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项燃式热风炉的核心是燃烧器,其性能直接影响到顶燃式热风炉的工作状态和送风水平。因此,研究并了解其性能具有重要意义。通过文献检索,国内尚无关于顶燃式热风炉及其燃烧器的冷态试验研究的文献报道。为了了解顶燃式热风炉用燃烧器内气体流动与流场分布情况,在两种顶燃式热风炉用燃烧器的模型上进行了冷态试验的相关测量,并运用能谱分析法测量空气与煤气的混合情况,最后对其进行了数值模拟。顶燃式热风炉燃烧器模型Ⅰ煤气和空气出口处于同一排但间隔布置,并且采取空气喷口中心线与混合室径向一致,煤气喷口与混合室径向成25°角布置方式。通过模型Ⅰ的冷态试验得出:在非预混的条件下,当空气和煤气喷口在同一排布置时,出口速度分布不均匀;当气体喷口均为直流喷口时,气流多集中在中心部位;当气体喷口均为旋流喷口时,则多集中在边缘;因此喷口气流应采取直流与旋流相配合为佳。在研究分析第一种燃烧器的基础上改进设计了新的燃烧器即模型Ⅱ,并进行了冷态试验。模型Ⅱ的空气煤气分别走独立的环道,其中煤气环道在空气环道的上方。空气环道和煤气环道分别在圆周上均匀分布两排各12个喷口;其中上排气体喷口的中心线与混合室径向一致,下排气体喷口的中心线与混合室径向成22°角。由模型Ⅱ的冷态试验得出:空气煤气分别走独立的环道,气体出口速度分布相对均匀;空气和煤气各有一排旋流喷口,有利于提高空气和煤气混合均匀度及燃烧的稳定性;气体喷口的中心线与混合室径向的夹角的角度选择对流场分布也有一定影响,合适的角度为22°左右;另外,模型Ⅱ的气体集气环道外置,环道与混合室内壁间厚度增加,单位体积耐火材料的热应力就相应减小,有利于保护墙体。数值模拟运用计算流体力学软件FLUENT来实现,模拟工况与实验工况相对应。模拟计算了模型Ⅰ的流场、浓度场、温度场及压力分布。从试验和数值模拟的结果来看,二者是吻合的。