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在对某陶瓷企业窑炉进行的清洁燃煤技术改造中,需要为一台设计燃煤量为200kg/h的小型煤粉燃烧器提供配套的煤粉输送系统,送粉的稳定性和连续性是窑炉安全运转和提高产品质量的关键因素。众所周知,小型燃烧器对煤量的变化更加灵敏。本文自主设计了一种复合式小型气力给粉装置—直立螺旋-气固喷射器给粉器。经粉量测量与燃烧实验表明,该装置能够满足小型煤粉燃烧器给粉量和稳定性的要求,目前已成功应用于清洁燃煤技术的煤粉输送系统中,并申请了国家实用新型专利(ZL200720047558.0)。
在此实验装置上进行了一些基础性的理论和实验研究,主要包括:
1、文章从管内两相流体受力平衡的角度,推导了不同雷诺数下颗粒与气体拖曳力公式,并利用该公式计算了喷射器出口后的管道阻力损失;
2、由气体动力学确定气固喷射器主要结构尺寸之后,文章优化设计了它的一些辅助结构,并通过理论计算与实验分析了工作运行参数的改变对气固喷射器性能和管道输送稳定性可能造成的影响。以此为基础文章提出了解决工程上不同输送风量下固气比配对的简易办法;
3、通过实验探讨了三种纯气力物料控制装置—气固喷射器-球阀、气固喷射器-抽板阀和气固喷射器-微风管装置用于小流量煤粉燃烧器给粉的可能性。实验方法主要是利用测量较长时间内(10分钟)供煤量与阀门开度或微风量大小之间的关系来确定送粉能力以及测量短时间内(30秒)供煤量的变化和观察燃烧时燃烧器内火焰的变化来考察稳定性,实验表明这三种纯气力物料控制装置给粉不均匀的弱点非常明显,给粉量的大小与阀门开度或微风管风量的变化很难保持一致的趋势。以实验中观察到的现象与文献检索资料分析为基础,作者总结出如下结论:在采用合理的喷射器结构设计和恒定的工作运行参数的下,煤粉自身性质区域间的差异是导致气力输送系统供料不稳定的主要原因。同时,作者一一分析了几个可能对气固喷射器稳定性造成影响的主要粉体性质因素并提出一些改善措施;
4、参考水平螺旋-正压气动式给粉器,作者在已有气固喷射器结构上设计了直立螺旋-气固喷射器给粉装置。该装置巧妙的组合了螺杆与喷射器两个部件,具备精确控制粉料量与连续稳定输送粉料的功能,能有效克服气固喷射器工作运行参数和粉体性质参数变化对供粉量造成的不利影响。与传统的水平螺旋-气动式给粉器相比,它最大的特点是螺杆垂直布置,有利于粉料从仓体内输出;螺杆顶端带有搅拌叶片,能起到强化粉料流动的作用。直立螺旋-气固喷射器给粉装置关键设计参数-填充系数ψ跟水平螺旋-气动式给粉装置的有很大不同,测量数据显示前者是后者的一倍以上,这就极大地提高了给粉机的效率。实验方法同3。文章利用Origin软件回归了填充系数ψ和螺杆转速的关系方程,为设计新型气力输送系统提供参考。
5、文章由实验给出了不同输送风量对应的最大煤粉输送量,对解决工程上不同输送风量下的固气比配对问题具有指导作用,同时也可以检验一些关于管道中粉体输送理论公式的准确性。