中圖分類號：TK223.23
文獻標識碼：B
文章編號：1001－2060（2000）03－0304-03
The Theory of an Inertial Bias Swirl Burner and Its Application on a 50 t/h Boiler
Li Zhengqi Sun Rui Wang Lei
（College of Energy Science and Engineering under the Harbin Institute of Technology, Harbin, China, Post Code 150001）
On the basis of pulverized-coal swirl burners of a radial bias combustion mode this paper proposes a new type of burner, the so-called inertial bias combustion (IBC) swirl burner. In such a burner a pulverized-coal concentrator located near the burner nozzle has been incorporated in a primary air passage. After the primary air has been admitted through the pulverized-coal concentrator there will emerge from the burner center outward a distribution trend of pulverized-coal concentration ranging from a high to a low value. Thanks to the inertia of the pulverized-coal particles such a distribution trend can be maintained right up to the burner outlet. A layout of the burners pertaining to a pulverized bituminous coal-fired boiler of 59 t/h is presented with a brief account being given concerning the pre-modification operating conditions.
Key words: boiler, swirl burner, pulverized-coal bias combustion
1 慣性濃淡旋流煤粉燃燒器的原理
我國動力燃料的特點是煤種多變、煤質差，煤粉燃燒中存在著燃燒效率低、穩燃能力差、NOx排放量較高、結渣、高溫腐蝕、汽溫偏差等問題，針對以上問題，文［1］提出了徑向濃淡旋流燃燒器，即在燃燒器一次風通道中加入百葉窗式煤粉濃縮器，一次風粉混合物分成濃淡兩股，濃煤粉氣流靠近中心經濃一次風通道噴入爐膛，淡煤粉氣流從濃一次風通道外側的淡一次風通道噴入爐膛，同時，二次風分成了旋流、直流兩部分進入爐膛。採用三維激光粒子動態分析儀(PDA)對一次風為旋流的蝸殼燃燒器及徑向濃淡旋流燃燒器的氣固流動特性進行了測量，實驗台系統及燃燒器模型見文獻［2］，兩種燃燒器0～100 μm顆粒體積濃度在不同截面沿徑向分佈如圖1所示。圖中Cv為顆粒的體積濃度，Cvmax為該截面上的最大濃度值，X為沿射方向距燃燒器噴口端頭的距離，d為燃燒器最外層擴口直徑，0.177 m。結合氣固兩相軸向平均速度分佈［2］可以看出，徑向濃淡燃燒器在中心迴流區邊緣附近聚集了較多的顆粒，在某些區域出現了大量顆粒穿越中心迴流區的現象，邊壁區域相對較少，而蝸殼燃燒器在中心迴流區及其邊緣附近顆粒較少，邊壁區域則較大，該氣固流動特性決定了徑向濃淡旋流燃燒器具有高效、穩燃、低污染、防止結渣及防止高溫腐蝕的性能，而蝸殼燃燒器則易結渣、產生高溫腐蝕、NOx排放較高，不利於煤粉燃盡，這已被工業試驗所證實［2-4］。
徑向濃淡旋流燃燒器與蝸殼燃燒器顆粒相對體積濃度分佈
在以上研究的基礎上，本文提出了慣性濃淡旋流煤粉燃燒器(中國專利：ZL99210456.4)，結構見圖2。在燃燒器一次風通道中加入煤粉濃縮器，但取消了徑向濃淡燃燒器中將一次風通道分隔成濃一次風道及淡一次道的環形擴錐。一次風粉經過濃縮器后，在一次風通道中形成了由燃燒器中心向外煤粉濃度由高向低分佈的特點，為了防止隨著一次風粉的流動煤粉濃度的分佈變得均勻，將煤粉濃縮器放置在距燃燒器噴口較近處，依靠煤粉顆粒的慣性，將這種分佈趨勢一直保持到燃燒器出口，從而在近燃燒器區顆粒分佈規律與徑向濃淡燃燒器基本相同。二次風也分成了兩部分，一部分經過旋流二次風道以旋流的形式進入爐膛，另一分部分經過直流二次風道以直流的形式進入爐膛。旋流器為軸向彎曲葉片。因此，從原理上慣性濃淡燃燒器繼承了徑向濃淡燃燒器的優越性能。
慣性濃淡旋流煤粉燃燒器
1.爐牆；2.直流二次風通道；3.旋流器；4.旋流二次風通道；5.一次風通道；6.中心管；7.點火裝置；8.直流二次風擋板；9.煤粉濃縮器
2 在50 t/h鍋爐上的應用
某廠＃1鍋爐為原蘇聯巴爾多烏拉爾鍋爐製造廠製造的σK3-50-39φ型50 t/h煤粉爐，1955年安裝投運，1997年4月將4隻旋流燃燒器改為慣性濃淡燃燒器。
鍋爐的主要參數如下：
額定蒸發量 D=50 t/h
過熱蒸汽壓力 Pgr=3.43～3.63 MPa
過熱蒸汽溫度 tgr=450 ℃
排
