“W”型火焰锅炉冷态试验

“W”型火焰锅炉冷态试验黄文涛集控一班201181250214［摘要］本文介绍了巩义豫联发电厂DG1025/17.4-Ⅱ14型“W”型火焰锅炉燃烧技术特点及“W”型火焰锅炉冷态试验模化技术，根据其火焰为“W”型和燃烧对称的燃烧特点，对该炉的冷态试验内容与方法进行了初步的探讨及分析，并通过冷态空气动力场试验，并对风速风量的选择进行分析研究。了解锅炉启动前炉内空气动力场的组织情况和燃烧系统的设备情况，寻求最佳的空气动力场，为锅炉热态燃烧调整和运行提供依据。［关键词］“W”型火焰锅炉燃烧技术冷态试验1设备概况及其特点巩义豫联发电厂4＃锅炉为亚临界压力中间一次再热的自然循环锅炉，双拱形单炉膛，燃烧器布置于下炉膛前后拱上，“W”型火焰燃烧方式，尾部双烟道结构。锅炉配有3套正压直吹式制粉系统，每套制粉系统由1台BBD4062型双进双出球磨机和2台电子称重式给煤机组成，每台磨两端分离器出口各有4根一次风管与双旋风筒分离式燃烧器相连。该锅炉燃烧系统采用分级送风的双拱绝热炉膛，拱型炉膛由下炉膛前后墙水冷壁向炉外弯曲而成，24个引进FW技术设计制造的双旋风筒分离式煤粉燃烧器，错列布置在锅炉下炉膛的前后墙拱上。从空预器来的二次风经锅炉两侧风道送入前后墙风箱，从拱上和拱下的风口进入炉膛。风箱用隔板分隔，彼此独立，使每个燃烧器各为一个单元，可实现单独调节。2冷态试验模化技术锅炉冷态模化试验是在冷态模型或真实炉膛中用冷态气流模拟真实炉膛烟气流动,通过测量冷态模型或真实炉膛中冷态气流各点的速度或设法显示气流分布情况,从而达到对炉内空气动力场有比较清楚了解的一种试验方法。根据相似原理,锅炉冷态模化试验通常需满足如下四个条件:模型与原理几何相似;冷模气流运动进入第二自模化区;模型与原型各燃烧器喷口动量比相等;模型与原型燃烧器出口气流速度与炉膛中平均烟气速度之比相等亦即模型与原型斯特劳哈数相等。式中:W——燃烧器出口气流速度;f——煤粉颗粒在炉膛中停留时间;u——炉膛中气流平均速度;H——炉膛高度;L——炉膛横截面边长。目前国内外普遍采用的近似模拟方法主要有纯几何相似法、斯林—纽拜法、燃烧器放大后移加炉底风法。这些方法各有特点,下面分别予以简单的介绍。2.1纯几何相似法这是一种最广泛采用的近似模拟方法。由于炉膛与燃烧器模型严格按实物几何比例缩小,从而保证了燃烧器出口边界条件与实物相似,使燃烧器附近的气流接近实际。2.2斯林—纽拜法为了模拟煤粉燃烧引起的气流密度和速度的变化,斯林—纽拜(thring-Newby)提出模型燃烧器出口截面按冷空气和着火气流密度之比放大的相似模拟方法,既按下式计算:式中:f、f1——模型燃烧器和原型燃烧器的截面积;d0——送入模型燃烧器的气流密度;d1——炉膛特征温度下的烟气密度;L——模型缩小几何比例。该方法的物理本质,是将已着火并燃尽的烟气,全部从燃烧器送入炉膛,即进入模型燃烧器的是已燃烧完全的热烟气。2.3燃烧器放大后移加炉底风法该方法是柴考夫斯基根据“斯林—纽拜”法提出的改进模化方法,它用燃烧器放大后移的方法克服了射流初始段核心区尺寸与实际不一致的缺陷,用加入一部分炉底风的办法保证模型与原型的斯特劳哈数相同,使模型内气流更接近实际。3冷态试验的内容与方法对于“W”型火焰锅炉来说，其燃烧特点是形成“W”型火焰，冷态试验时须抓住其特点――“W”型及其对称性，因此冷态试验内容应覆盖以下几个方面：确定各风门挡板的风量特性、炉内配风均匀对称性、燃烧器的流体动力特性、影响炉膛充满度的各种因素，其次，“W”型火焰炉调整机构相对较多，所以对于“W”型火焰燃烧系统冷态试验的内容还需优化组合，根据以上原则，我们初步分析和讨论了冷态试验的具体内容和方法。3.1锅炉烟风系统的静态检查检查各层燃烧器的安装情况；检查燃烧器二次风门挡板开度指示一致性；检查试验测点的安装情况，消除所有缺陷。3.2一次风测速管标定开启引风机和一次风机，将所有一次风关断挡板和分离器出口气动门全开，用标准毕托管对每根一次风管的风量进行测量（按网格法进行），同时分别读出背靠背（BS-I）固定测速管的压差值，计算背靠背（BS-I）固定测速管流量系数，分3个工况下做，最终求得一个平均流量系数，结果如下：一次风测速管标定结果测速管编号修正系数K测速管编号修正系数K测速管编号修正系数KA10.868B10.866C10.895A20.840B20.818C20.866A30.850B30.853C30.874A40.872B40.867C40.860A50.812B50.860C50.823A60.855B60.835C60.834A70.837B70.857C70.822A80.846B80.869C80.849从测速管标定结果可以看出，标定系数K比较理想，因为测速装置所处位置直管段较长，各管内气流分配基本一致。3.3一次风量的调平A磨一次风调平后粉管编号A1A2A3A4A5A6A7A8标定系数K0.8680.8400.8500.8720.8120.8550.8370.846风温℃36.436.436.436.436.436.436.436.4差压Pa280270265270285290290280风速m/s19.118.118.218.818.019.218.718.6风量m3/h95409036907294329000967693609288风量偏差％2.64-2.44-2.231.35-3.092.940.790.05B磨一次风调平后粉管编号B1B2B3B4B5B6B7B8标定系数K0.8660.8180.8530.8670.8600.8350.8570.869风温℃36.436.436.436.436.436.436.436.4差压Pa280310300291300320290310风速m/s19.018.919.419.419.019.619.220风量m3/h952294689720972097569792957610080风量偏差％-1.88-2.540.030.130.781.14-1.23.54C磨一次风调平后粉管编号C1C2C3C4C5C6C7C8标定系数K0.8950.8660.8740.8600.8230.8340.8220.849风温℃36.436.436.436.436.436.436.436.4差压Pa290320320330330340320294风速m/s2020.320.520.519.620.219.319.2风量m3/h1008010188102601026098281011696489576风量偏差％0.301.892.932.75-1.661.23-3.2-4.253.4各磨煤机负荷风、旁路风测风装置标定开启引风机和一次风机，维持炉膛负压－50～－100Pa，用标准毕托管分别对负荷风和旁路风的风量进行标定（按网格法进行）。结果如下：A磨负荷风风量标定结果项目工况1工况2工况3负荷风风量KNm3/hA侧36.55328.43318.761B侧37.99232.10415.40DCS负荷风风量KNm3/hA侧24.0020.8414.50B侧22.6019.8036.553修正系数KA侧1.521.361.22B侧1.681.621.56修正系数平均值KA侧1.37B侧1.62A磨旁路风风量标定结果项目工况1工况2工况3旁路风风量KNm3/hA侧9.9518.9272.867B侧7.5476.5452.036DCS旁路风风量KNm3/hA侧17.1016.105.88B侧14.6012.903.53修正系数KA侧0.580.550.49B侧0.520.510.58修正系数平均值KA侧0.54B侧0.53B磨负荷风风量标定结果项目工况1工况2工况3负荷风风量KNm3/hA侧36.84530.54422.579B侧36.56634.77722.402DCS负荷风风量KNm3/hA侧25.0020.8014.80B侧23.6019.8012.10修正系数KA侧1.471.471.53B侧1.591.761.59修正系数平均值KA侧1.49B侧1.65B磨旁路风风量标定结果项目工况1工况2工况3旁路风风量KNm3/hA侧9.5828.7857.261B侧10.3028.7645.089DCS旁路风风量KNm3/hA侧18.4015.008.91B侧14.4013.709.21修正系数KA侧0.520.590.81B侧0.720.640.55修正系数平均值KA侧0.64B侧0.64C磨负荷风风量标定结果项目工况1工况2工况3负荷风风量KNm3/hA侧29.37225.37111.761B侧30.99226.10412.401DCS负荷风风量KNm3/hA侧19.0017.8410.50B侧22.6019.809.553修正系数KA侧1.551.421.12B侧1.371.321.3修正系数平均值KA侧1.42B侧1.33C磨旁路风风量标定结果项目工况1工况2工况3旁路风风量KNm3/hA侧10.3079.7965.903B侧12.54812.0148.663DCS旁路风风量KNm3/hA侧19.2018.4013.20B侧14.2013.908.27修正系数KA侧0.540.530.45B侧0.880.861.05修正系数平均值KA侧0.51B侧0.93标定结果显示：DCS风量与实测相差较大，主要原因为测风装置所处位置的直管段长度不够，流场分布不均匀所致。3.5二次风总风量标定开启引风机和二次风机，炉膛负压维持在－50～－100Pa，用标准毕托管分别对左右侧风箱的风量进行标定（按网格法进行）。结果如下：项目工况1工况2工况3修正系数KA侧0.4380.4860.537B侧0.4360.4730.570修正系数平均值KA侧0.487B侧0.493标定结果显示：DCS风量与实测相差较大，其修正系数A侧为0.487，B侧为0.493，主要原因为测风装置所处位置的直管段长度不够，流场分布不均匀所致。3.6二次风挡板特性试验开启二次风机及引风机，维持二次风室与炉膛静压为800Pa、1000Pa、1200Pa，炉膛维持负压为-50～-100Pa，调平锅炉两侧风量，在炉膛二次风喷口用风速仪分别测量C、D、E、F二次风挡板在不同开度下风量与风压、挡板开度的关系，为热态下的二次风挡板优化提供依据。由于F挡板的挡板流量不仅同自身开度有关，还同其它挡板（A、B、C、D、E）的开度有关（通过风箱静压场相互耦合），流量的分配特性与静压沿风箱宽度的分布密切相关。本次试验只以风箱入口静压作为确定工况的唯一条件，同时使冷态试验和热态运行时处于同一阻力区（即风箱压力近似），并保持雷诺数相同。试验结果表明：D、E和F靠左右侧墙的喷口风量明显高于中间喷口。冷、热态运行时相邻风室间不串风，是建立了良好的挡板流量特性的保证。在D、E和F档板开度越大的情况，相邻喷口风量出现的差异较大，就对各风室间的密封进行彻底检查消缺。3.7二次风配风调平根据二次风风门挡板特性，进行相应的风门调平，平衡沿炉膛宽度方向前后墙风速和风量，为形成良好的“W”型燃烧方式提供保障。3.8改变乏气挡板开度在一定的消旋杆格数和一定的一次粉管风速下，随机组选取两组燃烧器。改变乏气挡板开度，测量乏气喷口与主气喷口的一次风速，以考察乏气挡板开度与主、乏气喷口速度的关系。根据测量结果，在热态调整时，更可靠地将火焰的行程、着火及其炉膛充满度调整至最佳状态。3.9改变消旋杆格数在一定的乏气挡板开度和一定的一次粉管风速下，随机组选取两组燃烧器。改变消旋杆格数，测量乏气喷口与主气喷口的一次风速，以考察消旋杆格数与主、乏气喷口速度的关系。热态时，根据燃煤质量调整消旋杆位置，使主喷口风速更合适，更有效地控制着火点。3.10烟花示综影响“W”型流场结构的众多因素，最关键的因素是拱上与拱下二次风的动量之比。本次炉膛空气动力场试验考虑了影响动量比的主要因素（二次风风压、F挡板开度、一次风管内风速），试验采用烟花示综法。开引风机、一次风机、二