【摘要】：我國的能源消耗以煤炭為主且效率低下,同時煤炭燃燒產(chǎn)生大量的氮氧化物、二氧化硫和粉塵等固體污染物。冬季我國北方需要供暖,降低單體容量較小、分布廣泛的供暖鍋爐的污染物排放是節(jié)能減排和改善環(huán)境的重要努力方向之一。S市計劃把低效高污染的鏈條供暖鍋爐改造成高效低污染的煤粉供暖鍋爐。德國GTK集團和法國皮拉德公司聯(lián)合提供了四種改造方案,方案一是拆除鍋爐的鏈條,加裝煤粉燃燒器,還需要將爐拱上方的設(shè)備全部上移騰出燃燒器著火的空間;方案二是拆除鍋爐的鏈條,加裝煤粉燃燒器,不改變其他的設(shè)備,但需防止?fàn)t膛底部漏風(fēng)并加裝耐火材料;方案三是在爐膛鏈條的兩側(cè)加裝煤粉燃燒器并需要重新進行設(shè)計計算;方案四是將鍋爐的鏈條和爐拱全部取出,在爐膛底部加裝天然氣燃燒器。用戶考慮供暖鍋爐長時間低負(fù)荷運行的特點和供暖行業(yè)日負(fù)荷變化率高的現(xiàn)實,選擇了第三個改造方案。本課題是為項目實施單位T寶成鍋爐廠設(shè)計符合要求的工業(yè)供暖煤粉鍋爐旋流燃燒器鍋爐燃燒機拆除方案,并通過該燃燒器的冷態(tài)模化實驗,驗證設(shè)計的合理性。考慮到改造鍋爐爐膛容積有限的現(xiàn)實和所選劣質(zhì)煤粉的燃燒特性,這需要保證煤粉顆粒在鍋爐的停留足夠時間大于2s,保證煤粉氣流不沖刷對面的水冷壁,所以火炬長度不能超過5.8m,同時還應(yīng)具有較大的回流區(qū),以保證煤粉氣流穩(wěn)定燃燒。本課題首先設(shè)計了滿足上述要求的旋流燃燒器,設(shè)計內(nèi)容包括:旋流燃燒器的熱力計算設(shè)計、燃燒器的結(jié)構(gòu)計算及燃燒器出口擴口的設(shè)計。除形成加工圖紙外鍋爐燃燒機拆除方案,還加工了燃燒器以備實驗測試使用。然后設(shè)計并建造了旋流燃燒器冷態(tài)?；囼炁_,包括其測量系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。而后進行了27種工況的流場觀察,選擇其中混合和擾動較好的8種工況的空氣動力場進行測試。最后通過對比,選出**的一二次風(fēng)的擴口角度為13°、一次風(fēng)的速度為16m/s、二次風(fēng)的速度為21m/s。在此**結(jié)構(gòu)參數(shù)和工況下,計算出煤粉氣流在鍋爐的停留時間約為2.125s,火焰長度約為5.3m,測量出中心回流區(qū)長度約為2m(為5倍二次風(fēng)管直徑)徑向距離約為0.7m(為1.5倍二次風(fēng)管直徑),**回流速度約為6m/s。說明,所設(shè)計的旋流煤粉燃燒器滿足T寶成鍋爐廠的需求。