К вопросу об исследовании структуры потока водоугольного топлива в процессе его пневмомеханического распыла

Abstract

Выполнены экспериментальные исследования структуры потока водоугольного топлива (ВУТ) в процессе его пневмомеханического распыла в аэродинамическом имитаторе топки энергетического котла. Проанализирован механизм распыла ВУТ в соотношении 50 % уголь и 50 % вода, размер частиц угля 50 мкм и менее при значениях температур 313 и 353 К и давлениях: ВУТ 3 МПа и воздуха 2 МПа. Ви- зуализация структуры факела ВУТ и оценка качества потока выполнены в плоскости перпендикулярно оси факела на трех отрезках. Определены геометрические параметры и скорости капель ВУТ в процессе распыла. Проанализировано изменение критерия We в зависимости от скорости капель ВУТ и их размера. Установлены характерные зоны факела ВУТ, формирующиеся в процессе распыла. Определены диапазоны диаметров и скоростей капель ВУТ, соответствующих сердцевине потока, средней и внешним зонам факела. Рассчитаны значения We для соответствующих размеров и скоростей капель ВУТ. Сформулированы условия, характерные для некоторых стадий дробления капель распыляемого ВУТ. Полученные результаты могут быть использованы при математическом и физическом моделированиях процесса распыла ВУТ в топках энергетических котлов с целью прогностических оценок аэродинамических характеристик проектируемых и действующих агрегатов. The paper describes the experimental studies of the structure of coal-water fuel (CWF) flow during its pneumatic spraying in the aerodynamic simulator of the energy boiler furnace. It analyses the 50 % coal and 50 % water CWF spraying mechanism. Parameters: coal particle size was 50 microns or less; temperature was 313 K, 353 K; pressure of CWF was 3 MPa; and pressure of air was 2 MPa. The visualization of CWF torch structure and the assessment of the flow quality were made in the plane perpendicular to the axis of the spray cone in three positions. Geometrical parameters and velocities of CWF droplets during spraying were determined. The change of the We criterion was analyzed depending on CWF drops velocity and their size. The characteristic zones of CWF spray cone, which are generated during spraying, were established. The ranges of diameters and velocities of CWF droplets corresponding to the core of the flow, the middle and outer zones of the spray cone were determined. The We values were calculated for the corresponding CWF droplets sizes and velocities. The conditions typical for some stages of droplets crushing of sprayed CWF were described. The research outcomes can be used for the mathematical and physical simulations of CWF spraying in the furnaces of power boilers to estimate the forecast aerodynamic characteristics of the designed and existing units.