一种源自燃气理念的煤粉燃烧方式——煤粉高速燃烧

静jing

一种源自燃气理念的煤粉燃烧方式——煤粉高速燃烧

煤粉燃烧器广泛应用于电站锅炉中，在工业锅炉中应用也较为普遍。研究表明使用低速煤粉燃烧器的锅炉存在炉膛结焦、局部高温、低负荷稳燃性能差等问题。高速燃烧器的概念见于气体燃烧器中，高速煤粉燃烧器在炉内的火焰较长，炉内温度分布均匀，不易结焦，稳燃性能优良，最低负荷20%。文献资料对高速煤粉燃烧器的报道不多。
与高速煤粉燃烧器工作原理类似，有学者提出煤粉近壁燃烧技术和高温低氮液态排渣煤粉燃烧器。由于液态排渣对技术和设备可靠性要求高，未见2种技术的后续工业化报道。
本文采用数值模拟的办法，以14 MW高速煤粉燃烧器作为研究对象，研究旋流强度、二次风温度等关键参数对燃烧的影响，同时基于燃烧特点对燃烧器结构进行优化设计。

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关键参数对燃烧的影响

旋流强度对回流量的影响

燃烧器喷口旋流强度

喷口径向可燃气体与氧气体积浓度

二次风温对燃烧的影响

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高速煤粉燃烧器结构优化

文献介绍了一种夹心风直流煤粉燃烧器的原理和应用经验，在直流煤粉燃烧器的一次风管中增加一根中心风管，利用中心风对火焰进行扰动和补氧，以利于氧气扩散到煤粉颗粒表面，从而强化燃烧。
本文按照该原理对高速煤粉燃烧器进行优化设计，在一次风管中增加中心风管，风管设计内径为50 mm，设计风速30 m/s，二次风旋流强度为2.2，讨论了中心风采用旋流和直流2种形式的结构，其中中心风旋流强度为0.3。

中心风对喷口可燃组分影响

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结 论

1）高速煤粉燃烧器旋流强度在2.2～3.7时，回流区形状大小相差不大，回流量则随旋流强度的增加而增加，有利于煤粉稳定燃烧；喷口处烟气旋流强度0.10～0.28，喷口速度可达150～170 m/s。
2）高速煤粉燃烧器喷口存在可燃组分和氧气分层分布的现象，旋流强度增大，燃烧器喷口处可燃组分浓度越低，但旋流强度从3.2提高到3.7后浓度变化不大。
3）二次风温度从0提高到200 ℃，燃烧器内固定碳转化率提高20%，达到了65%。
4）增加中心风，燃烧器喷口处可燃组分浓度在r≤75 mm圆形区域内降低；采用旋流中心风对可燃组分浓度降低的影响比直流大，效果好。
内容来源：洁净煤技术编辑部