文档介绍：关于防止火床炉炉膛 冒正压的若干措施
西安交通大学
徐通模惠世恩
西安交通大学热能工程系
摘要
根据流体力学和炉内空气动力学的基本原理,分析了炉内冒正压的机理,提出对大空间、小炉拱的炉膛,只要保证炉膛出口在0~20Pa的负压时不会出现冒正压;对极低、长炉拱小空间炉膛是否出现冒正压现象的关键在于炉膛、炉拱结构和炉内的空气动力参数是否合理。同时提出防止措施。
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炉拱的作用及设计
火床炉燃烧存在的问题
煤质恶化,着火困难,燃烧不稳,效率下降
低而长的炉拱可以改善燃烧,但引起冒正压
冒正压时送风不能开足,煤的燃尽率下降,并影响经济性和安全性
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炉内冒正压问题 的流体力学分析
⑴物理模型假设和简化
如图是一种典型的工业锅炉炉膛结构示意图,为了简化问题,把烟气在炉内的流动近似作为不可压缩的一元稳定流动处理。
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大空间炉拱示意图
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基本公式
总流伯努力方程如下
式中,H3-4-炉前与炉膛出口的位置高差,[m];
h3-4 -烟气从炉前流到出口的阻力损失,[J/kg];
P3-炉前部的烟气压力,[Pa];
P4-炉膛出口处烟气的压力,[Pa];
-气体密度,[kg/m3];
w3-炉前部烟气的平均速度,[m/s];
w4-炉膛出口截面处的烟气平均速度,[m/s]。
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分析和讨论
大空间炉膛的流动分析
炉膛内烟气流速很低,烟气在炉膛内的流动阻力损失 h3-4很小,且 h3-4 << H3-4g,又烟气流速w3 ≈ w4,则上式可简化为:
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按流体静力学的基本公式,在炉膛外的大气中存在如下静力学关系:
式中,a-大气中空气的密度,[kg/m3];
P3a-与炉内压力P3同一标高处的大气压力,[Pa];
P4a-与炉内压力P4同一标高处的大气压力,[Pa]。
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以上两式相减,得下式
一般情况下,炉膛出口的烟气相对压力(P4-P4a)为负压。在工业锅炉中,(P4-P4a)通常控制在0~-20Pa范围内。由于上式中的密度差(- a)<0,所以,(P3-P3a)也一定小于0。
以上分析表明,对于大空间炉膛,只要炉膛出口压力在正常的0~-20Pa范围内运行,冒正压的现象不会发生。
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极低、长的小空间炉膛 的流动分析
极低、长的小空间炉膛的烟气流速高,炉膛形状复杂。从炉膛下部流动到炉膛出口的阻力损失不可忽略,伯努力方程写为如下形式,式中,w0为烟气在前后拱喉口的流速,为阻力系数。
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