臥式生物質(zhì)燃燒機(jī)的研究
文中對(duì)四角布置的臥式生物質(zhì)燃燒機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)研究和理論分櫪j并與WR燃燒器進(jìn)行了對(duì)比性研究。結(jié)果表明：臥式濃淡燃燒器比WR燃燒器的著火提前、著火穩(wěn)定性的調(diào)節(jié)范圍更寬廣。同日寸．深入分析了生物質(zhì)燃燒機(jī)穩(wěn)定著火的機(jī)理，對(duì)最佳生物質(zhì)粉濃度進(jìn)行了定量分析，計(jì)算結(jié)果與本試驗(yàn)數(shù)據(jù)的偏差為17.4%。
  臥式濃淡燃燒器具有良好的低負(fù)荷著火穩(wěn)定性、防止結(jié)渣和高溫腐蝕以及低NO。排放特性，因而應(yīng)用廣泛。但到目前為止，對(duì)臥式濃淡燃燒器的基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)尚不足[1]，本文對(duì)臥式濃淡燃燒器進(jìn)行了深入的研究，并與相同噴口戴面和相同結(jié)構(gòu)尺寸的WR燃燒器進(jìn)行了對(duì)比性分析。
2試驗(yàn)簡介
  圖1是1MW的鍋爐試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)圖。鍋爐的爐膛是向下布置的，爐膛橫截面尺寸為770mmX630mm，高度為4200mm。臥式濃淡燃燒器和WR燃燒器如圖2所示。試驗(yàn)采用宜賓無煙生物質(zhì)，生物質(zhì)質(zhì)資料如表1所示。對(duì)于爐膛的高度，以橫截面的當(dāng)量直徑為基準(zhǔn)進(jìn)行了無量綱化，基準(zhǔn)取燃燒器一次風(fēng)的噴口中心。爐膛溫度用鉑銠鉑熱電偶測量，數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)通過IMP板采集，濃淡燃燒器的富燃料生物質(zhì)粉氣流的生物質(zhì)粉濃度與淡燃料生物質(zhì)粉氣流的生物質(zhì)粉濃度之比定義為濃淡燃燒器的生物質(zhì)粉濃度濃淡比（簡稱濃淡比）。
3試驗(yàn)結(jié)果與分析[1】
  圖3是臥式濃淡燃燒器燃燒宜賓無煙生物質(zhì)時(shí)，在不同的濃淡比條件下爐膛中心的煙氣溫度沿高度的分布曲線。從圖上可以看出，當(dāng)一次風(fēng)的濃淡比從1.1增大到4.92，爐膛中心火焰溫度以及爐膛中燃燒器區(qū)域的溫度臥式隨之增大，并達(dá)到最大值，然后，隨著濃淡比繼續(xù)增大到6.08，爐膛的火焰中心溫度以及爐膛的溫度臥式都降低了
  富燃料生物質(zhì)粉氣流的生物質(zhì)粉濃度與爐膛火焰中心溫度的關(guān)系如圖4所示，從圖上看出，臥式濃淡燃燒器的富燃料生物質(zhì)粉氣流的生物質(zhì)粉濃度為1.03kg/k9(C/A)時(shí)，爐膛的火焰中心溫度為最高。分，因此，水平濃淡燃燒生物質(zhì)粉濃度的關(guān)系器的著火以及爐膛中的溫度分布主要是由它的富燃料生物質(zhì)粉氣流決定的。隨著濃淡比的增加，即富燃料生物質(zhì)粉氣流的生物質(zhì)粉濃度增加，在富燃料生物質(zhì)粉氣流的著火區(qū)域，一方面是揮發(fā)分的濃度也在增加，生物質(zhì)粉氣流的著火溫度就降低‘p5]，生物質(zhì)粉氣流的著火熱需求有臧小的趨勢；另一方面是富燃料生物質(zhì)粉氣流中生物質(zhì)粉量的增加，生物質(zhì)粉氣流的著火熱需求有增大的趨勢。這兩種因素的共同作用就使得其在某一生物質(zhì)粉濃度時(shí)，生物質(zhì)粉氣流的著火熱需求為最小，生物質(zhì)粉氣流的著火點(diǎn)離噴口最近，爐膛的溫度臥式最高，該生物質(zhì)粉濃度就稱為臥式濃淡燃燒器富燃料生物質(zhì)粉氣流的最佳生物質(zhì)粉濃度，此時(shí)的濃淡比就是臥式濃淡燃燒器的最佳濃淡比。
  通過試驗(yàn)與分析，u臥式濃淡燃等燒器的最佳主濃淡 比萎4.92，臥式濃淡燃燒器富燃料生物質(zhì)粉氣流的最佳生物質(zhì)粉濃度1.03 kg/kg
  圖6是WR燃燒器燃燒宜賓無煙生物質(zhì)時(shí)爐膛中心煙氣溫度沿高度的分布與濃淡比之間的關(guān)系曲線。WR燃燒器的富燃料生物質(zhì)粉氣流的生物質(zhì)粉濃度與爐膛火焰中心溫度的關(guān)系如圖7所示。
  根據(jù)與 1200臥式濃淡燃，燒器相類似豳的分析和試.1100驗(yàn)可知，箋WR燃燒器的最佳濃淡 1000比為4.68，它的富燃料生物質(zhì)粉氣流的  粉濃度的關(guān)系最佳生物質(zhì)粉濃度為1.02kg/k9(C/A)。
  在WR燃燒器試驗(yàn)的各個(gè)工況下，由于爐膛溫度臥式相對(duì)較低，著火點(diǎn)相對(duì)推遲，對(duì)于濃淡比為2.16和6.08的工況，爐內(nèi)溫度分布顯示出燃燒已處子不正常狀況即WR燃燒器對(duì)濃淡比敏感。
  對(duì)比圖4和圖6，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)在相同的試驗(yàn)條件下，(1)臥式濃淡燃燒器的爐膛溫度臥式比WR第1期安恩科等．臥式生物質(zhì)燃燒機(jī)的研究  。39。燃燒器的爐膛溫度臥式要高100℃左右；(2)臥式濃淡燃燒器的爐膛火焰中心位置，在最佳生物質(zhì)粉濃淡比運(yùn)行日寸，無量綱高度為Q583，在遠(yuǎn)離最佳生物質(zhì)粉濃淡比運(yùn)行時(shí)，無量綱高度為0.965而WR燃燒器的爐膛火焰中心位置，在最佳生物質(zhì)粉濃淡比運(yùn)行日寸，無量綱高度為Q965在遠(yuǎn)離最佳生物質(zhì)粉濃淡比運(yùn)行時(shí)，無量綱高度大于Q965。
  這是因?yàn)椋瑢?duì)于一次風(fēng)富燃料噴口，一方面臥式濃淡燃燒器的噴口高度是WR燃燒器噴口高度的2倍多，富燃料射流與高溫?zé)煔獾木砦肯蚧饌?cè)大于背火側(cè)，而且向火側(cè)所特有的上游旋轉(zhuǎn)火球?qū)Ω蝗剂仙淞鞯臎_擊混和對(duì)著火熱的貢獻(xiàn)很大，所以，富燃料射流與高溫?zé)煔獾臒峤粨Q速度，臥式濃淡燃燒器的比WR燃燒器的較大；另一方面，臥式濃淡燃燒器的噴口寬度不及WR燃燒器噴口寬度的一半，所以，在橫向、臥式濃淡燃燒器富燃料射流的軸線濃度，臥式濃淡燃燒器的比WR燃燒器的衰減快，即質(zhì)量交換強(qiáng)烈。
4最佳生物質(zhì)粉濃度的定量分析
  生物質(zhì)粉氣流的著火熱Q/:
  Q/=所女（Ck+tj-Ce）（死 To）  (1)
  生物質(zhì)粉氣流的生物質(zhì)粉濃度與著火溫度的關(guān)系參照文獻(xiàn)[4]，由絕熱系統(tǒng)中生物質(zhì)粉氣流的燃燒給出。
  釋熱‘5]由T式?jīng)Q定
  D1(0)一∥(r+eu0)  (2)
  散熱由下式?jīng)Q定
  D2(e)一(eOOB)/0  (3)
  式中：e—RT/E無量綱溫度，E為生物質(zhì)的活化能，R-氣體常數(shù)，OOB-生物質(zhì)粉著火時(shí)的氣體無量綱溫度；生物質(zhì)粉濃度（kg。。．k嘶1J圖7著火熱與生物質(zhì)粉濃度的關(guān)系
  r一ko/d，ko-生物質(zhì)的動(dòng)力常數(shù)，僅一空氣質(zhì)量交換系數(shù)；
  0一Rqu/(ECp)無量綱折算發(fā)熱量，q-對(duì)應(yīng)1摩爾空氣生物質(zhì)的發(fā)熱量，弘一生物質(zhì)粉濃度，Cp-空氣比熱；
  在穩(wěn)定工況下：
  Ol(e)一02(e)(4)
  當(dāng)生物質(zhì)粉氣流到達(dá)著火狀態(tài)時(shí)：
  d(D1(e))／de—d(02(O》/d0  (5)
  對(duì)式(1)、(4)、(5)聯(lián)立求解，就可得到生物質(zhì)粉氣流的著火溫度與生物質(zhì)粉濃度的關(guān)系。本文對(duì)宜賓無煙生物質(zhì)的燃燒進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算參數(shù)參照文獻(xiàn)[6]，計(jì)算結(jié)果如圖7所示。該計(jì)算結(jié)果也證明了濃淡燃燒器富燃料生物質(zhì)粉氣流的最佳生物質(zhì)粉濃度的存在。對(duì)宜賓無煙生物質(zhì)、其最佳生物質(zhì)粉濃度的計(jì)算值為0.85kg/kg(C/A)左右。
  此值與宜賓無煙生物質(zhì)最佳生物質(zhì)粉濃度的試驗(yàn)結(jié)果偏差為17.4%。
5結(jié)論
  在本文的試驗(yàn)條件下：
  (1)臥式濃淡燃燒器的爐膛溫度臥式明顯提高臥式濃淡燃燒器比W燃燒器的著火提前；

  (2)臥式濃淡燃燒器對(duì)濃淡比的變仳不敏感，水平濃淡燃燒器比寬調(diào)節(jié)比WR燃燒器穩(wěn)定著火的范圍更寬廣。

生物質(zhì)氣化站，598jx