四角切圓燃燒是燃燒器出口氣流的幾何軸線切于爐膛中心的假想圓，是目前電站鍋爐應用最為廣泛的燃燒方式之一。四角切圓煤粉燃燒行程長、爐內(nèi)混合強烈、燃燒效率高，其燃燒效果與爐內(nèi)的空氣動力場緊密相關(guān)，做冷態(tài)空氣動力場試驗是一種簡便易行的試驗方式，已有大量的試驗表明，射流沿燃燒器噴口軸線進入爐膛后，冷態(tài)時空氣動力場與熱態(tài)時的空氣動力場結(jié)構(gòu)相似。為進一步了解和掌握鍋爐大修后的空氣動力場特性，在機組啟動前進行了冷態(tài)試驗，通過冷態(tài)試驗模擬爐內(nèi)氣流運動，為機組在熱態(tài)運行及燃燒調(diào)整提供可靠的理論依據(jù)。
1、簡介
    湖北某發(fā)電有限公司為WG21004/18. 34 -1亞臨界自然循環(huán)鍋爐，系全鋼構(gòu)架，露天島式布置。鍋爐配鋼球磨中儲式制粉系統(tǒng)，直流百葉窗水平濃淡固定式燃燒器，四角布置，切向燃燒，在爐內(nèi)形成雙切圓燃燒。爐膛的寬度為13 260 mm，深度為12 625 mm。燃燒器共14層噴口，其中4層一次風噴口，8層二次風噴口，2層三次風噴口，從下至上依次為2-1-2-1-2-2-2-1-2-1-2-3-3-2。每個噴口可分別由單獨的手動裝置定位，14個噴口均可在±5°范圍內(nèi)固定，間隔為5。燃燒器的主要設計參數(shù)見表1。富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
2、試驗條件
    為保證試驗的順利進行，試驗前需要對就地腳手架及照明條件進行檢查，對冷態(tài)測點位置及爐內(nèi)試驗條件進行確認。
2.1、二次風測點位置
    由于管道阻力沿程變化，一次風測點位置要靠近在線測量裝置，盡量避開可調(diào)縮孔附近的紊流區(qū)域�？紤]到本次試驗的可靠性和方便性，一次風測點安裝在距縮孔2m左右的垂直段上，如圖1。由于二次風測量裝置在矩形風箱內(nèi)，風箱內(nèi)氣體流動分布狀況比較復雜，在垂直二次風箱寬度方向開設6個測孔，具體的測點位置按網(wǎng)格法進行布置，如圖2。
2.2冷態(tài)檢查
    檢查各風門、煙氣擋板實際開度與表盤指示值是否一致，四個角的燃燒器是否水平，噴口有無缺陷。除此之外，在風機啟動后，還要檢查爐膛負壓是否穩(wěn)定，DCS數(shù)據(jù)顯示是否合理，有無異常變化。
2.3爐內(nèi)模化條件
    冷態(tài)�；�試驗研究可以較真實地反映鍋爐的空氣動力場工況，能夠?qū)�爐內(nèi)燃燒過程作一些定性的描述。冷態(tài)�；�必須要滿足相似原理，即滿足模型與實物幾何相似、邊界條件相似及保持氣流運動進入自�；瘏^(qū)。冷態(tài)流動工況進入自�；瘏^(qū)，爐內(nèi)氣流雷諾數(shù)Re臨要大于或等于熱態(tài)雷諾數(shù)Re熱，但由于冷態(tài)空氣的運動黏度小，爐內(nèi)氣流雷諾數(shù)Rers也較小，冷態(tài)試驗風量要遠大于進入自模化區(qū)風量才能符合試驗要求。經(jīng)簡化后的計算公式為：式中，W表示平均速度；O、M分別表示原型和模型；1、2分別表示一、二次風；K、u分別表示煤粉，風速不同系數(shù)和一次風中燃料的質(zhì)量濃度；￡表示風的溫度；經(jīng)過計算后，冷態(tài)一次風速為24 m/s，二次風速為31 m/s時，即可以保證冷熱態(tài)工況相似。
3、試驗方法
3.1�；�試驗的測量方法
    試驗采用畢托管來測定模化風速。在測量過程中，使用等截面的測量方法，即將圓形管道由內(nèi)到外分成面積相等的幾個圓環(huán)，各圓環(huán)的中點作為測量點，再用畢托管分別測出幾個等截面測點的風速，計算出幾個測點的平均風速，作為�；�試驗風速。
3.2鍋爐風粉在線一次風測量裝置的標定
    風速和風量是指導鍋爐運行的重要參數(shù)，在風量風速測量裝置正式投用前，必須使用標準靠背管對其進行標定。在標定期間，維持風機運行和爐膛負壓穩(wěn)定，使用標準靠背管和U型管壓力計對風粉在線一次風管道靠背管按等面積圓環(huán)法進行標定。
3.3二次風測風裝置的標定
    二次風測風裝置安裝在矩形管道內(nèi)，且靠近風門擋板較近，在不同的風門開度及不同的風量下，其系數(shù)變化較大。因此，二次風測風裝置要采用多工況標定。
    具體方法參照一次風測量裝置標定方法進行。
3.4一次風管道阻力冷態(tài)調(diào)平
    每層4根從風粉混合器到燃燒器的管道，因管道長度、彎角等不同，使得各支路的總阻力系數(shù)不同，對每層4根管道進行風速調(diào)平，可以使各支管阻力達到平衡。試驗過程中要保持一次風管關(guān)斷擋板、可調(diào)縮孔全開，對風量偏差大的風管調(diào)節(jié)可調(diào)縮孔，使同層流量偏差在±5%范圍內(nèi)。
3.5爐內(nèi)空氣動力場試驗
    鍋爐運行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性很大程度上取決于爐內(nèi)空氣動力狀況。爐內(nèi)空氣動力場試驗的目的是測定切圓直徑的大小，氣流是否貼墻。本試驗是在下一次風中心高度用鐵絲在爐內(nèi)拉一個十字架，在中心高度以下1. 2～1.5 m標高處鋪設“田”形跳板，從爐膛中心開始每隔200 mm系一根白飄帶作試驗標記，調(diào)整一次風二次風速到冷態(tài)�；�風速，用風速儀測量各點風速，以了解假想切圓直徑的大小及是否處于爐膛中心位置。
4、試驗結(jié)果及其分析
4.1風粉在線測速管標定及二次風標定結(jié)果
    試驗測量出平均風量，將測得的平均風量與相應的測量裝置測量值進行比較，從而計算出測量裝置的標定系數(shù)，表2～5為A、B、C、D四層風粉在線測速標定系數(shù)，表6為二次風測風裝置標定系數(shù)。
    從表2～6可知：風粉在線上顯示的風量都比標定的風量大，標定系數(shù)均小于1，其中B層和D層標定的結(jié)果與在線顯示的結(jié)果相差較大，需要在通人不同流量的一次風后進行復查。二次風測風裝置系數(shù)標定結(jié)果與一次風標定結(jié)果相反，DCS顯示的風量均比標定的風量小，但甲乙兩側(cè)標定結(jié)果相差較小，說明二次風測風裝置線型較好。
4.2 -次風管道阻力冷態(tài)調(diào)平結(jié)果
    在進行冷態(tài)調(diào)平時，爐膛負壓控制在- 50～-100Pa，并將標定的數(shù)據(jù)輸入到一次風檢測系統(tǒng)，試驗通過調(diào)節(jié)每根一次風管上的縮孔門來實現(xiàn)，表7～10為一次風冷態(tài)調(diào)整前后各個風管內(nèi)風速測量及計算結(jié)果。
    從表7～10可知，調(diào)整前各個風管間存在偏差，最大偏差為10. 23%，對一次風管縮孔進行調(diào)整后，一次風速同層偏差小于5%，避免一次風速過小，造成粉管堵塞，一次風速偏差過大，造成切圓偏離爐膛中心，火焰刷墻結(jié)焦，燃燒不穩(wěn)定的情況。冷態(tài)一次風調(diào)平后，由于冷熱態(tài)的差異，在進行熱態(tài)運行時，除了控制好一次風壓，還要使同一層粉管對應的給粉機下粉基本相同，保證同層四個角不出現(xiàn)火焰偏燒的情況。
4.3爐內(nèi)空氣動力場試驗結(jié)果
    在爐內(nèi)下一次風標高處的十字架上，用風速儀沿十字線方向由內(nèi)及外測量各點風速而得到爐內(nèi)空氣動力場，并根據(jù)空氣動力場的分布特性而得到實際切圓直徑，如圖3。試驗時，一、二次風保持調(diào)平風速，三次風全開。
    從圖3可以看出，在一、二、三次全投的情況下，沿十字線方向由內(nèi)及外測量各點風速，根據(jù)空氣動力場的分布特性而得到的實際切圓，爐內(nèi)切向空氣動力場基本合理，爐內(nèi)氣流速度沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，實際切圓半徑約為4600 mm左右，切圓偏大，火焰中心不偏斜、氣流穩(wěn)定。但沒有發(fā)現(xiàn)無風區(qū)，可以保證較大的旋轉(zhuǎn)動量，擾動強烈，爐膛火焰充滿度良好，對加熱火焰根部、燃燼煤粉有利。另外，在爐內(nèi)下一次風標高處測得有輕微的貼壁氣流，最高風速達到2.7 m/s，因而基本不會造成嚴重的氣流刷墻結(jié)焦現(xiàn)象。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
5、結(jié)論
    (1)二次風測風裝置線性較好；B層和D層的一次風在線顯示與標定結(jié)果相差較大，要在不同工況下進行復查。
    (2)冷態(tài)一次風調(diào)平后，由于冷熱態(tài)的差異，在進行熱態(tài)運行時，除了控制好一次風壓，還要使同一層粉管對應的給粉機下粉基本相同，即可保證同層四個角不出現(xiàn)火焰偏燒的情況。
    (3)爐內(nèi)切向空氣動力場基本合理。爐內(nèi)氣流速度沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，實際切圓半徑約為4 600mm左右，切圓偏大，火焰中心不偏斜、氣流穩(wěn)定。
    (4)沒有發(fā)現(xiàn)無風區(qū)，可保證較大的旋轉(zhuǎn)動量，擾動強烈，爐膛火焰充滿度良好，對加熱火焰根部、燃燼煤粉有利。
    (5)在爐內(nèi)下一次風標高處測得有輕微的貼壁氣流，最高風速達到2.7m／s，因而基本不會造成嚴重的氣流刷墻結(jié)焦現(xiàn)象。
    (6)切圓偏大，在保證氧量的情況下開大周界風，關(guān)小二次風，降低二次風箱／爐膛差壓等措施來減小切圓。

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