PDF《砂光粉喷燃火焰运动轨迹的初步研究》

第21 卷第

3 期1997 年9月南京林业大学学报 ]ournal of Nanjing Forestry University 砂光粉喷燃火焰运动轨迹的初步研究 孙军 (南京林业大学木材工业学院 南京 210037) Vol.

21 No.3 Sep.

1997 摘要 分析了锅炉或热油炉中,影响砂光粉喷燃火焰运动轨迹的主要因素:运用流体力学的 温差射流理论,推导了无旋流片圆截面喷管喷燃火焰的运动轨迹方程. 关键词砂光粉喷燃火焰:运动轨迹:锅炉 中图分类 号TS653

1 问题的提出 中密度纤维板 (MDF) 和刨花板( PB) 生产过程中的砂光工序会 产生 大量砂光粉.年产30000m3 MDF 或PB 的工厂每天产生 的砂光粉约有

12 t[ lJ,约占

36 旷的空间,如此之多的砂光粉如不及时处 理,将会导致严重的环境污染,甚至火灾、爆炸 事故.另一方面,生产 MDF 或PB 则需要消耗大量的热 能,这些热能通常由工厂的燃煤锅炉或热油炉 产生 , 一个年产

30000 m3 MDF 或PB 的工厂,其锅炉或热 油炉的年耗煤量均在万吨以上[2J .目前,许多工厂都在考虑将砂光粉作为燃料,与空气混合后经喷管 喷入锅炉或热油炉中进行燃烧(以下简称喷燃) ,这样,既可解决砂光粉的出路问题,又可节约 30% 左右 的燃料,具有明显的社会效益和经济效益. 设计砂光粉喷燃系统时,首先要考虑的问题是如何避免喷燃火焰直接接触锅炉或热油炉的炉排、炉拱、炉墙、水冷壁管或热油管等炉内部件,以免这些部件出现结渣、过热甚至损坏、发生安全 事故,而分析 研究锅炉或热油炉中砂光粉喷燃火焰的运动轨迹,则是解决这个问题的主要理论依据.笔者对锅炉或 热油炉中,影响砂光粉喷燃火焰运动轨迹的主要因素进行了分析,并运用流体力学的温 差 射流理论,推 导了无旋流片圆截面喷管喷燃火焰的运动轨迹方程,旨在为砂光粉喷燃系统的设计提供理论依据.

2 喷燃火焰运动轨迹的影响因素 (1)喷管型式 目前,砂光粉喷燃所采用的喷管大致有三种型式:①长方截面喷管一一喷射能力大, 射出距离远,火焰 窄 、长:②带旋流片的圆截面喷管一一由于旋流片的作用,砂光粉气流向炉内喷射的同 时,还沿切向旋转,因此,射流截面积迅速增加,但射出距离较短,火焰里短、粗状:③无旋流片圆截面喷 收稿日期 1997-06-01 第一作者简介・孙军,男,南京林业大学木材 工业 学院讲师 . 一另一 南京林业大学学报 管一一火焰形状和尺寸介于前两者之间. (2 )喷射速度 喷管中喷出的砂光粉气流速度 越高,则火焰射出距离越远. (3)喷口位置与喷射角度 显然,采用不同的喷 口位置与喷射角度,则喷燃火焰在炉内的运动轨迹 也不相同. (4)炉内主气流速度 燃烧砂光粉所产 生的热量 一般仅占炉内总热量的 30% 左右,其余热量仍需由 炉排上的煤提供.煤燃烧所需的空气主要来自炉排 下的送风,空气流经煤层时,与煤发生剧烈的氧化放 热反应,生成的烟气垂直向上流动,形成具有 一 定速 度的炉内主气流.砂光粉气流以一定角度喷入炉膛 后,在燃烧的同时,还与炉内主气流发生动量交换,喷 燃火焰被主气流压迫(携带)而向上弯曲(图n.(5) 喷燃火焰温度与主气流温度 砂光粉气流 喷入炉膛后,其燃烧强度通常比炉排上煤的燃烧强 第21 卷第

3 期图1砂光粉喷燃火焰 Fig.

1 Pulverized w∞d dust firing 1.炉墙 2. 喷管3. 喷燃火焰 4. 炉内主气流 5. 煤层 6. 炉排 度高,其温度也高于炉内主气流温度,而两股气流的压力有微小 差异(喷燃气流里微正压,主气流里微负 压) ,故喷燃气流的密度低于主气流密度,主气流对喷燃气流产 生浮力,迫使喷燃火焰进一步向上弯曲.