風(fēng)速，就根據(jù)生物質(zhì)便于著火與燃燒穩(wěn)定的原則確定。當(dāng)風(fēng)速大于火焰?zhèn)鞑ニ俣葧r(shí)，就易發(fā)生脫火以致滅火現(xiàn)象。燃燒機(jī)中一、二次風(fēng)速列如表2。
風(fēng)量與風(fēng)速確定后，風(fēng)管的直徑也就確定了。由于有內(nèi)部予先混合的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)旋流發(fā)生器，所以過(guò)剩空氣系數(shù)可以選得小一些，一般取a，=1. 05N1. 08。
根據(jù)以上理由，設(shè)計(jì)了如圖6所示的燃燒機(jī)、該燃燒機(jī)具有著火容易、燃燒穩(wěn)定、燃盡度高等特點(diǎn)。在蘇州鋼鐵廠軋鋼分廠二車間加熱爐上使用的結(jié)果表明，它的火焰剛度、鋪展性以及節(jié)能效果均較好，燃料節(jié)約率為9.65%J燃燒較完全，灰份殘?zhí)柯蕿椋?.46%。由于該燃燒機(jī)頭部有收擴(kuò)型結(jié)構(gòu)，雖有利于一、二次風(fēng)混合的一面，但阻力較大，影響生物質(zhì)供應(yīng)。這點(diǎn)從該型燒咀用于馬鞍山鋼鐵公司焦廠35噸／時(shí)鍋爐上的例子可以充分說(shuō)明。由于在混合處，二次風(fēng)管收縮，當(dāng)旋流數(shù)增大時(shí)，它擠壓一次風(fēng)口，使一次風(fēng)量減少，給粉量減少，蒸氣產(chǎn)量下降，過(guò)熱汽溫下降。
針對(duì)上述缺點(diǎn)，將一、二次風(fēng)出口處的收擴(kuò)形式均改成僅有擴(kuò)展的形式，這樣既能有混合作月|，又有放大氣流的旋流強(qiáng)度的作用，從而在很大程度上改變了出口氣流的結(jié)構(gòu)特性，仗凹流區(qū)進(jìn)一步增大。
為了使一、二次風(fēng)有較好的混合以及生物質(zhì)著火與燃燒穩(wěn)定，在燃燒機(jī)出口處裝置穩(wěn)燃鈍體。鈍體底邊最大直徑是在鈍體底與噴口邊緣一致時(shí)，由其氣流速度來(lái)決定。經(jīng)試驗(yàn)，對(duì)于
貧煤，以20米／秒左右為宜。
若一次風(fēng)為直流，僅二次風(fēng)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)一、二次風(fēng)混合后，其混合物的旋流強(qiáng)度一定要降低，這對(duì)著火與燃燒是不利的。為了改善其不足，將一次風(fēng)進(jìn)入蝸殼造成旋轉(zhuǎn)，并與二次風(fēng)的旋轉(zhuǎn)方向一致，以利于混合、增大回流區(qū)與提高燃盡度。
從一次風(fēng)管出口到燃燒機(jī)出口，這段距離是混合長(zhǎng)度，其確定的原則是：揮發(fā)物多而熱風(fēng)溫度較高的生物質(zhì)燃燒時(shí)，混合長(zhǎng)度應(yīng)短些，而揮發(fā)物少，熱風(fēng)溫度又低的生物質(zhì)燃燒時(shí)，混合長(zhǎng)度可以長(zhǎng)些。具體的數(shù)值范圍，目前仍憑經(jīng)驗(yàn)確定?？傊幸活A(yù)混段，對(duì)提高燃盡度是有利的。
根據(jù)以上的理由，作者提出改進(jìn)塞塊型旋流燃燒機(jī)的方案，示于圖7。此新型燃燒機(jī)，綜合了圖1-4及圖6各燃燒機(jī)的特點(diǎn)，它具有雙蝸殼、鈍體、予混合結(jié)構(gòu)及切向旋流強(qiáng)度可調(diào)結(jié)構(gòu)，故是一種較合理的生物燃燒機(jī)。
二次風(fēng)的旋流發(fā)生器的設(shè)計(jì)，是該型燃饒器設(shè)計(jì)的重要部分。
從空氣動(dòng)力學(xué)理論可知，旋轉(zhuǎn)射流綜合了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、射流和尾跡流動(dòng)中的各種現(xiàn)象和特征。當(dāng)在噴口上游給流體施以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，則從噴口流出的流體的運(yùn)動(dòng)，除具有軸向和徑向速度分量外，還具有切向速度分量。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的存在，導(dǎo)致產(chǎn)生了軸向和徑向的壓力梯度，這又反轉(zhuǎn)來(lái)影響流場(chǎng)。在強(qiáng)旋流的情況下，軸向反壓力梯度大得足以發(fā)生沿軸線的反方向流動(dòng)，并建立內(nèi)部回流區(qū)。因此，就可以用旋轉(zhuǎn)射流來(lái)控制燃燒機(jī)的火焰形態(tài)與生物質(zhì)燃燒的完善程度。故旋轉(zhuǎn)射流原理常用在燃燒機(jī)中。
塞塊型旋流燃燒機(jī)，采用了可動(dòng)塞塊旋流產(chǎn)生器[2】。它是相鄰的塞塊形成徑向和切向交替的槽道，從而使空氣流分成相同數(shù)目的徑向流股和切向流股，這兩股氣流進(jìn)一步在下游合并為一股旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的氣流。
結(jié)構(gòu)確定后，就能進(jìn)行旋流強(qiáng)度的計(jì)算。
旋流強(qiáng)度即旋流數(shù)，其定義是。氣流相對(duì)于軸線的旋轉(zhuǎn)動(dòng)量距M與氣流的軸向動(dòng)量K及定性尺寸R的乘積的比值，即
N= MlR-K
對(duì)于理想氣體，沿氣流軸向，氣流的旋轉(zhuǎn)動(dòng)量矩和軸向動(dòng)量是守恒的，因而可任意選一截面進(jìn)行研究。
旋轉(zhuǎn)動(dòng)量矩。
M=J F pW,．w一．rdF'
=J：I：‘pW,.W,r2drdcp公斤米2／秒2。
式中。p-氣流密度公斤／米s，
W．一該截面上某點(diǎn)的氣流軸向速度米／秒，
Wl-同截面同一點(diǎn)氣流切向速度米／秒I
r-該點(diǎn)相對(duì)于軸線的旋轉(zhuǎn)半徑，米
F-該截面上氣流的橫截面積米2。
軸向動(dòng)量。
K=I (pW．2+P)dF
J F
=J：J：‘(pw．2+P)drd叩公斤·米／秒2；
式中。P一氣流靜壓、公斤／厘米2，
r o
l pw．W。r2dr
．．．n= 行‘…
R l(pW2．+P)rdr
J O
對(duì)于可動(dòng)塞塊型旋流器，其旋流強(qiáng)度計(jì)算式為I2】：
n=器=o古[-一（睪）2]
式中。
幾一 2兀 c：I1n cosa[1+tgatg（毫／2）]（毫／毫m）
o一—乏{：一51Ⅱu{1一[1二l-cos&（1；1i石6虱玎1_j_乃i菖7≤_=）1
Z一塞塊對(duì)數(shù)I
a一氣流射線與徑向射線的夾角，
§。一動(dòng)塞塊最大的調(diào)節(jié)角庋（弧度），
邑一動(dòng)塞塊運(yùn)動(dòng)中實(shí)際調(diào)節(jié)角度（弧度），
b一塞塊的軸向?qū)挾?，米?br /> r{一塞塊所在圓的內(nèi)半徑，米，
r一塞塊所在圓的外半徑，米。第二期
生物燃燒機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐
由旋流發(fā)生器的結(jié)構(gòu)特性可以計(jì)算出旋流強(qiáng)度n，而旋流強(qiáng)度的選擇主要依據(jù)煤的特性，同時(shí)考慮爐膛形狀、尺寸和燃燒機(jī)的布置方式等。對(duì)容易著火的煤，不需要卷吸過(guò)多的高溫?zé)煔鈦?lái)加熱風(fēng)和生物質(zhì)的混合物氣流，故旋流強(qiáng)度可選得小些。對(duì)難于著火的煤，情況正好相反，旋流強(qiáng)度應(yīng)選得大些。從燃盡度方面來(lái)考慮時(shí)，則希望旋流強(qiáng)度較大，以利于混合與提高燃盡度。
如為了增大旋流強(qiáng)度而要改變?cè)?jì)劃的燃燒機(jī)結(jié)構(gòu)特性時(shí)，就應(yīng)對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行必要的修改，直至達(dá)到要求為止。
生物質(zhì)燃燒機(jī)，http://www.jiegankeliji.com
生物質(zhì)氣化站，http://www.598jx.com
文中敘述了生物燃燒機(jī)的種類，總結(jié)了它們的特性和設(shè)計(jì)步驟，詳細(xì)介紹了旋流燃燒機(jī)的使用效益。最后，作者提出了旋流燃燒機(jī)的改進(jìn)途徑。
燃燒是強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，遵循阿侖尼烏斯定律，其反應(yīng)速度常數(shù)k與反應(yīng)物質(zhì)的種類以及反應(yīng)溫度T (K)有密切關(guān)系，并可表示如下tk= koe-EtRT式中 ko--個(gè)與反應(yīng)物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)。稱為頻率因子。
R-通用氣體常數(shù)。
E-活化能。
顯然，e-E/RT這個(gè)函數(shù)決定了化學(xué)反應(yīng)速度將隨溫度的提高而劇烈增大的趨向。一般說(shuō)來(lái)，在室溫附近，當(dāng)溫度升高10。時(shí)，化學(xué)反應(yīng)速度約加大到二至四倍，而當(dāng)反應(yīng)溫度增加一，二倍時(shí)，化反應(yīng)速度卻成千上萬(wàn)倍地增加。因此，在設(shè)計(jì)燃燒機(jī)時(shí)，確保燃燒區(qū)有足夠高的溫度水平（一般要求超過(guò)1000℃），則是強(qiáng)化燃燒過(guò)程的一項(xiàng)重要措施。充分的回流區(qū)與助燃空氣的予熱，則是確保燃燒區(qū)有足夠高溫度的條件。這就是設(shè)計(jì)燃燒機(jī)的基本理論依據(jù)。 在以煤為主，以煤代油，開(kāi)源與節(jié)約并重的能源政策影響下，工業(yè)爐窯直接用煤作燃料者甚為普遍，其燃燒方式有兩種：一種是煤塊層狀燃燒，另一種是生物質(zhì)懸浮燃燒。從燃燒理論角度未看，當(dāng)然生物質(zhì)懸浮燃燒較煤塊層狀燃燒為佳。它具有燃燒充分，燃燒速度快，火焰中心溫度高等優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)燃燒理論和我國(guó)的能源政策，設(shè)計(jì)新型的生物燃燒機(jī)很有必要。
生物質(zhì)燃燒技術(shù)，發(fā)展得較早的是電站生物質(zhì)鍋爐，它的燃燒機(jī)可分為以下五種。
1．單蝸殼型旋流燃燒機(jī)
這種燃燒機(jī)的一次風(fēng)是借噴口處的鈍體使氣流擴(kuò)展、形成可靠的回流區(qū)，使燃燒穩(wěn)定。二次風(fēng)是通過(guò)蝸殼來(lái)產(chǎn)生旋流的。此旋轉(zhuǎn)氣流對(duì)回流區(qū)的增大有利。利用煙煤、貧煤和無(wú)煙煤時(shí)，鈍體錐角分別為60。、90 0、l200【6】。
2．雙蛔亮型旋流燃燒囂
這種燃燒機(jī)的一、二次風(fēng)都旋轉(zhuǎn)，是通過(guò)各自的蝸殼而形成旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的，一、二次風(fēng)的旋流強(qiáng)度都可以用入口的舌形擋板來(lái)州節(jié)。簡(jiǎn)啦結(jié)構(gòu)示于圖2。由于此燒咀出口氣流的前期混合較強(qiáng)烈，因此多用于燃燒煙煤和褐煤。
這種燃燒機(jī)的一次風(fēng)氣流為直流或弱旋轉(zhuǎn)射流，二次風(fēng)氣流通過(guò)軸向葉片的傾斜角來(lái)造成旋轉(zhuǎn)。軸向葉片裝于軸向葉輪上。葉輪上裝有拉桿，軸向移動(dòng)拉桿，便可調(diào)節(jié)葉輪在二次風(fēng)遭內(nèi)的位置。簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)示于圖3。
4．切向葉片型旋流燃燒機(jī)
這種燃燒機(jī)的一次風(fēng)氣流為直流或弱旋流射流，二次風(fēng)氣流通過(guò)切向葉片旋流器而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。一般切向葉片做成可調(diào)式，改變?nèi)~片的傾斜角即可調(diào)節(jié)氣流的旋流強(qiáng)度。其簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)示于圖4。此種燃燒器的出口部分有明顯的預(yù)混段，使一次風(fēng)氣流在燃燒機(jī)出口前預(yù)先與二次風(fēng)混合，對(duì)提高燃盡度是有良好影響的，但在某種程度內(nèi)減弱了氣流的旋流強(qiáng)度。
5．直流式燃燒機(jī)
這種燃燒機(jī)布置在爐膛四角，燃燒機(jī)噴口中心線與爐膛中心一個(gè)假想圓相切，見(jiàn)圖5。燃燒時(shí)，一、二、三次風(fēng)直吹入爐膛，在爐內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)的氣柱。我們把這種燃燒方式稱為切圓燃燒。
直流式燃燒機(jī)組織切圓燃燒時(shí)，生物質(zhì)氣流的著火除了射流本身卷吸高溫?zé)煔獾淖饔猛?，還靠鄰角火焰的相互點(diǎn)燃，而且可以根據(jù)不同燃料控制二次風(fēng)混入的遲早，以滿足不同燃料對(duì)混合的不同要求，改善燃盡程度。由于生物質(zhì)燃盡的時(shí)間較油、氣燃料燃盡的時(shí)間要長(zhǎng)，生物質(zhì)火焰的長(zhǎng)度就較大，故此種燃燒機(jī)在大型鍋爐爐膛內(nèi)是有足夠的空間以利于燃盡，而對(duì)中小型生物質(zhì)鍋爐而言就有不利于燃盡的因素。所以對(duì)中小鍋爐仍以使用旋流生物燃燒機(jī)為宜。
綜上所述，單蝸殼型的主要特點(diǎn)是有穩(wěn)燃鈍體，雙蝸殼型的顯著特點(diǎn)足一、二次風(fēng)均旋轉(zhuǎn)，軸向葉片式旋流燃燒機(jī)二次風(fēng)的旋流強(qiáng)度的調(diào)節(jié)性能靈活I(lǐng)切向葉片型燃燒機(jī)的顯著特點(diǎn)是一、二次風(fēng)有予混合結(jié)構(gòu)。
此種燃燒機(jī)的缺點(diǎn)是喉部阻力大，一次風(fēng)出口的收擴(kuò)形式不利于生物質(zhì)氣流的擴(kuò)散，使回流區(qū)不能更大。
設(shè)計(jì)此生物燃燒機(jī)時(shí)，首先確定燃燒機(jī)的燃燒能力及總風(fēng)量，再根據(jù)煤質(zhì)資料分配一、二次風(fēng)量。一般來(lái)說(shuō)，揮發(fā)物少的煤，一次風(fēng)量也少，使生物質(zhì)與空氣的混合物能較快地加熱到生物質(zhì)著火的度，使燃燒容易穩(wěn)定。揮發(fā)物多的煤，所需一次風(fēng)量就大，揮發(fā)物多的生物質(zhì)容易著火，一次風(fēng)過(guò)少，可能出現(xiàn)一次風(fēng)速低于火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊默F(xiàn)象而造成回火燒壞燃燒
不同的煤種，所需的一次風(fēng)份額列于表1。表1 生物燃燒機(jī)中的一次風(fēng)份額ai在使用300℃以上的熱風(fēng)送粉時(shí)al-(20～25)%。
由于煤種不同，所含揮發(fā)物的多少不同，故生物質(zhì)火焰的傳播速度就不同。在燃燒機(jī)中一、二次風(fēng)速，就根據(jù)生物質(zhì)便于著火與燃燒穩(wěn)定的原則確定。當(dāng)風(fēng)速大于火焰?zhèn)鞑ニ俣葧r(shí)，就易發(fā)生脫火以致滅火現(xiàn)象。燃燒機(jī)中一、二次風(fēng)速列如表2。
風(fēng)量與風(fēng)速確定后，風(fēng)管的直徑也就確定了。由于有內(nèi)部予先混合的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)旋流發(fā)生器，所以過(guò)剩空氣系數(shù)可以選得小一些，一般取a，=1. 05N1. 08。
根據(jù)以上理由，設(shè)計(jì)了如圖6所示的燃燒機(jī)、該燃燒機(jī)具有著火容易、燃燒穩(wěn)定、燃盡度高等特點(diǎn)。在蘇州鋼鐵廠軋鋼分廠二車間加熱爐上使用的結(jié)果表明，它的火焰剛度、鋪展性以及節(jié)能效果均較好，燃料節(jié)約率為9.65%J燃燒較完全，灰份殘?zhí)柯蕿椋?.46%。由于該燃燒機(jī)頭部有收擴(kuò)型結(jié)構(gòu)，雖有利于一、二次風(fēng)混合的一面，但阻力較大，影響生物質(zhì)供應(yīng)。這點(diǎn)從該型燒咀用于馬鞍山鋼鐵公司焦廠35噸／時(shí)鍋爐上的例子可以充分說(shuō)明。由于在混合處，二次風(fēng)管收縮，當(dāng)旋流數(shù)增大時(shí)，它擠壓一次風(fēng)口，使一次風(fēng)量減少，給粉量減少，蒸氣產(chǎn)量下降，過(guò)熱汽溫下降。
針對(duì)上述缺點(diǎn)，將一、二次風(fēng)出口處的收擴(kuò)形式均改成僅有擴(kuò)展的形式，這樣既能有混合作月|，又有放大氣流的旋流強(qiáng)度的作用，從而在很大程度上改變了出口氣流的結(jié)構(gòu)特性，仗凹流區(qū)進(jìn)一步增大。
為了使一、二次風(fēng)有較好的混合以及生物質(zhì)著火與燃燒穩(wěn)定，在燃燒機(jī)出口處裝置穩(wěn)燃鈍體。鈍體底邊最大直徑是在鈍體底與噴口邊緣一致時(shí)，由其氣流速度來(lái)決定。經(jīng)試驗(yàn)，對(duì)于
貧煤，以20米／秒左右為宜。
若一次風(fēng)為直流，僅二次風(fēng)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)一、二次風(fēng)混合后，其混合物的旋流強(qiáng)度一定要降低，這對(duì)著火與燃燒是不利的。為了改善其不足，將一次風(fēng)進(jìn)入蝸殼造成旋轉(zhuǎn)，并與二次風(fēng)的旋轉(zhuǎn)方向一致，以利于混合、增大回流區(qū)與提高燃盡度。
從一次風(fēng)管出口到燃燒機(jī)出口，這段距離是混合長(zhǎng)度，其確定的原則是：揮發(fā)物多而熱風(fēng)溫度較高的生物質(zhì)燃燒時(shí)，混合長(zhǎng)度應(yīng)短些，而揮發(fā)物少，熱風(fēng)溫度又低的生物質(zhì)燃燒時(shí)，混合長(zhǎng)度可以長(zhǎng)些。具體的數(shù)值范圍，目前仍憑經(jīng)驗(yàn)確定?？傊幸活A(yù)混段，對(duì)提高燃盡度是有利的。
根據(jù)以上的理由，作者提出改進(jìn)塞塊型旋流燃燒機(jī)的方案，示于圖7。此新型燃燒機(jī)，綜合了圖1-4及圖6各燃燒機(jī)的特點(diǎn)，它具有雙蝸殼、鈍體、予混合結(jié)構(gòu)及切向旋流強(qiáng)度可調(diào)結(jié)構(gòu)，故是一種較合理的生物燃燒機(jī)。
二次風(fēng)的旋流發(fā)生器的設(shè)計(jì)，是該型燃饒器設(shè)計(jì)的重要部分。
從空氣動(dòng)力學(xué)理論可知，旋轉(zhuǎn)射流綜合了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、射流和尾跡流動(dòng)中的各種現(xiàn)象和特征。當(dāng)在噴口上游給流體施以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，則從噴口流出的流體的運(yùn)動(dòng)，除具有軸向和徑向速度分量外，還具有切向速度分量。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的存在，導(dǎo)致產(chǎn)生了軸向和徑向的壓力梯度，這又反轉(zhuǎn)來(lái)影響流場(chǎng)。在強(qiáng)旋流的情況下，軸向反壓力梯度大得足以發(fā)生沿軸線的反方向流動(dòng)，并建立內(nèi)部回流區(qū)。因此，就可以用旋轉(zhuǎn)射流來(lái)控制燃燒機(jī)的火焰形態(tài)與生物質(zhì)燃燒的完善程度。故旋轉(zhuǎn)射流原理常用在燃燒機(jī)中。
塞塊型旋流燃燒機(jī)，采用了可動(dòng)塞塊旋流產(chǎn)生器[2】。它是相鄰的塞塊形成徑向和切向交替的槽道，從而使空氣流分成相同數(shù)目的徑向流股和切向流股，這兩股氣流進(jìn)一步在下游合并為一股旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的氣流。
結(jié)構(gòu)確定后，就能進(jìn)行旋流強(qiáng)度的計(jì)算。
旋流強(qiáng)度即旋流數(shù)，其定義是。氣流相對(duì)于軸線的旋轉(zhuǎn)動(dòng)量距M與氣流的軸向動(dòng)量K及定性尺寸R的乘積的比值，即
N= MlR-K
對(duì)于理想氣體，沿氣流軸向，氣流的旋轉(zhuǎn)動(dòng)量矩和軸向動(dòng)量是守恒的，因而可任意選一截面進(jìn)行研究。
旋轉(zhuǎn)動(dòng)量矩。
M=J F pW,．w一．rdF'
=J：I：‘pW,.W,r2drdcp公斤米2／秒2。
式中。p-氣流密度公斤／米s，
W．一該截面上某點(diǎn)的氣流軸向速度米／秒，
Wl-同截面同一點(diǎn)氣流切向速度米／秒I
r-該點(diǎn)相對(duì)于軸線的旋轉(zhuǎn)半徑，米
F-該截面上氣流的橫截面積米2。
軸向動(dòng)量。
K=I (pW．2+P)dF
J F
=J：J：‘(pw．2+P)drd叩公斤·米／秒2；
式中。P一氣流靜壓、公斤／厘米2，
r o
l pw．W。r2dr
．．．n= 行‘…
R l(pW2．+P)rdr
J O
對(duì)于可動(dòng)塞塊型旋流器，其旋流強(qiáng)度計(jì)算式為I2】：
n=器=o古[-一（睪）2]
式中。
幾一 2兀 c：I1n cosa[1+tgatg（毫／2）]（毫／毫m）
o一—乏{：一51Ⅱu{1一[1二l-cos&（1；1i石6虱玎1_j_乃i菖7≤_=）1
Z一塞塊對(duì)數(shù)I
a一氣流射線與徑向射線的夾角，
§。一動(dòng)塞塊最大的調(diào)節(jié)角庋（弧度），
邑一動(dòng)塞塊運(yùn)動(dòng)中實(shí)際調(diào)節(jié)角度（弧度），
b一塞塊的軸向?qū)挾?，米?br /> r{一塞塊所在圓的內(nèi)半徑，米，
r一塞塊所在圓的外半徑，米。第二期
生物燃燒機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐
由旋流發(fā)生器的結(jié)構(gòu)特性可以計(jì)算出旋流強(qiáng)度n，而旋流強(qiáng)度的選擇主要依據(jù)煤的特性，同時(shí)考慮爐膛形狀、尺寸和燃燒機(jī)的布置方式等。對(duì)容易著火的煤，不需要卷吸過(guò)多的高溫?zé)煔鈦?lái)加熱風(fēng)和生物質(zhì)的混合物氣流，故旋流強(qiáng)度可選得小些。對(duì)難于著火的煤，情況正好相反，旋流強(qiáng)度應(yīng)選得大些。從燃盡度方面來(lái)考慮時(shí)，則希望旋流強(qiáng)度較大，以利于混合與提高燃盡度。
如為了增大旋流強(qiáng)度而要改變?cè)?jì)劃的燃燒機(jī)結(jié)構(gòu)特性時(shí)，就應(yīng)對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行必要的修改，直至達(dá)到要求為止。
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