土耳其空气动力场试验方案-正式版

土耳其EREN电厂锅炉冷态空气动力场试验方案NEPRI东北电力科学研究院有限公司第1页共12页1锅炉基本参数1.1型式及型号本期工程装设两台600MW超(超)临界参数燃煤汽轮发电机组，锅炉为超临界参数变压直流炉、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。型号为DG1827/25.4-Ⅱ4型。1.2参数锅炉主要参数表名称单位BMCRCAPABILITYBRL过热蒸汽流量t/h1827.071740.111685.54过热器出口蒸汽压力MPa(g)25.425.2825.21过热器出口蒸汽温度℃571571571再热蒸汽流量t/h1515.21447.21404.7再热器进口蒸汽压力MPa(g)4.224.023.9再热器出口蒸汽压力MPa(g)43.823.71再热器进口蒸汽温度℃311306304再热器出口蒸汽温度℃569568568省煤器进口给水温度℃2802762742设计燃料条件2.1煤种煤质一览表项目符号单位设计煤质校核煤质低位发热值Qnet,v,arMJ/kg2579123865全水份Mad%1010灰份Aar%13.7217.5可燃基挥发份Car%3920.69ＣHar%66.0662.8土耳其EREN电厂锅炉冷态空气动力场试验方案NEPRI东北电力科学研究院有限公司第2页共12页项目符号单位设计煤质校核煤质ＨOar%3.663.2ＯNar%4.164.3NSt.ar%1.51SVdaf%0.91.2灰份Aar13.7217.5哈氏可磨系数ＨＧＩ7265变形温度DTDT℃13001300软化温度STST℃14001400流动温度FTFT℃14501450灰成分SiO2%5551.76Al2O3%2534.62Fe2O3%6.56.05CaO%51.92TiO2%1.6/K2O%0.61.25Na2O%0.31MgO%1.51.38SO3%30.9Mn2O3%1.5/2.2点火和助燃用油油种采用6号油，油质的特性数据见下表：序号项目单位指标1密度（15℃）kg/m3987~9702闪点（闭口）℃65~1103倾点℃15~254粘度（50℃）cSt230～3605灰分wt.%0.08~0.026沉淀物和水分Vol.%1.0~2.0土耳其EREN电厂锅炉冷态空气动力场试验方案NEPRI东北电力科学研究院有限公司第3页共12页序号项目单位指标7沉淀物（萃取法）Vol.%0.58硫含量wt.%2.0～5.09沥青质wt.%0.8～1.210残碳wt.%11.0～13.011碳wt.%85～8612氢wt.%10.0～11.013氧和氮wt.%0.9～1.014钒mg/kg45～6015镍mg/kg15～2516铝mg/kg4.6～6.017钠mg/kg8.0～14.018硅mg/kg3.0～5.019高位发热量kcal/kg10120～1023520低位发热量kcal/kg9600～97003.烟、风系统主要设备及流程3.1主要设备锅炉配有2台成都电力机械厂生产的AN33（19）型静叶可调轴流式引风机、2台上海鼓风机厂有限公司生产的FAF25—12.5—1动叶可调轴流式送风机和2台上海鼓风机厂有限公司生产的PAF18-13.2-2动叶可调式一次风机。3.1.1引风机设计参数如下:土耳其EREN电厂锅炉冷态空气动力场试验方案NEPRI东北电力科学研究院有限公司第4页共12页型式AN33（19）静叶可调轴流式台数（台）2出力（m3/S）494.0(T.B)全压（Pa）6435(T.B)转向顺气流方向看叶轮逆时针旋转工作转速（r/min）990叶片调整范围-70°～+30°轴功率（KW）2547(BMCR)电机功率（KW）4000出力调节方式进口导叶调节冷却风机9-19NO.4.5A3.1.2送风机参数如下：型号FAF25—12.5—1动叶可调轴流式台数（台）2出力（m3/s）230.6(T.B)全压（Pa）4241(T.B)工作转速（r/min）990出力调节方式导向挡板调节装置导向叶片角度调节范围－25°～+15°叶轮直径mm2512电动机功率KW12003.1.3一次风机设计参数如下:型号PAF18-13.2-2设计转数（r/min）1490全压（Pa）16819风量(m3/s)93.88转向从电机端看逆时针导向叶片角度调节范围－25°～+15°电机功率（kW）19003.2系统主要流程送风机将空气送往两台三分仓空预器，锅炉的热烟气将其热量传送给进入的空气，受热的一次风与部份冷一次风混合后进入磨煤机，然后进入布置在前后墙的煤粉燃烧器，受热的二次风进入燃烧器风箱，并通过各调节挡板而进入每个燃烧器二次风、三土耳其EREN电厂锅炉冷态空气动力场试验方案NEPRI东北电力科学研究院有限公司第5页共12页次风通道，同时部分二次风进入燃烧器上部的燃尽风喷口。由燃料燃烧产生的热烟气将热传递给炉膛水冷壁和屏式过热器，继而穿过高温过热器、高温再热器进入后竖井包墙，后竖井包墙内的中隔墙将后竖井分成前、后两个平行烟道，前烟道内布置低温再热器，后烟道内布置低温过热器和省煤器。烟气调节挡板布置在低温再热器和省煤器后，烟气流经调节挡板后分成两个烟道进入空预器，在预热器进口烟道上设有烟气关断挡板，可实现单台空预器运行。烟气最后进入除尘器，脱硫系统流向烟囱，排向大气。4燃烧设备4.1煤粉燃烧器采用前后墙对冲燃烧方式，燃烧器布置图见图1。24只低NOx燃烧器前、后墙各三层布置在炉膛前后墙上，使沿炉膛宽度方向热负荷及烟气温度分布更均匀。燃烧器上部布置有燃尽风(OFA)风口，8只燃尽风风口分别布置在前后墙上。土耳其EREN电厂锅炉冷态空气动力场试验方案NEPRI东北电力科学研究院有限公司第6页共12页图1燃烧器布置图图2燃烧器配风示意图5试验目的5.1通过冷态空气动力场试验，了解、并掌握锅炉燃烧器的流动特性。5.2确定单个燃烧器的配风均匀程度、同层四个燃烧器及全炉膛24个燃烧器的配风均匀性。5.3通过冷态试验来确定燃烧器的旋转方向、扩散角及回流区是否合理，一、二、三次风的混合情况、回流区的大小及变化情况等，确定最佳挡板开度及最佳配风，确保燃烧器在热态运行中着火稳定，不烧坏设备，减轻炉内结渣。土耳其EREN电厂锅炉冷态空气动力场试验方案NEPRI东北电力科学研究院有限公司第7页共12页6试验项目本次试验分四部进行。具体如下：6.1一次风调平6.2选择同一层燃烧器中的两台燃烧器在其上进行一、二、三次风量测试。6.2.1在燃烧器一、二次风合理配比的条件下，确定导致燃烧器“飞边”和回流区不闭合的二次风旋流强度调节挡板开度。6.2.2在上述同样条件下，确定导致燃烧器无回流区的二次风旋流强度调节挡板开度。6.2.3在上述同样条件下，确定燃烧器最佳扩散角和回流区的二次风旋流强度调节挡板开度。6.2.4在最佳二次风旋流强度调节挡板开度下，进行一、二次风变风量试验。6.3在最佳扩散角和回流区及最佳二次风旋流强度调节挡板开度下测量一、二、三次风流量使其达到最佳流量。6.4将这台燃烧器的最佳调整结果推广到所有燃烧器，观察全炉膛的空气流动特性和一、二次风混合情况。7试验原理根据相似原理，锅炉冷态空气动力场试验应遵守以下原则：7.1几何相似由于冷态试验和热态运行是同一台锅炉，因此满足几何相似条件。7.2保证空气流动状态进入自模区锅炉稳定运行时，炉内的气流工况属于粘性流体不等温的稳定受迫运动，对流动过程起主要作用的是雷诺准则：dRe，它表明了流体惯性力与粘性力的比值。在等温流动时，它决定了气流运动的阻力特性。所谓气流运动状态进入自模化区，是指当eR大于某定值后，惯性力起决定性因素，粘性力的影响可以忽略。对于旋流燃烧器eR≥1.8×105时即可进入自模化区。燃烧器冷态一、二、三次风喷口达到自模化区的最小风速按下式计算：dRe（1）式中：——燃烧器喷口冷态自模化区的最小风速，m/s；土耳其EREN电厂锅炉冷态空气动力场试验方案NEPRI东北电力科学研究院有限公司第8页共12页——空气动力粘度，温度20℃时取为15.2×10-6m2/s；eR——雷诺数，取为1.8×105；d——一、二、三次风喷口当量直径，m。7.3边界条件相似边界条件相似是指热态条件下通过燃烧器进入炉内的各股气流动量比与冷态条件下各股气流的动量比相等，遵循下式：rl222211222211（2）其中：冷态时一、二次风密度相等，即ll21。由于热态一、二次风温较高，静压对流体密度影响较小，可以忽略。则热态二次风的密度为：rrt)(273273293.1)(22（3）考虑到煤粉浓度与空气之间的速度差的影响，热态一次风粉的密度为：rrtk)(273273293.1)1(11（4）由此可以推导得出冷态试验的喷口风速比的计算公式，即：)1(2732731222212221kttrrrrll（5）其中：k——煤粉相对于一次风气流的滞后系数，通常取为0.8；——一次风中煤粉的质量浓度，为0.534/kg。rt1、rt2——设计热态工况喷口一、二次风温，℃；冷态燃烧器三次风速为rrll)/()()()(2323（6）锅炉设计热态一次风温为72℃，二次风温、三次风温均为318℃，热态一次风速为r1=22.7m/s，二次风速为r2=29m/s，三次风速为r3=38.64m/s。取冷态时二次风速l2=15m/s，按公式（5）计算的冷态一次风速l1=18.4/s，按公式（6）土耳其EREN电厂锅炉冷态空气动力场试验方案NEPRI东北电力科学研究院有限公司第9页共12页计算冷态时三次风速l2=20.0m/s。即当燃烧器喷口冷态一次风速为18.4/s、二次风速为15m/s、三次风速为20m/s时，满足燃烧器冷、热态一、二、三次风动量比相等的原则，并且一、二、三次风也能保证气流进入自模化状态。8试验内容及方法8.1一次风速调平在进行冷态模化试验前，分别对每台磨煤机出口各一次风管进行一次风速的测量，并通过调节可调缩孔来调整各一次风管的风速，使同一台磨煤机供粉的各燃烧器风粉分布均匀。用标准测速管测量每根一次风管内一次风动压、静压，并用经过校验的标准T型热电偶测量风温。通过下式计算一次风风速和风量。dpkv2m/sAvQ3600m3/h式中：k——测速管系数；A——风道截面积，m2；dP——气流平均动压，Pa；——气流密度，kg/m3；1013252732730sactppt式中：0——标准状态下气体密度，kg/m3；t——气体温度，℃；actp——当地大气压，Pa；sp——管内气体静压，Pa。管道风速偏差计算方法：土耳其EREN电厂锅炉冷态空气动力场试验方案NEPRI东北电力科学研究院有限公司第10页共12页100max,maxi式中：max——管道风速的偏差，%；max,i——风速最高(或最低)的第i根管风速，m/s；——各管风速的平均值，m/s。保持磨煤机通风量和温度不变，如各管内风速偏差过大，则根据测量结果对可调缩孔进行调节，将每台磨出口的一次风管风速控制在合理的范围内，直至max5%。8.2单个旋流燃烧器动力场试验利用冷态空气动力场测量器具(风车)，在距离燃烧器出口0.5D、1D、1.5D、2D、3D(D为燃烧器出口的标称直径)处，且与燃烧器轴线垂直的平面上布置多个风车。按一定的方式投入燃烧器的一、二、三次风后，记录各风轮的串动方向，绘出射流的扩散角度和回流区情况。8.2.1变三次风旋流挡板试验（1）送、引风机和一次风机均投入运行。（2）分别控制需要的一、二、三次风风速，二次风旋流器开度保持在前面确定的最佳开度。（3）保持一、二、三次风风速不变，改变三次风旋流器开度，确定产生“飞边”时燃烧器的三次风旋流器开度。用热线风速仪测量燃烧器出口0.5