某發(fā)電廠鍋爐存在燃燒器水冷套管爆管頻繁、飛灰與爐渣可燃物偏高、燃燒不穩(wěn)定等問題。為了解決以上問題，保證鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對該爐燃燒器進(jìn)行改造。為了檢查改造效果，掌握爐內(nèi)空氣動力場情況，對鍋爐進(jìn)行冷態(tài)空氣動力場試驗。
一、鍋爐概況
    本鍋爐為單汽包、自然循環(huán)、集中下降管、π型布置的固態(tài)排渣煤粉爐，露天布置。鍋爐前部為爐膛，四周布滿膜式水冷壁。爐頂、水平煙道及轉(zhuǎn)向室設(shè)置了膜式壁結(jié)構(gòu)的頂棚管和包墻管。尾部豎井煙道中交錯布置兩級省煤器和空氣預(yù)熱器。本鍋爐采用直流式煤粉燃燒器，正四角布置、切向噴燃，假想切圓為+600mm，采用鋼球磨，中間儲倉熱風(fēng)
送粉系統(tǒng)。
    2011年由鍋爐廠提供新的一次風(fēng)鈍體8只及一次風(fēng)噴嘴的一側(cè)缺口封堵材料8件。本次試驗前更換現(xiàn)有鈍體并封去一次風(fēng)噴嘴的一側(cè)缺口，以減少漏粉，改善燃燒工況。同時為提高鍋爐總風(fēng)壓，采取了以下解決措施：①燃燒器三次風(fēng)周界風(fēng)的風(fēng)門擋板，原開孔4x8只需改為4x2只，即每塊擋板僅保留1孔，其余用碳鋼板焊接封堵。②燃燒器上、中、下三層二次風(fēng)噴嘴的上下間隙也需用鋼板焊接封堵，以減少不經(jīng)過噴嘴的漏風(fēng)，提高二次風(fēng)壓（為使噴嘴能上下擺動，留間隙5 mm），富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒秸稈顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
二、試驗原理及方法
    鍋爐冷態(tài)時爐膛氣流工況為常溫等溫穩(wěn)定強(qiáng)迫流動，而熱態(tài)爐膛氣流為高溫不等溫穩(wěn)定強(qiáng)迫流動，其存在著較大差別”。但由于爐內(nèi)氣體速度場分布主要取決于作用于氣體質(zhì)點上的慣性力與黏性力的比值。因此，可以借助冷態(tài)模化試驗來對熱態(tài)爐內(nèi)工況進(jìn)行模擬。根據(jù)相似原理，進(jìn)行爐內(nèi)冷態(tài)�；�試驗時應(yīng)遵守的三個原則：幾何相似，保持氣流運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)入自�；瘏^(qū)，邊界條件相似…。在冷態(tài)試驗時只需使氣流運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)入自�；瘏^(qū)，由于雷諾數(shù)反映了氣流慣性力與黏性力之比。當(dāng)Re變化，氣體速度場圖譜也變化，且隨RP增大而增大，當(dāng)Re增大到某一臨界值，速度場圖譜不再隨Re變化，即滿足歐拉準(zhǔn)則Eu=f(Re)=C(常數(shù))，此時慣性力是決定因素，黏性力的影響可以忽略，氣流質(zhì)點的運(yùn)動軌跡主要受慣性力支配而不受Re影響，即氣流運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)入自�；瘏^(qū)。一般鍋爐在Re≥105時就進(jìn)入了自�；瘏^(qū)：通過調(diào)節(jié)送、引風(fēng)機(jī)擋板和各小風(fēng)門擋板將噴口出口速度調(diào)節(jié)到模似速度值，經(jīng)過穩(wěn)定再進(jìn)行冷態(tài)工況模擬試驗，利用風(fēng)速儀等測量工具進(jìn)行風(fēng)速的測量，以確定它們運(yùn)動的速度場，進(jìn)行飄帶和紙屑示蹤，了解其整個爐內(nèi)動力場的狀況：
三、試驗內(nèi)容
1．一、二和三次風(fēng)的漏風(fēng)試驗啟動引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、排粉機(jī)，全關(guān)一、二、三次風(fēng)擋板，調(diào)整送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)擋板，使送風(fēng)機(jī)總風(fēng)壓維持不變，爐膛負(fù)壓維持正常值，用風(fēng)速儀測量各噴口風(fēng)速，作好記錄。
    2．調(diào)平一次風(fēng)速
    全開各一次風(fēng)門及縮孔，調(diào)整送風(fēng)量及二次風(fēng)總門，維持一次風(fēng)總風(fēng)壓不變，用標(biāo)準(zhǔn)畢托管測量一次風(fēng)噴口風(fēng)壓，調(diào)節(jié)縮孔開度，調(diào)平各一次風(fēng)噴口風(fēng)壓（即一次風(fēng)速），一次風(fēng)調(diào)平，維持縮孔開度不變，調(diào)整一次風(fēng)總風(fēng)壓，校驗各一次風(fēng)噴口風(fēng)壓。
    3．二次風(fēng)門擋板阻力特性進(jìn)行測定
    在風(fēng)門開度0%、25%、50%、75%和100%的開度下，維持一次風(fēng)總風(fēng)壓不變，用標(biāo)準(zhǔn)皮托管分別測量各二次風(fēng)噴口的動壓，計算繪制出各二次風(fēng)門開度與二次風(fēng)噴口風(fēng)速的關(guān)系曲線。
    4．調(diào)平三次風(fēng)速
    開啟排粉機(jī)入口檔板，全開三次風(fēng)小風(fēng)門和再循環(huán)風(fēng)門，以最小風(fēng)速三次風(fēng)為準(zhǔn)，調(diào)平其他三角風(fēng)速，記錄各三次風(fēng)門開度。根據(jù)調(diào)平開度，按比例縮小三次風(fēng)門開度，全開排粉機(jī)入口擋板，調(diào)節(jié)三次風(fēng)速至48 m/s（熱態(tài)），記錄各小風(fēng)門開度。
    5．空氣動力場測試
    在試驗過程中維持一次風(fēng)壓，三次風(fēng)維持調(diào)平好的設(shè)計風(fēng)速，調(diào)整各二次風(fēng)門開度。
    (1)用風(fēng)速儀測量十字拉線各飄帶處的風(fēng)速，繪切圓。
    (2)用長飄帶在各噴口處顯示氣流軌跡，觀察一、二次風(fēng)射流情況，特別是一次風(fēng)是否偏斜及貼墻。
    (3)將紙屑從四角一次風(fēng)噴口和爐膛中心處撒出，觀察氣流在爐膛內(nèi)的流動方向。
    (4)在距水冷壁80 mm處每隔350 mm測量風(fēng)速，繪制貼壁風(fēng)速。
四、試驗結(jié)果及分析
    1．風(fēng)門漏風(fēng)試驗記錄如下
    從表1可以看出，各三次風(fēng)存在一定的漏風(fēng)，但比較均勻。A下二次漏風(fēng)較大，各一次風(fēng)門嚴(yán)密性較好。
    2．-次風(fēng)配風(fēng)均勻性試驗
    一次風(fēng)調(diào)平后數(shù)據(jù)如下，從表2可以看出來，一次風(fēng)調(diào)平效果良好，保證了一次風(fēng)配風(fēng)均勻性。
    3．二次風(fēng)門擋板阻力特性測定
    調(diào)平二次風(fēng)總風(fēng)門，全開各二次風(fēng)小風(fēng)門，調(diào)整A、B、C、D手動二次風(fēng)總門，維持一次風(fēng)總風(fēng)壓不變，以最小角風(fēng)壓為基準(zhǔn)，將四個角二次風(fēng)風(fēng)箱風(fēng)壓調(diào)平定值。用標(biāo)準(zhǔn)皮托管分別測量各二次風(fēng)噴口的動壓，計算繪制出上、中、下各層二次風(fēng)門開度與二次風(fēng)噴口風(fēng)速的關(guān)系曲線合格。
    4．三次風(fēng)配風(fēng)均勻性試驗
    調(diào)平到至設(shè)計風(fēng)速39 m/s后測試數(shù)據(jù)如下，從表3可以看出，三次風(fēng)調(diào)平效果較好。
    5．爐內(nèi)空氣動力場試驗分析
    從截面風(fēng)速圖和貼壁風(fēng)速圖可以觀察爐內(nèi)最大速度切圓直徑和在爐膛位置，分析出爐內(nèi)火焰的充滿度，以及各爐墻貼壁風(fēng)速，判斷氣流有無明顯刷墻、貼壁現(xiàn)象。風(fēng)速圖和紙屑示蹤試驗結(jié)果顯示，在倒縮腰配風(fēng)方式下，火焰充滿度愈大，爐膛利用程度愈高，爐內(nèi)停滯區(qū)渦流區(qū)小。因此選擇可以使?fàn)t內(nèi)氣流混合良好，旋轉(zhuǎn)正常，在爐內(nèi)停留時間較好的倒縮腰配風(fēng)方式作為運(yùn)行調(diào)整參考工況。
五、結(jié)論
    通過鍋爐冷態(tài)試驗，可以了解判別爐膛空氣動力工況的優(yōu)劣，對于煤粉鍋爐來說，爐內(nèi)溫度較低，因此加強(qiáng)氣流對水冷壁的擾動可以加強(qiáng)對流換熱，有利于提高鍋爐的出力。本次試驗結(jié)果顯示爐內(nèi)空氣動力場分布均勻，滿足設(shè)計和安裝要求，但由于熱態(tài)爐膛內(nèi)是不等溫的，各處存在一定的溫度梯度，氣流密度和黏度有差別，因此，冷態(tài)測試結(jié)果只能作為實際鍋爐燃燒調(diào)整的參考。


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1、生物質(zhì)熱風(fēng)空調(diào)
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