摘要
随着锅炉燃用煤质逐年下降和电网峰谷差日益增大，燃烧劣质煤和低负荷调峰运行时燃烧不稳定是许多电厂面临的实际课题，因而研究劣质煤的低负荷稳燃技术具有很强的实际意义。燃烧器作为组织煤粉燃烧的关键设备，对于炉膛内的流场和煤粉的稳定燃烧有重要影响。自20世纪70年代以来，国内外的科研工作者已经研发出了各种具有稳燃性能的煤粉燃烧器，如WR燃烧器、船型体燃烧器、预燃室燃烧器等。本文工作也是通过对燃烧器的结构进行改进，来提高劣质煤的低负荷稳燃特性。 论文的主要研究工作如下:(1)对煤粉气流的着火及稳燃理论进行了分析总结。煤粉着火机制分为均相着火和多相着火，火焰稳燃理论包括静态热平衡理论和搅拌均匀反应热理论。在此基础上,归纳总结出了劣质煤低负荷稳定燃烧的“三高一强”原则，即提高着火区温度，提高煤粉气流浓度，提高高温烟气回流量和强化燃烧过程的初始阶段。“三高一强”原则对于劣质煤燃烧器的改进有一定的理论指导作用。(2)提出了一种新型预燃室燃烧器的设计方案，并对其各部分的结构参数进行计算。预燃室燃烧器由于能够维持局部高温和组织烟气回流，在燃烧劣质煤和低负荷运行时有较好的稳燃性能，但也存在积灰、结渣等问题。因此，本文通过对常规预燃室燃烧器的结构进行改进，提出一种新型燃烧器的设计方案。该方案一次风粉管内安装浓缩环和旋流器，一次风气流结构为内浓外淡，内直流外旋流，二次风分三段射入，前两段贴壁喷入以减轻积灰和结渣，第三段斜向喷入以补充煤粉后期燃烧所需氧量。(3)用Fluent软件对新型预燃室燃烧器内的煤粉燃烧进行数值模拟，以验证本文设计方案在燃烧劣质煤时的稳定性。本文气相湍流采用RNGk-ε模型，煤粉燃烧采用守恒标量PDF非预混燃烧模型，煤粉颗粒采用离散相(DPM)模型，热辐射采用P-1模型。通过分析模拟得到的速度场、温度场、浓度场和颗粒轨迹，表明煤粉在回流区的外边缘处稳定着火，新型燃烧器具有较好的稳燃性能。
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