Vol.27 No.2 李栋等：煤粉锅炉高温空气无油点火研究 ·165· T,T v 图1物理模型示意图 Fig.1 Sketch of the pbysical model (3)煤粉气流中颗粒与气相不等温，两相之间 传热可用以下两个近似方程来描述： 通过对流换热进行热量交换，Nu=2. gaG-4amr.股-e+号l(⑧) (4)热解时挥发分的析出按两竞争反应进行， 其中，m,为颗粒质量，T,为颗粒温度，n为颗粒数 挥发分的燃烧按碳氢化合物的两步总体反应进 密度，9为辐射热流，G为平均辐射强度，a为煤 行四. 粉气流的辐射吸收系数，σ，煤粉氯流的散射系 (⑤)煤粉表面的非均相反应视为等密度过程， 数，C为颗粒比热容，为黑体辐射常数，q为对 不考虑灰分对反应速度的影响.氧化发生时，CO 流热流量，q为颗粒多相反应热， 和CO2均为初级产物，二者的产量由傅维标等人 1.3着火判据和测点布置 提出的公式确定. 煤的着火特性不仅是燃料本身的特征，也与 (6)不计热解过程的吸热，因为它与表面氧化 环境因素有关.本文以气流温度发生跃变为着火 反应及挥发分燃烧反应放热相比要小得多. 点，起始跃变温度为着火温度 12数学模型的基本方程 采用WBC-57-LB(铂铑10-铂)型热电偶和 煤粉气流的连续方程： T-RIT型双色高温计测量气流的温度，测点的 o.0=0 (1) 布置如图2所示. 气相运动方程： 混合点火室 热电偶线 测管瓷套管 ua,n=0 (2) 其中，Pm为混合物平均密度，U为速度，湍流粘性 系数4=C.Cpp k'le,P,为气流密度，k为湍动能，e为 热电偶头 湍动能耗散率，C,C均为模型的常数. 气相紊流模型方程： w222222n2z2a2a 出a,-r&=Ag-e (3) 图2点火室测点布置图 孟，u-)g-c (4) Fig.2 Scheme of measurement points in the ignition tube 气相组分方程： 1.4实验煤种 omm)-)-s (5) 实验采取了三个不同的煤种，其成分如表1. 气相的能量方程： 表1煤种工业分析数据（质量分数） &o.W&{r脸-s (6) Table 1 Proximate analysis of coals % 电厂 固定碳灰分水分 挥发分 式中，C和C为常数：y为j组分的质量分数：S 吉林电厂 41.47 28.76 6.29 23.48 为组分的源项：S为h,的源项；工为j组分的扩散 抚顺电厂 44.98 26.04 13.94 15.04 通量：，T,为kc,h,的扩散通量：气体的格 黄台电厂56.78 26.18 7.40 9.64 h。=c(T。-T),T,为气流温度，T为环境温度，ca为 1.5计算结果与实验数据的分析 气流的比热容 分别对三种煤种的煤粉气流着火特性进行 颗粒的能量方程： mU密-9贵g 了试验研究，并与计算结果进行了分析比较，部 (7) 分结果如图3.从图上可以看出，理论模型的计算 对于一维煤粉气流，在考虑散射时，其辐射 结果与实验符合较好，证明本模型是可信的.李栋 等 煤 粉 锅 炉 高温 空 气 无 油 点 火 研 究 兀 ， 兀 图 物 理模 型 示 意 图 煤粉 气 流 中颗 粒 与气 相 不 等温 ， 两相 之 间 通 过对 流 换 热 进 行 热 量 交 换 浏妇 热 解 时挥 发分 的析 出按 两 竞 争反应 进 行 ， 挥 发 分 的燃 烧 按 碳 氢 化 合 物 的两 步 总 体 反 应 进 行 煤 粉表 面 的非均 相 反应 视 为等 密度 过 程 ， 不考 虑 灰 分 对 反应速 度 的影 响 氧 化 发 生 时 ， 和 均 为初 级 产 物 ， 二 者 的产 量 由傅 维 标 等 人 提 出 的公 式确 定 ‘ 不 计 热解 过程 的吸 热 ， 因为它 与表 面氧 化 反 应 及 挥 发 分 燃 烧 反 应 放 热 相 比 要 小 得 多，， 数 学模 型 的基 本 方 程 煤粉 气 流 的连 续 方 程 备如 。 气 相 运 动 方 程 嗡 幼。 传 热 可 用 以下 两 个 近 似 方程 来 描 述 ‘ ， 由 。 ， 、 渭罗 一 氏窍 ， 尝 一 亏 口 阳 其 中 ， 为颗 粒 质 量 ， 兀为颗 粒 温 度 ， 为颗 粒 数 密 度 ， 为辐 射 热 流 ， 为 平 均 辐 射 强 度 ， 为 煤 粉 气 流 的 辐 射 吸 收 系 数 ， 氏 煤 粉 氯 流 的 散 射 系 数 ， 为颗 粒 比热 容 ， 氏 为 黑 体辐 射 常 数 ， 、 为对 流 热 流 量 ， 如 为颗 粒 多相 反 应 热 着 火 判 据 和 测 点 布 置 煤 的着 火 特 性 不 仅 是燃 料 本 身 的特 征 ， 也 与 环 境 因 素 有 关 本 文 以气 流温 度 发 生跃 变 为着 火 点 ， 起 始 跃 变温 度 为着 火 温 度 【 采 用 一 一 铂锗 一 铂 型热 电偶 和 型 双 色 高温 计 测 量 气 流 的温 度 ， 测 点 的 布 置 如 图 所 示 瓷套管 立 ， 旦醚、 甲 ， 产 其 中 ， 二 为混 合 物 平 均 密 度 ， 为速 度 ， 湍 流 粘 性 系数召 沂沂 ， 为气 流 密度 ， 为湍 动 能 ， 为 湍 动 能耗 散率 ， ， 几 均 为模 型 的常 数 气 相 紊 流 模 型 方 程 ， ， ，二 、 、 、 宁丁切“ 陇“ ‘ 一炭丁 几炭丁 二 刀」弓于 一 声 叮 犷 少 尸失 少 尸 驴 ， ， ， 、 、 扩 ， 一 丫 飞 交丁切 陇一 产 一 豪丁 犷 式’若苦 十 共￡粉尸 止 号于 一 氏一 钊 气 相 组 分 方 程， ， ， 、 一 、 。 丹兰 口 。 口 一弓兰 厂上岑乙 甲 “ ‘ 少了 犷 了 ” 气 相 的能量 方 程 ， ， 。 、 。 、 。 一井 。 之刀 ， “ ‘ ， 一 丹兰 八共 卜 凡 犷 ” 。 式 中 ， 和 为 常 数 耳为 组 分 的质 量 分 数 尽 为 组 分 的源 项 凡 为 的源 项 刃为 组 分 的扩 散 通 量 几 ， 几 ， 几 为，凡 的扩 散 通 量 气 体 的焙 。 兀一 ， 为 气 流 温 度 ， 为 环 境 温 度 ， 为 气 流 的 比 热 容 颗 粒 的 能量 方 程 了 、 另交次 二 弓二另多务 之 姗 环止弓‘ 召召么召另 目 热 电偶头 图 点 火 室 测 点 布置 图 代 实验 煤 种 实验 采 取 了三 个 不 同 的煤种 ， 其 成 分如表 表 煤 种工 业 分 析数 据 质量 分 数 肠 令 一 如 ， 一 等。 对 于 一 维煤粉 气 流 ， 在 考 虑 散射 时 ， 其 辐 射 电厂 固 定 碳 灰 分 水 分 挥 发分 吉林 电厂 滩 抚 顺 电厂 ， 夕 黄 台 电 厂 夕 ， 石 计 算 结 果 与 实验 数 据 的分 析 分 别 对 三 种 煤 种 的煤 粉 气 流 着 火 特 性 进 行 了试 验 研 究 ， 并 与计 算 结 果 进 行 了分 析 比较 ， 部 分 结 果如 图 从 图上 可 以看 出 ， 理 论模型 的计算 结 果 与 实验 符 合 较 好 ， 证 明本 模 型 是 可信 的