摘要:本文利用酸堿水模擬技術(shù),，對KBN新型雙通道燃燒器出口情況進行了可視化模擬,。模擬試驗結(jié)果表明KBN燃燒器在不改變一次風量的情況，對于旋流強度和出口動量的調(diào)節(jié)都是可靠的,、靈敏的,。

1、 前言?
　　燃燒器是水泥生產(chǎn)中非常重要的熱工設(shè)備,，目前水泥回轉(zhuǎn)窯所使用的燃燒器主要有三通道,、四通道等燃燒器；隨著環(huán)保和節(jié)能要求的提高,，傳統(tǒng)的燃燒器需要在技術(shù)和結(jié)構(gòu)上進行相應(yīng)的改進,。國內(nèi)外的科研院所、技術(shù)公司在對燃燒器進行了大量的研究,，取得了一定成果：燃燒第二種燃料的五通道燃燒器以及新型雙通道燃燒器,，如奧地利的M.S.A燃燒器,。國內(nèi)的圣火公司也在吸收了國內(nèi)外新的燃燒理論和空氣動力理論的基礎(chǔ)上，自主研發(fā)出具有專利的KBN雙通道燃燒器,，其主要性能如下：?
　?。?）、采用了環(huán)形通道射流,，其射流厚度明顯增加,，火焰剛度增加，使火焰的熱流分布和熟料煅燒要求達到較好的匹配,，有利于提高熟料的產(chǎn)量和質(zhì)量,。?
　　（2）,、多部的一次凈風作為燃燒器外套管冷卻風量使之得到充分冷卻,，減緩了因過熱變形導致澆注料應(yīng)力增加速度，減緩了損壞的速度,。?
　?。?）、采用了可調(diào)式旋流器,；取消了傳統(tǒng)燃燒器旋流風和直流風調(diào)節(jié)閥,，不改變一次風量的同時，可調(diào)節(jié)旋流強度和出口動量,，降低一次風用量,，可明顯節(jié)約一次風機電耗。?
　?。?）,、由于增加了環(huán)形射流厚度，新型雙通道燃燒器可延緩煤粉和二次風混合速率,，降低火焰峰值溫度和調(diào)節(jié)了火焰高溫中心的位置,，有效地延長燒成帶耐火磚壽命。?
燃燒器的研究方法有很多,，比較常用的是基于計算機的數(shù)值模擬（CFD）和基于物理模型的相似模擬,。前者隨著計算機的大力發(fā)展而得到廣泛的使用，具有眾多的優(yōu)勢,。物理模型的相似模擬技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了很長一段時間,，各方面都有一定的基礎(chǔ)，而且能夠直接的測量數(shù)據(jù)和觀察形狀,，因此依然是研究的主要方法之一,。?
　　本文對燃燒器出口湍流場進行充分地研究,，推導了相關(guān)的相似條件,，以保證試驗和實際情況在運動學、動力學上相似；并且在此基礎(chǔ)上采用了酸堿水模擬的冷態(tài)物理模擬方法,，成功對KBN燃燒器的出口湍流場進行了模擬,。?
2、模擬實驗?
2.1相似條件?
模擬試驗要與燃燒器出口湍流場中運動學,、動力學相似,，必須滿足相應(yīng)的相似條件：幾何相似和必要的相似準則。幾何相似主要是燃燒器以及系統(tǒng)在原型和模型中幾何形狀要求相似,。本實驗?zāi)Ｐ秃驮偷谋壤?=1：10,。

? 2.2 kbn燃燒器出口流暢的模擬

?? 2.2.1 實際工況

表1某水泥廠2500t預(yù)分解kbn燃燒器主要的技術(shù)參數(shù)

表2模擬設(shè)計中的一些參數(shù)

2.2.2模擬試驗
　　對水泥窯用燃燒器出口燃料和燃燒空氣的混合影響 大的因素之一是：一次風的旋流強度和一次風的出口動量。根據(jù)KBN雙通道燃燒器本身的結(jié)構(gòu),，本試驗對不同的出口動量和旋流強度進行了可視化模擬,，利用攝像記錄了不同情況下的火焰形狀，并且采用PHS-3C PH數(shù)顯計測量了不同部位的PH值,，PH值的變化反映不同部位的混合情況,。由于模型比較小以及試驗條件的限制，測點的分布并沒有采用工程中常用的等面積環(huán)法,，本試驗采用的是：中心線軸向位置,、與燃燒器外徑平行的軸向線、距中心線兩倍半徑距離的軸向平行線,。酸堿溶液的流量比根據(jù)實際中一次風和煤風的流量比計算得到?

2.3出口動量對火焰中混合的影響?
　　試驗在確定了相同的旋流強度后,，對一次風出口動量進行了調(diào)整。圖1~圖4是一次凈風出口動量逐步變小情況下的攝像和PH分布圖,。?
　　由于外環(huán)一次凈風出口的速度很大,，而流量并沒有改變，因此動量非常大,；高速一次凈風的強烈引射作用,使內(nèi)部環(huán)道的低速射流中的流體被引向到高速射流區(qū)去,造成中心環(huán)流偏離中心軸線,從而在火焰中心的中下游形成了一個負壓區(qū),。由于壓力梯度的作用,將造成一個很大的回流區(qū)。低速煤風將被高速射流引射而偏離軸線,但大部分煤粉顆粒,在噴入窯后,由于慣性較大,將繼續(xù)沿原方向做直線運動,從而進入已形成的大回流區(qū)中,；使煤粉的濃度分布與高溫氣流的溫度分布匹配更好,產(chǎn)生良好的燃燒效果,。由于大回流區(qū)的高溫,煤粒進入后即可著火，又進一步提高回流區(qū)溫度,，強化了燃燒效果,。試驗中，由于模擬一次凈風的酸溶液的出口速度大,，而模擬煤風的堿性溶液速度小,，大速差產(chǎn)生的引射作用，使得酸堿流體的混合反應(yīng)更早的完成,。因此圖1中火焰的形狀比較短,；在逐步減小出口速度后,，火焰形狀的變化如圖2~圖