负荷变化对煤粉工业锅炉燃烧器回流区影响的实验研究

孙晨智

摘要： 实验研究了负荷变化对煤粉工业锅炉燃烧器回流区的影响。结果表明：随着负荷降低，燃烧器内回流区的长度减小，回流量降低。锅炉低负荷运行时，考虑稳燃，应适当增加燃烧器二次风旋流强度。

Abstract： The influence of load variation on the recirculation zone of industrial boiler burned pulverized coal burner was experimentally studied. The results show that the length of recirculation zone decreases and the reflect flow rate decreases， with the decrease of the boiler load. When the boiler operates at low load， considering the steady combustion， the swirl intensity of the burner's secondary air should be increased properly.

关键词： 煤粉工业锅炉；燃烧器；锅炉负荷；回流区

Key words： industrial boiler burned pulverized coal；burner；boiler load；recirculation zone

中图分类号：TK223.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）17-0126-02

0 引言

近几年，煤粉工业锅炉由于其节能、环保等方面的优势，得到越来越多的推广和应用[1，2]。而煤粉工业锅炉所配燃烧器则是决定整套锅炉性能的关键设备[3]。

本文针对某一应用于煤粉工业锅炉的燃烧器[4]，通过实验的方法，研究锅炉负荷变化对该燃烧器回流区大小及回流量的影响。

1 实验系统

建立了1：1比例该燃烧器模型的冷态实验台，如图1所示。

实验时，保持燃烧器一次风、内二次风、外二次风喷口面积不变，同时保持钝体高度和内二次风旋流强度不变，通过调整外二次风和内二次风风量，使得燃烧器在负荷变化时能保证燃烧器内煤粉燃烧所需空气的过量空气系数为1.2，具体实验工况如表1所示。

2 结果与讨论

2.1 回流区大小的影响

图2为锅炉负荷变化对燃烧器内回流区大小影响的实验结果。实验中，规定沿着气流流动的方向为x轴正方向，与重力加速度垂直方向的反方向为y轴正方向，原点位于燃烧器一次风、内外二次风出口截面中心处。D代表燃烧器绝热内筒的直径，本实验中为一固定值。

如图2所示，当负荷由100%降低至75%时，由于内二次风风量的降低，回流区长度由1.6D减小至1.25D左右；当负荷继续降低至50%时，回流区的宽度由于外二次風的取消而有所增加，但是回流区的长度进一步减小，仅为1.2D左右。

2.2 回流量的影响

本文中回流量Q的定义为：Q=2？仔urdr

式中：

Q—— 回流区内气流的体积回流量/ m3·s-1；

u —— 回流区内气流的回流速度/ m·s-1。

负荷变化对燃烧器回流量的影响，如图3所示。图中，不同负荷工况下，回流量沿着射流的方向，均呈现先急剧增加，接着变化平缓，然后急剧下降的趋势。由于不同负荷工况下，一次风的风量和钝体高度保持不变，且内二次风的旋流强度亦不变，因而沿着气流射流方向在0.6D之前，三种负荷工况下的回流量基本一致；在x/D≥0.600，由于回流区减小（见图2），导致负荷降低时回流量的减少，说明低负荷时，由于内二次风风量的减少，尽管其旋流强度保持不变，从燃烧器外回流至燃烧器内的气流减小。

3 结论

煤粉工业锅炉燃烧器低负荷运行时，为了引导更多的高温烟气回流至燃烧器绝热内筒，以提高煤粉着火的稳定性，进而提高燃烧器的低负荷稳燃能力，需要通过增大二次风旋流强度的方法来实现，但是增大二次风旋流强度又会增加煤粉在绝热内筒壁面结渣的可能性。

参考文献：

[1]范玮.煤粉工业锅炉产业发展现状及投资分析[J].洁净煤技术，2012，18（4）：4-6，12.

[2]何海军，李小炯.煤粉工业锅炉的运行特点与经济分析[J]. 洁净煤技术，2013，19（4）：77-80.

[3]尚庆雨.我国煤粉工业锅炉技术现状及发展趋势[J].煤炭科学技术，2016，44（1）：201-206.

[4]池作和，丁守宝，成德芳，等.具有自稳能力的三级配风低NOx煤粉燃烧器：中国，200910101889.1 [P].2011-02-02.