液排渣粉煤燃烧装置的几个流体流动问题

D0I:10.13374/i.issm1001-053x.1992.01.032 第14卷第1期 北京科技大学学报 Vo1.14No.1 1992年1月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jan.1992 液排渣粉煤燃烧装置的几个流体流动问题+ 冯旭·倪学梓·王景甫· 郭鸿志·邹展· 摘要：分折了液排渣粉煤燃烧器内的流体流动问题，着重分析了中心回流区及其作用。 研究了影响中心回流区的主要因素。给出了燃烧室内的轴向速度和切向速度的试验结果。对 存在的一些问题进行了讨论，并提出了改进意见。 关键词：回流区，轴向速度，切向速度，旋转角速度 Some Questions of Fluid Flow in the Entrained Slagging Coal Powder Combustor Feng Xu Ni Xuezi Wang Jingfu Guo Hongzhi"·Zou Zhan"· ABSTRACT:The flow of fluid in the entrained slagging coal powder combustor are analysed.Specially,the center reflux area and its effects on the flow of fluid slag are analysed.The main factors which affect the center reflux area are investigated.The experimental results of the axal velocity and the tange- ntial velocity in combustor have been given.Some suggestions for improvement have been made, KEY WORDS:reflux area,axial velocity,tangential velocity,rotational angular velocity 1990-10-11收到初稿，1991-9-12收到修改稿 +国家自然科学基金会资助项日 ·北京科技大学(University of Science and Technology Beijing) ··常熟市喷嘴厂(Injecsor Factory of Changshu City) 参加本工作的还有徐建石和张建国同志 96

第 卷第 期 北 京 科 技 大 学 学 报 。 。 年 月 液排渣粉煤燃烧装置的几个流体流动问题 十 冯 旭 ’ 倪 学梓 ’ 王 景 甫 ’ 郭 鸿志 ’ 邹 展” 摘 要 分析了 液排渣粉煤燃烧器内的流体流动 向题 ， 着重 分析了 中心 回流 区及其作用 。 研究了影响 中心 回 流区 的主 要 因素 。 给 出了燃烧室 内 的轴 向速 度和切 向速度的试验结果 。 对 存 在 的一 些问题 进 行了 讨论 ， 并提出了 改进 意见 。 关键词 回 流 区 ， 轴向速度 ， 切 向速度 ， 旋转 角速 度 ，阅 “ ， “ 俘 ‘ ’ 牙 一 。 ， 。 ， ， ， ， 一 一 收到初稿 ， 一 ， 一 收到修改 稿 国家 自然科学基 金会资助 项 目 北 京科技大学 常熟市喷嘴厂 二 参加本工作 的还有徐 建石和 张建国 同志 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1992．01．032

煤的直接燃烧在我国至少在2000年前不会有根本性的改变。研究粉煤燃烧是近50年的 事，且多集中于电站锅炉的粉煤燃烧。关于煤直接燃烧的各种基本物理化学过程，甚至燃煤 的工程技术问题，所发表的定量数据不多，因此很难开发出用于燃烧过程预测的数学模型。 本文所论及的液排渣粉煤燃烧装置及其实验数据，其目标主要是用于工业炉窑。 1 液排渣粉煤燃烧器的特点 液排渣燃烧器与传统的粉煤喷嘴以及用于磁流体发电(MHD)的液排渣粉煤燃烧器均 有较大的区别。前者将粉煤喷入炉内，其燃烧过程基本上是在炉内完成的。而液排渣粉煤燃 烧器其主要燃烧过程在燃烧器内进行，二者的热量传输、质量传输与动量传输均有所区别， 故其燃烧过程，例如着火过程也不同。MHD虽然其主要燃烧过程也是在燃烧器内完成的， 但工艺要求它的烟气必须具有高导电性。例如加入K2CO,等电离剂使之电离，从而增加烟气 的导电性。但当温度低于2000℃时，烟气的导电性很小，为此，要求预热空气温度达1200~ 1400℃，并设预燃室，以预燃室的高温烟气为热源，点燃主燃室的煤粉。预燃室烟气温度远 远超过煤粉及其挥发份的着火温度，点火是不成问题的。而工业炉窑所使用的各种粉煤燃烧 器，则往往用烟气回流的办法以提高点火的可靠性和稳定性。液排渣燃烧器的燃烧室是一个 狭小的空间，当燃烧室内的放热速率与燃烧室带出的热量速率相等时，便达到某种平衡，即 燃烧室的热平衡。目前液排渣燃烧器的燃烧室多采用水冷壁，其比表面积散热量相对较大， 因此必须使高温烟气回流至煤粉喷口附近，以保证稳定着火。近期国内新开发的几种粉煤烧 烧器，其主要区别之一就在于产生高温烟气回流的手段不同。 (1)一次空气直流，喷出口处安装钝体。当一次空气和煤粉混合物绕钝体流动时，为逆 压力梯度流动，即2>0，满足附面层脱离条件，在钝体后形成尾涡。这种方法造成的回 流区，钝体容易磨损，尾涡阻力较大，且进入回流区的煤粉量较少，用于挥发份少的煤和劣 质煤点火困难。 (2)一二次空气为同向旋转射流。旋转射流在煤粉喷口附近形成中心回流区，该中心回 流区的大小及回流量等受一次空气旋流数和一二次空气的距离等因素影响，在操作过程中， 回流区的大小不易调整。煤粉颗粒受离心力作用，故近壁处煤粉浓度较高，呈还原性气氛， 煤粉开始气化，气化后的燃烧为均相反应，使得原来为缓慢的表面反应转变为迅速的空间反 应。而且当空气量控制在亚理论当量运行条件下，灰渣熔点降低，适合于液态排渣然烧器。 我们用和实物尺寸相等的燃烧器在热态试验台上进行试验时，取得如下结果： 烟煤： 固定碳% 挥发份% 灰份% 水份% 57.09 30.03 9.85 2.03 低发热值Q低=28642kJ/kg 灰熔点T:=1550℃ 液态辅渣率(70~85)% 灰渣含碳量(0.03~0.04)% 容积热强度(45.2~56.5)×109kJ/m3h煤粉粒度160~180目 这些技术指标与国外同类型燃烧器相比不相上下。 (3)大速差同向射流由于高速射流强劲的动能，一次空气和煤粉混合物偏离轴线被抽 97

煤的直接 燃烧在我 国至少在 年前不会有根本性的 改变 。 研究粉煤燃 烧 是 近 年 的 事 ， 且多集中于 电站锅炉的粉煤燃烧 。 关于煤直接燃烧 的各种基 本物理化学过程 ， 甚 至燃煤 的工程 技术间题 ， 所发表的定量数据 不多 ， 因此很难开发 出用于燃 烧 过程预测的数学模型 。 本文所论及 的液排渣粉煤燃烧装置及其实验数据 ， 其 目标主要是用于工业炉窑 。 液排渣粉煤燃烧器的特点 液排渣燃烧 器与 传统 的粉煤喷嘴以 及 用于磁流体发 电 的液排渣粉煤燃 烧 器 均 有较大的区别 。 前者将粉 煤喷入炉内 ， 其燃烧过程 基本上是在 炉内完成的 。 而液 排渣粉煤燃 烧器其主要燃烧 过程在燃烧器内进行 ， 二者的热量传输 、 质量 传输与 动量传输均有所区别 ， 故其燃烧过程 ， 例 如着火过程 也不 同 。 虽然其主要燃烧过程 也是在燃烧 器内 完 成 的 ， 但工艺要求它的烟气必须具有高导 电性 。 例如加人 。 等电离剂使之电离 ， 从而增加烟气 的导 电性 。 但当温度低 于 ℃ 时 ， 烟气 的导 电性很 小 ， 为 此 ， 要 求预 热空气温度达 一 ℃ ， 并设预燃 室 ， 以 预燃室的高温烟气为热源 ， 点燃主燃 室 的煤粉 。 预燃 室烟气温度远 远 超过煤粉及其挥发份的 着火温度 ， 点火是 不成问题的 。 而工业炉窑所使用的 各种粉 煤燃烧 器 ， 则往往 用烟 气回流的办 法以 提高点火 的可 靠性和稳定性 。 液排渣燃烧器的燃烧室是一个 狭小 的空 间 ， 当 燃烧室 内的放热速率与 燃烧室带 出的热量速率相等时 ， 便达到某种平衡 ， 即 燃烧室 的热平衡 。 目前液排渣燃烧器的燃烧室多采 用水冷壁 ， 其比表 面积散热 量相对较大 ， 因此必须 使高温 烟气回流至煤粉喷 口附 近 ， 以保证稳定着火 。 近期 国内新开 发 的几种粉 煤烧 烧器 ， 其主要区别之一就在 于产生高温烟气回流的手段 不同 。 一次空气直流 ， 喷 出 口处安装钝体 。 当一次空气和煤粉混合物绕钝体流动时 ， 为逆 尸 二 ， ，， 。 、 。 口 二 ， 。 。 二 ， ，二 、 、 你 已 ， 小 。 。 二 小林 ， 小 ‘ 目 压力梯度流动 ， 即 器 ” ， 满足附 面层脱离条件 ， 在钝 体后形成尾涡 。 这种方法造 成 的 回 流区 ， 钝 体容易磨 损 ， 尾 涡阻 力较大 ， 且进人 回流区 的煤粉量较少 ， 用于挥发份 少的煤和劣 质煤点火 困难 。 一二次空气为 同向旋转射流 。 旋转射流在 煤粉喷 口 附 近形成中心 回流区 ， 该 中心 回 流区 的大小及 回流量等受一次空气旋流数和一二次空气的距离等 因素影响 ， 在 操作过程 中 ， 回流区的大小 不易调整 。 煤粉颗粒受离心 力作用 ， 故近壁处煤粉浓 度较高 ， 呈还原性气氛 ， 煤粉开始气化 ， 气化后 的 燃烧为均相反应 ， 使得原来为缓慢的表 面反应 转变为迅速的空间反 应 。 而且当空气量控制在 亚理论 当量运行条件下 ， 灰 渣熔点降低 ， 适 合于液态排渣 燃烧器 。 我们 用和 实物尺寸相 等的燃烧器在 热态试验 台上进行试验时 ， 取得 如下结果 烟煤 固定碳 挥发份 灰份 水份 。 。 。 。 低发热值 低 二 灰熔点 ℃ 液态辅渣率 一 灰渣含碳 量 一 容积热强度 ” 煤粉粒度 目 这些 技术指标与 国外同类型燃烧器相 比不相上下 。 大速差 同向射流 由于高速射流强 劲的动能 ， 一次空气和煤粉混合物偏离轴线被抽

吸到高速射流中去，造成回流区。 (4)扁平射流扁平射流偏心设置，由于附壁效应，射流喷出后偏转折向壁面，形成回 流区。 2试验结果及其分析 产生回流的方式虽各不相同，但是其主要作用都在于利用高温烟气回流，提供有效的传 热传质机制。回流区内形成许多小的旋涡，为有旋流动，煤粉粒子的运动轨迹既随着气流作 曲线运动，同时还绕自身轴旋转。煤粉在湍流作用下得以充份扩散与空气混合燃烧。我们采 用一二次空气同向旋转射流的方式，进行过多种工况的试验。当一次空气的旋流数S,=1.0, 二次空气量为零时，回流情况如图1所示。当一次空气的旋流数S,=1.0,一二次空气量的 比例Q:/Q2=0.189时，回流情况如图2所示。对比两种工况，当开启二次空气时，煤粉喷 口附近的中心回流区明显减小。关于一二次风旋流数的大小，一二次风量之比例，一二次风 25mm 10m/s 图1燃烧室轴向速度分布(S1=1,0Q1=140m3/hQ2=0) Fig.1 The axial velocity in combustor 25mm 10m/s 图2燃烧室轴向速度分布(S1=1.0Q1/Q2=0.189‘12=340mm0=110) Fig.2 The axial velocity in combustor 98

吸到高速射流中去 ， 造 成回流区 。 扁平射流 扁平射流偏心 设置 ， 由于附壁效应 ， 射流喷出后偏转折 向壁面 ， 形成回 流区 。 试验结果及其分析 产生 回流的方式虽各不相 同 ， 但是其主要作用都在 于利 用高温烟气回流 ， 提供有效 的 传 热 传质机制 。 回流区 内形成许多小的旋涡 ， 为有旋流动 ， 煤粉粒子的运动轨迹既随着气流作 曲线运动 ， 同时还绕 自身轴旋转 。 煤粉在揣 流作 用下得 以充份扩散与 空气混合燃烧 。 我们采 用一二次空气 同向旋转射流的方式 ，进行过多种工况的试验 。 当 一次空气的旋流数 二 。 ， 二次空气量为零时 ， 回流情况如图 所示 。 当一次空气的旋流数 二 ， 一二次空气量 的 比例 二 。 时 ， 回流情况如图 所示 。 对 比两种工况 ， 当开 启二次空气时 ， 煤 粉 喷 口附近的 中心回流区 明显减小 。 关于一二次凤旋流数的大小 ， 一二次风量之比例 ， 一二次风 于 二〕 二三 日日日以 芍万 又 门日 叮以 仪让厂 才 ‘ 》 、 ， 一 、 、 、 、 、 、了…洲一 卜、 匕 止巨三 支 ’ 从 ‘ 气 一 ， 洲 勺 侧 门 日 口目 、 一以 一 一寸习撼 图 燃烧室轴向速度分布 二 。 二 ， 。 丁 书︸乍 子少 拜工带宁 ‘ 一 ‘ 二 、 ’ 、 、 ‘ ， ， ， 尹 、之 ‘ ， 产 一 一 气 … 二二二互 图 撰烧室轴向速度分布 二 “ 分 盆 二 夕二 。 ， 丁五 只 ” 耳， 。 马吕

口的相对位置及扩张角等对回流的影响，文献〔2〕提供了详尽的实验数据。众所周知，煤粉 喷口附近中心回流区的大小及回流率对点火尤为重要，特别对于散热速率大的燃烧器（如本 试验所采用的小体积，水汽壁的燃烧器是这样)，端部中心回流区的参数起着决定性的作 用。 燃烧室内悬浮物的着火与熄火可以看成是低温平衡状态和高温平衡状态之间的一种转变 过程4)，着火温度不应看作是燃料的一种特性，它与影响放热速率和带出热量速率的一切因 素有关，某些输入条件的暂时变化，都会影响着火和熄火。例如入燃烧器璧温度可作为一个 输人条件，点火初期若冷却强度过大，将会影响着火状态。又如进入回流区的煤粉浓度和二 次风入口温度也是一种输入条件，若二次空气预热温度太低，以致使入口温度降低到临界温 度以下，则有可能发生熄火。 进入回流区的煤粉浓度与一二次空气的旋流数及流出速度有关。试验测定，在一定工况 下，燃烧室内的切向速度分布如图3所示。当二次空气出口速度较大时，谁刚体区域面积增 加，势流区面积减少，在贴壁区域为自由涡，”=常数，在旋转射流的核心区为强制涡， U=r①。当旋转角速度0一定时，刚体区的半径r越大，则其切向速度v越大，煤粉颗粒所 受的离心加速度(，2/~)与速度的平方成正比，因此，大部分质量大的煤粉集中在贴近壁面的 区域，使贴壁区的煤粉浓度明显增加，只有少量煤粉进入中心回流区，这对挥发份含量较低 25:m 40m/s 图3燃烧室内切向速度分布(S1=1.0Q1/Q2=0,189412=340mm0=110°) Fig.3 The tangential velocity in combustor 的煤种难以着火。经过多次试验表明，开始点火瞬间，二次空气不宜立即开启，比较图1与 图2可以看出，当二次空气为零时，中心回流区较大，这时对于挥发份含量大于20%的煤 种，不论用燃油、燃乙炔氧焰或油棉纱点火，均可实现稳定着火。 观察气流在燃烧器壁面上的轨迹，约经一圈半的运动路程呈螺线型前进，然后流出排渣 口。该螺线型流动图形，可近似看作点汇和点涡的叠加。因为点汇和点祸的速度势和流函数 都满足拉普拉斯方程，故叠加后组合流动的速度势和流函数分别为： 2(Qlar-G0) p=~1 (1) p=-2a(Q0-61ar) (2) 99

口的相对位置及扩张 角等对回 流 的影响 ， 文 献〔幻 提供了详 尽的实验数据 。 众所周 知 ， 煤 粉 喷 口附近中心回流 区的大小及 回流率对 点火尤为重要 ， 特别对于散热速率大 的燃烧器 如本 试验所采 用的小体积 ， 水汽壁 的燃烧 器是这样 ， 端部中心回 流区 的参数起着决 定 性 的 作 用 。 燃烧室 内悬浮物的着火与 熄火可 以看成是低温平衡状态和高温乎衡状态之间的 一种转变 过程 〔 ‘ ’ ， 着火温度不应看作是燃 料的一种 特性 ， 它与 影响放 热速率和带出热量速率的一切 因 素有关 ， 某些输人条件的暂时变 化 ， 都会影响着火和熄火 。 例 如入燃烧器壁温度可 作为 一个 输人条件 ， 点火初期若冷却强度过大 ， 将会影响 着火 状态 。 又如进入 回流区 的煤粉浓度和 二 次凤人 口温度 也是 一种输入 条件 ， 若二 次空气预热温度太低 ， 以致使人 口温度降低到临 界温 度以下 ， 则有可能发生熄火 。 进人 回流区的煤粉浓度与 一二次空气的旋流数及流 出速度有 关 。 试验测定 ， 在 一定工况 下 ， 燃烧室内的切 向速库分布如图 所示 。 当二次空气 出 口 速度较大时 ， 准 刚体区域面积增 加 ， 势流区面积减少 ， 在 贴壁区域为 自由祸 ， 二 常数 ， 在旋转射流的核心区 为 强 制 祸 ， “ 。 当旋转角速度。 一定时 ， 刚体区 的半径 越大 ， 则其切 向速度 ， 越 大 ， 煤粉 颗 粒 所 受的离心加速度 与速度的平方成正 比 ， 因此 ， 大部分质量大的煤粉 集中在贴近壁面的 区域 ， 使贴壁区 的煤粉浓 度 明显增加 ， 只有少 量煤粉进人 中心 回流区 ， 这对挥发份含量较低 勺俨 粉 一 ” “ 厂 … 卜 … 乙 二 ， 述 ， ， …艺 ， … 图 燃烧室 内切 向速度分布 马邢 王 斗 爪 二 。 二 透 爪二 。 的煤种难以着火 。 经 过多次试验表 明 ， 开始点火瞬 间 ， 二次空气不宜立即开启 ， 比较图 与 图 可 以看出 ， 当二次空气为 零时 ， 中心 回流区较大 ， 这时对于挥发份含 量 大 于 的 煤 种 ， 不论用燃油 、 燃乙炔氧焰 或油 棉纱点火 ， 均可 实现稳定着火 。 观察气流在燃烧器壁面上的轨迹 ， 约经一圈半的运动 路程呈 螺线型前进 ， 然后流 出排渣 口 。 该螺线型流动 图形 ， 可 近似看作点汇和点涡 的叠加 。 因为点 汇和点涡 的速度势和 流函数 都满足拉普拉斯方程 ， 故叠加后组合流动的速度势和 流函数分别为 ， 。 ， 。 。 、 岁 一 万万 ‘ ‘ 衬 通 一 甘 口 夕 尹 二 一 万 一

其等势线和等流函数线（流线）分别为： C1+G0 r=e (3) C2-0e r÷eG (4) 式中： G一速度环量；0一与X轴的夹角： Q一流量；C1、C2一常数。 上式为两簇对数螺旋线，互相正交，可作为分析旋转射流燃烧室内流体流动的参考。 关于一次空气的量和预热温度，看法不尽一致。目前国内大部分工业炉窑使用风扇磨或 锤击式磨煤机制造并输送煤粉，考虑到煤粉在输送管线内沉积及回火等原因，一次空气的流速 常取20m/s以上。一次空气量应是燃烧中挥发份成份所需的理论空气量。目前园内制造的某 些蘑煤机，一次空气量对于液排渣燃烧器来说普遍偏大，有的磨煤机随进煤量增加而带入的 一次空气量反而减少。风扇磨则缺少风扇工作特线曲线的定量数据，作者曾经在一台自然吸 风的风扇磨上进行过测定，分别对空转和加煤几种工况进行试验，结果其进风量（即一次 空气)基本相同。而且对现有风扇磨的一次空气量控制也缺乏有效的手段，这对于分级燃烧 的液排渣燃烧器是不理想的。通常煤粉的载荷会改变风扇特性曲线，为适应粉煤液排渣新技 术的需要，急需改进风扇磨的工作，例如提供风扇磨的气动特性定量数据和一次空气可靠的 调节性能。 磨煤机的煤粉粒度随各厂家制造的风扇磨及磨煤量不同而异，如上海某厂制造的磨煤机 生产的煤粉粒度为160目左右，江苏某厂制造的磨煤机煤粉粒度经标定，75目的占(12~26)%，武汉某厂制造的磨煤机经标定煤粉粒度大部分在 160~180目之间。总之，煤粉粒度及其宽筛分特性，对煤粉燃烧例如快速热解、升温速度、 火焰特性等都有显著影响。由于篇幅所限，煤粉粒度问题将在下文讨论。 顺便提一下，关于通过磨煤机的一次空气预热问题，有的磨煤机允许一次空气预热到 380℃，当然这对于煤粉的气力输运会带来某些好处，但这样高的一次空气预热温度值得商 榷。首先是安全问题，在接近绝热条件下，当挥发份含量达到35%时，温度达160℃就可使 一堆烟煤煤粉着火。还应考虑到，当磨煤机运转时，由于摩擦和描击而出现火花，则危险性 更大。另一方面，温度过高还会使粉煤在输送过程中过早热解。一次风温取100~150℃就足 以避免水份在煤粉输送过程中的凝结。 国内也有采用集中制粉分散使用的例子，如广东佛山。这对于大量使用煤粉的工业锅炉 和电站锅炉无疑是有益的，它的优越性在于经济合算，技术可靠，可控性较强，由于输送气 体量小，不易爆炸，磨损小，效率高。我们在试验过程中曾经也采用过球磨机制粉，经煤粉 罐用压缩空气浓相输送的方案，文献〔3)提供了详细数据。浓相输送时，当固气比为232.7时， 空气流速仅为3.89m/s,每m3空气所输送的煤粉量达180kg。但是煤粉的水份含量对输送影 响极大，当煤粉湿度增加时，可观察到煤粉罐内料面的变化情况。当煤粉含水量达3%时， 下料受阻，输送困难。煤粉流量和温度的关系可由下式表示： ta0.) CgP4=0.161(） 0.74g (5) 400

其等势线和等流 函数线 流线 分别为 犷 式 中 ‘ －速度环 量 － 与 轴的夹角 － 流量 ，、 － 常数 。 上式为两簇对 数螺旋线 ， 互相正 交 ， 可 作为 分析旋转射 流燃烧 室 内流体流动的参考 。 关于一次空气 的量和预热温度 ， 看法不尽一致 。 目前 国内大部分工业炉 窑使用风扇磨或 锤击式磨煤机制造并输送煤粉 ， 考虑 到煤粉在输送管线内沉积及 回火等原 因 ， 一次空气的流速 常取 以上 。 一次空气量应是燃烧 中挥发份 成份所需的理论 空气量 。 目前 国内制造 的 某 些磨煤机 ， 一次空气量对于液排 渣燃烧 器来说普遍偏大 ， 有 的磨煤机随进煤量增加 而带入 的 一次空气量反而减 少 。 风扇磨则缺少风扇工作 特线 曲线的定量数据 ， 作者 曾经在一台 自然吸 风的风扇磨上进行过测定 ， 分别对 空转和加煤几种工况进行试验 ， 结果其进 风 量 即 一 次 空气 基本相 同 。 而且对 现有风扇磨的一次空气量控制也缺乏有效的手段 ， 这对于分级燃烧 的液排渣燃烧器是不理想 的 。 通常煤粉 的载荷会改变 风 扇 特性曲线 ， 为适应粉煤液排渣新技 术的需要 ， 急需改进风扇磨的 工作 ， 例 如提供风 扇磨 的气动特性 定量数据和 一次空气可靠钓 调 节性能 。 磨煤机 的煤粉 粒度随各厂家制造 的风扇磨及磨煤量不 同而异 ， 如上海某厂制造 的磨煤机 生 产的煤粉 粒度为 目左右 ， 江苏某厂制造的磨煤机煤粉 粒度经标 定 ， 目 的 煤 粉 占 一 写 ， 目的 占 一 ， 武汉某厂制 造 的磨煤机 经标定 煤 粉 粒 度 大 部 分 在 一 目之 间 。 总之 ， 煤粉粒度及其宽筛分特性 ， 对煤粉燃烧例 如快速 热解 、 升温速度 、 火焰特性等都有显著影响 。 由于篇幅所限 ， 煤粉粒度 问题将在下文 讨论 。 顺 便提一下 ， 关 于通过磨煤机的一次空气预热问题 ， 有 的磨煤机允许 一次空 气 预 热 到 ℃ ， 当 然这对 于煤粉 的气力输运 会带来某些 好处 ， 但这样高的 一次空气预热温度值 得 商 榷 。 首 先是安全 问题 ， 在接 近绝 热条件下 ， 当挥发份含量达到 写时 ， 温度 达 ℃ 就 可 使 一堆烟煤煤粉 着火 。 还应考虑 到 ， 当磨煤机运转时 ， 由于摩擦和掩击 而出现火花 ， 则危险性 更大 。 另 一方面 ， 温度过高还会使粉 煤在输送 过 程 中过早 热解 。 一次风温取 一 ℃ 就足 以 避 免水份在煤粉输送 过 程 中的 凝结 。 国内也有采 用集中制粉 分 散使 用的例子 ， 如广东 佛 山 。 这对 于大 量使用煤粉 的工业 锅炉 和 电站 锅炉 无疑是有益 的 ， 它 的优越性在 于经济合算 ， 技术可 靠 ， 可 控性较强 ， 由于输送气 体量小 ， 不易爆炸 ， 磨 损小 ， 效率高 。 我们在 试验过 程中 曾经也采 用过球磨机制粉 ， 经煤粉 罐用 压缩空气浓相输送 的方案 ， 文 献〔 〕提供了 详细数据 。 浓相 输送时 ， 当 固气比为 时 ， 空气流速仅为 ， 每 “ 空气所输送 的煤粉 量达 叭 。 但是煤粉 的水份 含量对输 送 影 响极大 ， 当煤粉湿度增加时 ， 可观察到煤粉罐 内料面的变化情况 。 当煤粉 含水量达 时 ， 下料受阻 ， 输送 困难 。 煤粉流量和温度 的关系可 由下式表示 牙 口 ， 二 。 ， ， 。 ， 、 。 。 〔 ” 〕 一一二布一一户下 一一二芍尸一下一 一 ‘ 一 二 丫 享 ’ “ ， ， 革

式中形s一煤粉流量kg/min; 0,一安息角影 pa一悬浮密度上g/m3; g一重力加速度m/s2 ds一煤粉颗粒直径m, d。一孔板直径r。 其他条件不变时，式(5)可改写为： 1 Wscotand, (6) 由式(6)可知，安息角9，越大，则煤粉流量Ws越小，这就是说，煤粉温度增加，导致 煤粉流量减小，故目前中小型工业炉窑燃烧煤粉仍以风扇磨为主。 了结论 (1)液排渣粉煤燃烧器其比表面积散热量相对较大，因此使高温烟气回流至煤粉喷口附 近尤为重要，以提高其点火的可靠性和稳定性 (2)本液排渣粉煤燃烧器中心回流区的大小取决于一二次空气旋流数的大小、一二次风 量之比例、一二次风口的相对位置及扩张角等。开启二次空气时，煤粉喷口附近的中心回流 区明显减小，所以在开始点火瞬间，二次空气不宜立即开启。 (3)为适应粉煤液排渣新技术的需要，对目前国内制造的风扇磨需要改进，使制粉粒度 在180~200目之间，并提供风扇磨的气动特性定量数据和一次空气可靠的调节性能。 参考文献 1冯旭等。液排渣粉煤燃烧器的流场试验研究，北京金属学会能源学术会议论文， 1986,8 2王景甫。液排渣粉燃烧装置的空气动力特性，北京科技大学顾士论文1987 3丁玉龙。粉煤的气力输送与两相计量的研究，北京科技大学硕士论文1988 4美M.A,菲尔德等。煤粉燃烧，北京：水利电力出版社 5国井大藏等。流志化工程，北京：石油化学工业出版社，1969 101

式中 那 ， －煤粉 流量 ‘ ” ， － 悬浮密度 卜 加 “ －煤粉颗 粒直径 其他条件不变时 ， 式 可 改写为 户 － 安 息角 夕－ 重 力加速度 。 “ 。 ， － 孔板直径 即 。 带 。 二 认 由式 可 知 ， 安 息 角 ， 越 大 ， 则煤粉 流量牙 ， 越 小 ， 这就是 说 ， 煤粉 温度增加 ， 导 致 煤粉 流量减 小 ， 故 目前 中小型 工业 炉 窑 燃烧煤粉 仍 以 风 扇磨为 主 。 弓 结 论 液排渣粉煤 燃烧 器其 比表面积 散热 量相 对 较大 ， 因此使高温烟气 回流至煤粉喷 口附 近尤 为重 要 ， 以 提高其点火 的可靠性和 稳定性 本液排 渣粉煤燃烧 器中心 回流区 的 大小取决 于 一二次空气旋流数 的大小 、 一二 次凤 量之比例 、 一二次风 口 的相 对位置 及扩张 角等 。 开启二 次空气时 ， 煤粉 喷 口 附近 的 中心 回流 区 明显减小 ， 所 以在 开始点火 瞬 间 ， 二 次空 气不宜立 即开启 。 为适应粉煤液排渣新 技术的需要 ， 对 目前 国内制造 的风扇磨需要改进 ， 使制粉 粒度 在 一 目之 间 ， 并 提供风扇磨的气动 特性定量 数据和 一次空气可 靠 的调 节性能 。 参 考 文 做 冯 旭等 。 液排渣粉煤 燃烧 器 的流场 试验研究 ， 北 京金 属学会能源学术会议论文 ， ， 王景 甫 液排 渣粉 燃烧装置 的空气动 力特性 ， 北京科 技大学硕士论文 丁玉 龙 粉煤的气力输送与两相 计量 的研究 ， 北京科 技大学硕士论文 美 。 菲 尔德等 。 煤粉燃烧 ， 北京 水利电 力出版社 国井 大藏 等 流志化 工程 ， 北京 石油化学工业 出版社 ， 飞