内外二次风量比对逆喷旋流燃烧器特性的影响

贾楠^1,2,3，牛芳^1,2,3，王鹏涛^1,2,3，王乃继^1,2,3，周建明^1,2,3，郭飞^1,2,3，王建朋^1,2,3

1. 煤科院节能技术有限公司2. 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室3. 国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室

摘 要：逆喷旋流燃烧器是一种同时将逆向射流稳燃技术和旋流稳燃技术耦合的适用于烟煤的低氮燃烧器,具有良好的节能减排效果,但是,目前该燃烧器的稳燃机理研究不深入限制了其进一步推广应用。其中内外二次风量比、逆向一次风率、旋流强度等是影响逆喷旋流燃烧器基本性能的关键因素。为了探究不同内外二次风量比对该燃烧器流场特性和燃烧特性的影响,通过等温模化原理,建立与原14 MW逆喷旋流燃烧器比例为1∶2的燃烧器模型,使用飘带网格方法测量了耦合回流区边界,使用Dantec Multichannel热线风速仪测量了平均速度分布和RMS（Root-Mean-Square）速度分布,根据耦合回流区边界和平均速度计算得出相对回流率,然后在燃用神府东胜烟煤的14MW逆喷旋流燃烧器上使用Testo 340烟气分析仪测量了预燃锥内沿程气体中NOx质量浓度和O2体积分数分布。试验结果表明:随着内外二次风量比增加,耦合回流区的面积增大,长度不变,最大直径从0.67 D增加到0.87 D,相对回流率峰值从0.83增加到1.23,测量截面b的O2体积分数增大,靠近预燃锥壁面附近NOx质量浓度降低;在0.3≤X/D≤0.8的耦合回流区内平均速度较低但是湍动强烈,内外二次风量比2∶5在截面X/D=0.8附近脉动速度峰值达到最大,内外二次风量比10∶23和内外二次风量比10∶28均在截面X/D=0.75附近火焰稳定且强度较高,因此从流场特性和燃烧特性2个角度均表明,耦合回流区内0.3≤X/D≤0.8的区域起到稳定火焰的作用;靠近预燃锥壁面附近形成一个高速低湍流的空气保护层,且该区域O2体积分数均大于7%,有利于防止壁面出现高温腐蚀现象。

关键词：内外二次风量比;逆喷旋流燃烧器;流场特性;燃烧特性;耦合回流区;等温模化;