【摘要】：我國(guó)的能源消耗以煤炭為主且效率低下,同時(shí)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(guó)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(jì)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(guó)GTK集團(tuán)和法國(guó)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(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)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(zhǎng)時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行的特點(diǎn)和供暖行業(yè)日負(fù)荷變化率高的現(xiàn)實(shí),選擇了第三個(gè)改造方案。本課題是為項(xiàng)目實(shí)施單位T寶成鍋爐廠設(shè)計(jì)符合要求的工業(yè)供暖煤粉鍋爐旋流燃燒器鍋爐燃燒機(jī)拆除方案,并通過(guò)該燃燒器的冷態(tài)?；瘜?shí)驗(yàn),驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性?？紤]到改造鍋爐爐膛容積有限的現(xiàn)實(shí)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(shí)間大于2s,保證煤粉氣流不沖刷對(duì)面的水冷壁,所以火炬長(zhǎng)度不能超過(guò)5.8m,同時(shí)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(jì)了滿足上述要求的旋流燃燒器,設(shè)計(jì)內(nèi)容包括:旋流燃燒器的熱力計(jì)算設(shè)計(jì)、燃燒器的結(jié)構(gòu)計(jì)算及燃燒器出口擴(kuò)口的設(shè)計(jì)。除形成加工圖紙外鍋爐燃燒機(jī)拆除方案,還加工了燃燒器以備實(shí)驗(yàn)測(cè)試使用。然后設(shè)計(jì)并建造了旋流燃燒器冷態(tài)?；囼?yàn)臺(tái),包括其測(cè)量系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。而后進(jìn)行了27種工況的流場(chǎng)觀察,選擇其中混合和擾動(dòng)較好的8種工況的空氣動(dòng)力場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試。最后通過(guò)對(duì)比,選出**的一二次風(fēng)的擴(kuò)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(jì)算出煤粉氣流在鍋爐的停留時(shí)間約為2.125s,火焰長(zhǎng)度約為5.3m,測(cè)量出中心回流區(qū)長(zhǎng)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(shuō)明,所設(shè)計(jì)的旋流煤粉燃燒器滿足T寶成鍋爐廠的需求。