生物质燃烧机内空气动力场的实验研究
为了考查生物质燃烧机的空气动力特性，对实际燃烧机进行了流场测定．从燃烧空气动力学角度对实验结果进行了分析．结果表明，切向速度分布由于壁面粗糙度的影响而偏离模型情况；壁面粗糙度和二次风弱旋流造成了双环形回流的轴向速度分布，有利于生物质的着火和火焰稳定．
开发和应用生物质是工业炉窑以煤代油和充分利用煤炭资源的有效途径，目前生物质的燃烧装置大多采用喷流床或管式炉[-，2]．这些燃烧设备中生物质的燃烧均属于火炬燃烧，其空气动力工况对生物质的着火和稳定燃烧不甚有利，且由于气流与燃料的混合程度和燃烧强度不是很高，很难达到生物质的高效燃烧，因此，笔者设计研制了一种燃烧机，采用旋转的雾化空气及二次风，使室内气流强烈旋转从而造成高温气体回流，不断补充点火热源，这种燃烧机对生物质的着火和稳定燃烧起了很大作用C3J，在较低的窒气过剩系数下燃烧效率就可达到99%以上[4]．本文对燃烧器进行了冷态流场测定，从燃烧空气动力学角度进行了分析讨论，对实际旋风室的空气动力场及其规律有了深入的了解．
2实验装置与方法
图l为所设计的旋风筒及冷态测试装置示意图，一次空气经雾化喷嘴从轴向引入旋风室，二次风由两个相对180。布置的切向风口引入．旋风室底部设一圆台形烟气出口，形成底部环室．旋风室内衬为重质高铝混凝土加镁砂捣制而成。
由于切向二次风射流受到筒壁的约束，在沿简体轴线方向流动的同时，被迫作旋转运动，而气流在径向上的迁移分量很小，仅在筒体的个别部位才有较明显的径向速度值．因而，一般在旋风室空气动力场的研究中，气流径向迁移速度予以忽略，仅侧重于切向和轴向速度场C5J．所以本实验仅测平面流场．测量采用东方汽轮机厂制造的三孔圆柱探针，其直径为4mm，对测点的流动干扰很小，具有较大的方向灵敏性，且操作、计算简便可靠，测量精度与激光多普勒风速仪相近C6J．
2.2测试方法
本实验在旋风筒径向上选取5个测点．测量时探针分别伸入室内5，25，45，65及85mm，对应的测点的无因次半径r/Ro分别为0.94，0.71，0.47，0.24和0．通过对高度上4个不同截面的各测点的测量，即可获得燃烧机内的流场分布．截面位置以无斛次距离Z（与喷嘴出口距离／总长）表示，4个截面自上到下的无因次距离分别为0.25，0.50，0.75，1.00．
冷态实验中可调节的工况参数有风量和一二次风的比例．由于生物质的燃烧对空气过剩系数的变化不如煤粉那么敏感；水蒸气与碳气化反应的存在，使总的燃烧过程对氧的依赖性不大，且空气量的多少并不影响空气动力场的变化规律，因此对煤浆量在40--80kg／h的范围空气过剩系数礼选宅在0.60-0.85之间，一次风率Fi在is-90%范围内．分别对采用旋流数S为0，0.34，0.55和0.73的喷嘴的工况进行了测定．
3实验结果及讨论
3.1切向速度分布规律
正是由于空气围绕旋风筒中心线旋转，产生离心作用，使燃料颗粒被抛到旋风室壁的熔渣膜上，才使燃烧得以进行．因此，切向速度分布对燃烧过程和液态排渣是至关重要的．
所示为在光滑的旋风筒模型中测得的切向速度分布[”．是本实验测得的典型的切向速度分布曲线．图中VO/VOi，；为无因次切向速度（相对于入l|j速度）．由图可见，两者有些类似，但也有较大的差异．切向速度在近壁处出现第二峰值，使整个曲线呈“双峰”．这说明旋风筒的壁面粗糙度对切向速度的影响很大．
ZL生物质燃烧机生物质卧式热水锅炉，是一种卧式三回程水火管混合式锅炉，在锅筒内布置一束螺纹烟管。炉膛左右二侧装有光管水冷墙。采用轻型链条炉排实现机械加料，配有鼓风机、引风机进行机械通风，并装有刮板式出渣机实现自动出渣。该炉前后拱采用新型的节能技术炉拱。燃料从料斗落到炉排上，进入炉膛燃烧后，火焰经过后拱折射向上通过本体两侧燃烬室折向转到前烟箱，再由前烟箱折回锅内管束，通过后烟箱进入省煤器，然后由引风机抽引通过烟道至烟囱排向大气。