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回转窑多风道煤粉燃烧器“推力”术语的由来及其基本概念
- 2019-09-11-

  多风道煤粉燃烧器出现以后,既需要输送煤粉的“煤风”,又需要使煤粉燃烧形成良好火焰的“净风”。由于历史的原因,原来国外都将为多风道煤粉燃烧器提供的这部分净风称为“一次风”,国内也有人将这部分净风习惯性地称为“一次风”,这就是将多风道煤粉燃烧器所需要的这部分净风称为“一次风”的由来。另有一部分人,根据单风道煤粉燃烧器用风的传统称谓和新型干法窑用风的特点认为,将由多风道煤粉燃烧器喷入到窑内的常温净风和煤风合称为“一次风”比较合理。这就造成“一次风”概念的混乱,给技术交流和具体应用带来许多麻烦,在谈到“一次风”时必须特殊注明是否含煤风。时代在前进,技术在发展。一个新事物或者新技术的出现,其对应的名词术语也必须随之变化,以便于技术交流和沟通。由于预分解窑的出现,回转窑的用风也发生了变化,增加了一股由冷却机或者窑头罩抽取到窑尾分解炉中的次高温三次风。对现在使用最多的预分解窑烧成系统来说,涉及到用风的问题,概括起来共有四种风:一是由多风道煤粉燃烧器喷入到窑内的常温一次风;二是由冷却机入窑的高温二次风;三是由冷却机或者窑头罩抽取到窑尾分解炉内的次高温三次风;四是由窑头、窑尾、预热器和分解炉密封装置等外漏的常温风。这些风都被窑尾高温风机抽吸并排到后续系统中,正常情况下窑头应保持微负压,负压过大会增大漏风量。由此可见,将由多风道煤粉燃烧器喷入到窑内的常温煤风和净风之和统称为“一次风”比较合理和科学。这不仅严格区别了高温二次风、次高温三次风和外漏风,而且清晰表明了一次、二次和三次风的概念。输送煤粉这部分风量并不是可以忽略的小数,一般约为一次净风的1/3~1/2,为煤粉完全燃烧所需理论空气量的2.5%~3.5%左右。既有风量又有喷出速度,所以产生了不宜忽略的推力。若一次风不含煤风,那煤风应算哪种风呢?因此,现在国外有的公司已改变了对一次风的定义,

  如原法国皮拉得公司(Pillard)和法国拉法基水泥公司(Lafarge)已将煤风和净风之和称为“一次风”。笔者认为,将煤风与净风之和称为“一次风”更合理和科学。

1、“推力”术语的由来及其基本概念

物理学中在研究物体运动量和运动状态时,都采用动量、功和能量等的理论。在具体举例中,常会采用“推力”这个术语。如人推车就是人给车一个作用力,使车运动,这个力就称为“推力”,即人给予车一个“推动力”。又如子弹头在枪膛中受火药爆炸力作用而在枪膛中运动,火药的爆炸力就称为“爆炸推力”。飞机发动机推动飞机运动或飞行的推动力,火箭飞天也必须借助于强大的推动力,航空航天专业将这种推动力简称为推力。可见,推力是一种力,即作用在一个物体上的外力,可使物体运动,其单位是力的单位“N”、 “kN”和“MN”或“kgf”、 “t”等。

含煤粉的空气和洁净空气,即煤风和净风,在煤粉燃烧器喷燃管各个风道中能够流动,也是因为受到一种力的推动作用,因而有人将这种力称为“推动力”,并按式(1)进行计算 [8] 。

P=m 1 V 1 (1)由式(1)可以看出,这是动量的表达式。对于固体,式(1)中的m 1 是固体的质量,单位为kg,V 1 是固体的运动速度,单位为m/s。由此可见,P的单位

应为kg·m/s。显然这不是力的单位,而是国际单位制的动量单位。但是,对于流体,其质量m 1 应用质量流量表达,其单位为kg/s,流体的流动速度V 1 的单位仍为m/s。这样,P的单位则变为kg/s·m/s=kg·m/s 2 =N(“牛顿”,简称“牛”)。因为1kg·m/s 2 =1N,这就是力的单位了,而不是动量单位。空气在喷燃管各风道内之所以能够流动,就是推动力的作用,所

以国内外都将这个力简称为“推力”,与物理学所讲的推力概念完全一致,符合牛顿第二定律。现在有人将其称为“动量”或“冲量”,实际上都不够准确。因“冲量”或“冲力”的单位是力与时间的乘积,在国际单位制中的单位是“N·s”,既不是力的单位也不是动量的单位。虽然实质都是一种能量的表达,但是在这里都不及称为“推力”准确。对于多风道煤粉燃烧器,式(1)应写成式(2)更准确:

P Z = ∑ m i V i (2)

式(2)中的注脚“i”是“风道”的数量,不是“通道”的数量,煤粉燃烧器的总推力P Z 应等于包括煤风在内的各个风道推力之和。煤风也是一股风,也会产生一定的推力。煤风所产生的推力的大小与设计者的观念有关,有的设计得很大,有的又设计得很小,但一般都设计为一次风的1/3左右,如法国拉法基公司就按一次风的30%设计。


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