518· 北京科技大学学报 2003年第6期 表2两种喷枪在不同位置的煤粉燃烧率的差值 Table 2 Differences of pulverized coal combustion rate between two type lances 喷枪出口距最高测温点的位置/mm 220 246 272298324 350376402 单双枪的燃烧率差异% 8.29 7.67 7.05 6.43 5.81 5.194.573.95 支枪的水平距离变小，两枪距离过大，会使交叉 实验还比较了普通单煤枪、交义双煤枪、交 射流的混合效果下降，这与前面冷态模拟实验的 叉氧煤枪、同轴氧煤枪等几种喷枪形式在不同的 结果是一致的.交叉双煤枪的燃烧率在相同条件 煤比条件下对煤粉燃烧率的影响，结果如表3所 下都比单煤枪高，这是由于交叉双煤枪改善了煤 示，单枪和双枪出口距最高测温点的位置都为 粉的混合和预热的条件所致. 402mm,风温为950980℃，其余条件与前相同. 表3不同喷枪形式对煤粉燃烧率的影响 Table 3 Influence of different lance types on coal pulverized combustion 高炉喷煤比kgt)交叉氧煤枪燃烧率%交叉双煤枪燃烧率%同轴氧煤枪燃烧率%普通单枪燃烧率% 120 62.46 54.06 46.77 43.92 150 65.43 51.47 46.48 44.45 180 51.26 48.20 46.48 44.45 200 50.69 50.98 45.22 43.87 对表3中的数据进行线性回归，相关系数同 过程，而对传热过程不利，在交叉式喷枪中，交叉 样都大于0.8，回归方程如下： 射流不但提供了很好的传质条件，在射流的开始 z=87.2848-0.1835x,120≥x1≥200： 区得到了较好的预热，在过渡将区可以进行充分 z2=59.3876-0.0505x1,120≥x1≥200： 的混合，提供了很好的传热和传质条件.所以交 z3=48.8718-0.0162x,120≥x1≥200 叉式双枪可以达到较高的燃烧率，较单枪平均提 z4=44.1382-0.0004x,120≥x≥200. 高了5%10%左右. 式中，z,z,和z4分别为交叉氧煤枪、交叉双煤 采用交叉双煤枪，煤粉由两支枪分别喷入， 枪、同轴氧煤枪和单煤枪的煤粉燃烧率，%：高 减轻了单支枪的煤量负荷，有利于进一步提高供 炉喷煤比，kgt. 煤的能力.交叉氧煤双枪和双煤枪在工业上实施 回归方程表明，燃烧率随着煤比的增加都有 的难度并不大，需要对现有的相关设备进行改动 所下降，燃烧率越高的情况下降幅度越大，这与 即可，交叉氧煤双枪氧与煤是从两支枪分别喷 实际情况完全吻合，在相同煤比条件下，交叉氧 入，可以保证每个风口的供氧量. 煤枪的效果最好，喷出的氧流与煤流相交后直接 4 混合，提高了混合均匀性，强化了燃烧过程.交叉 结论 双煤枪的效果仅次于交叉氧煤枪，但比同轴氧煤 (1)交叉射流的交角越大、出口动量比越大、 枪要好得多.这也是由于交叉射流提供了很好的 两喷口的距离越小，主变形率越大，两股射流的 混合和预热条件.在喷煤比为200kgt的条件下， 混合越强烈.两股射流出口直径在垂直于交角平 两种交叉式喷枪的煤粉燃烧率几乎相同.其原因 面上的投影长度比dd越大，射流主变形率越 为实验中的富氧量是固定的，没有随着喷煤量的 小；当d1d≥3.5后，射流变形及混合不再与交角 增加而增加，这表明在提高喷煤量的同时，应该 相关， 适当增加富氧量，来保证较高的燃烧率，同轴氧 (2)随两喷口沿交叉射流方向上的距离变大， 煤枪采用了集中富氧，效果比普通单枪要略好 交叉射流的主变形率变小，双枪的布置要使间距 些.氧气与煤粉从一个枪口喷出，可以提高煤粉 不宜过大，以免影响交叉射流混合的效果，选择 在出口处局部区域的氧浓度，达到较好的混合程 合适的距离是交叉枪的重要参数， 度，但由于氧气在喷枪出口的温度较低，而煤粉 (3)交叉式双枪使煤粉和氧气或煤粉与煤粉 被喷出后，首先被加热，进行干燥、分解，然后才 在热风中先预热后混合，为煤粉的燃烧提供了良 进行燃烧，而煤粉和氧气同时喷出，有利于传质 好的动力学条件.可以获得比单枪高的燃烧率.一 北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 表 两种 喷枪在 不 同位 置 的煤粉燃 烧率 的差值 月触 ， 泳 俪 饰 喷 枪 出 口 距最 高 测温 点 的位 置 单双 枪 的燃烧率 差 异 支枪 的水 平 距 离变 小 两 枪距 离 过 大 ， 会 使 交 叉 射 流 的混 合 效 果 下 降 ， 这 与前 面冷 态模 拟 实验 的 结 果 是 一致 的 交 叉双 煤枪 的燃烧 率在 相 同 条件 下 都 比单煤 枪 高 ， 这 是 由于 交 叉 双 煤枪 改善 了煤 粉 的混 合 和 预 热 的条 件 所 致 实验 还 比较 了普通 单煤 枪 、 交叉 双 煤 枪 、 交 叉 氧 煤 枪 、 同轴 氧煤枪 等几 种 喷枪 形 式 在 不 同的 煤 比条 件 下 对 煤 粉 燃 烧 率 的影 响 ， 结 果 如 表 所 示 单 枪 和 双 枪 出 口 距 最 高测 温 点 的位 置 都 为 ， 风 温 为 一 ℃ ， 其 余 条件 与 前 相 同 表 不 同 喷枪形 式 对 煤粉燃 烧 率 的影响 幻 高炉 喷煤 比 ’ 一 今 交叉氧煤枪燃烧 率 交叉双 煤枪燃烧 率 瓜 同轴 氧煤枪燃 烧 率 普通 单枪燃烧 率 机 对 表 中 的数 据 进 行 线 性 回 归 ， 相 关 系 数 同 样 都 大于 ， 回 归方 程 如 下 一 ，， 之 ，七 几 一 ，， 全 、 之 与 一 ，， 之 之 石 一 ， 全 ，全 式 中 ， ， 几 ， 和石 分 别 为交 叉氧 煤枪 、 交 叉 双 煤 枪 、 同轴 氧 煤 枪 和 单 煤 枪 的煤 粉 燃 烧 率 ， 工， 高 炉 喷 煤 比 ， 回 归方 程 表 明 ， 燃烧 率 随着 煤 比 的增 加 都 有 所 下 降 ， 燃烧 率越 高 的情 况 下 降 幅度 越 大 这 与 实 际情 况 完 全 吻合 在 相 同煤 比条件 下 ， 交 叉 氧 煤 枪 的效 果 最 好 ， 喷 出 的氧 流 与煤 流 相 交后 直接 混 合 ， 提 高 了混合 均 匀性 ， 强化 了燃烧 过 程 交叉 双 煤枪 的效 果 仅 次 于 交 叉氧煤 枪 ， 但 比 同轴 氧煤 枪 要 好 得 多 这 也 是 由于 交叉 射 流 提 供 了很 好 的 混 合 和 预 热 条 件 在 喷 煤 比 为 的条 件 下 ， 两 种 交叉 式 喷 枪 的煤粉 燃烧 率 几 乎相 同 其 原 因 为 实验 中 的富氧 量 是 固定 的 ， 没 有 随着 喷煤 量 的 增 加 而 增 加 这 表 明在 提 高喷 煤 量 的 同 时 ， 应 该 适 当增 加 富氧 量 ， 来 保 证 较 高 的燃 烧 率 同轴 氧 煤 枪 采 用 了集 中 富氧 ， 效 果 比普 通 单 枪 要 略 好 些 氧 气 与 煤 粉 从 一 个 枪 口 喷 出 ， 可 以提 高煤粉 在 出 口 处 局 部 区域 的氧浓度 ， 达 到较好 的混 合 程 度 ， 但 由于 氧 气 在 喷枪 出 口 的温 度 较 低 ， 而 煤 粉 被 喷 出后 ， 首 先 被 加 热 ， 进 行 干 燥 、 分 解 ， 然 后 才 进 行 燃烧 而 煤 粉 和 氧 气 同 时喷 出 ， 有 利 于 传 质 过程 ， 而对传 热 过 程 不 利 在 交叉 式 喷 枪 中 ， 交叉 射 流 不 但 提供 了很 好 的传质 条件 ， 在射 流 的开始 区 得 到 了较好 的预 热 ， 在过 渡 将 区 可 以进 行 充分 的混 合 ， 提供 了很 好 的传 热 和 传 质 条 件 所 以交 叉 式双 枪 可 以达 到较 高的燃烧 率 ， 较 单枪 平 均提 高 了 一 左 右 采 用 交 叉 双 煤 枪 ， 煤粉 由两 支 枪 分 别 喷 入 ， 减轻 了单支枪 的煤量 负荷 ， 有 利 于进 一 步 提 高供 煤 的能 力 交叉氧 煤 双 枪 和 双 煤枪在 工 业 上 实施 的难度 并 不大 ， 需要 对 现 有 的相 关 设备 进行 改动 即 可 交 叉 氧 煤 双 枪 氧 与 煤 是 从 两 支 枪 分 别 喷 入 ， 可 以保 证 每 个 风 口 的供 氧 量 结 论 交 叉 射 流 的交 角越 大 、 出 口 动 量 比越 大 、 两 喷 口 的距 离越 小 ， 主 变 形 率越 大 ， 两 股 射 流 的 混 合越 强烈 两 股射 流 出 口 直 径 在垂 直 于 交 角 平 面 上 的投 影 长 度 比 ， 越 大 ， 射 流 主 变 形 率 越 小 当话 七 后 ， 射 流 变 形 及 混 合 不 再 与 交 角 相 关 随两 喷 口 沿 交 叉射 流 方 向上 的距 离变 大 ， 交叉 射 流 的主 变 形 率变 小 双 枪 的布 置 要 使 间距 不 宜 过 大 ， 以免 影 响 交 叉 射 流 混 合 的效 果 选 择 合 适 的距 离是 交 叉 枪 的重 要 参 数 交 叉 式 双 枪 使煤 粉 和 氧气 或 煤 粉 与 煤 粉 在 热 风 中先 预热 后 混 合 ， 为煤粉 的燃烧提 供 了 良 好 的动 力 学条件 可 以获 得 比 单 枪 高 的燃烧 率