目前，國(guó)內(nèi)大型燃煤發(fā)電機(jī)組鍋爐燃燒系統(tǒng)大多采用四角切圓布置以及擺動(dòng)式燃燒器，鍋爐啟動(dòng)采用等離子或者微油點(diǎn)火技術(shù)，這就使得國(guó)內(nèi)許多發(fā)電企業(yè)對(duì)鍋爐燃燒系統(tǒng)均進(jìn)行了改造，即將最下層燃燒器改造為等離子或者微油點(diǎn)火燃燒器（固定式），使最下層的一次風(fēng)噴口始終保持水平狀態(tài)，并不隨著其余燃燒器噴口一起擺動(dòng)，因而對(duì)爐膛內(nèi)空氣動(dòng)力狀況會(huì)有一定程度的影響。為此本文對(duì)l 025 t/h鍋爐爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)進(jìn)行了試驗(yàn)和分析，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(jī)、
木屑顆粒機(jī)、
秸稈壓塊機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
1、鍋爐本體結(jié)構(gòu)
鍋爐為亞臨界中間再熱自然循環(huán)鍋爐，設(shè)計(jì)蒸發(fā)量為1 025 t/h;燃燒系統(tǒng)采用正壓式四角切向燃燒方式，配備有5臺(tái)ZGM95N中速磨煤機(jī)。
每角燃燒器共分為13層，其中A、B、C、D、E為一次風(fēng)噴口，其余為二次風(fēng)噴口l一、二次風(fēng)呈間隔排列，一次風(fēng)采用濃淡分離寬調(diào)節(jié)比(WR)煤粉噴嘴。在一次風(fēng)噴口周圍布置有周界風(fēng)。油槍布置在AB、BC、DE層二次風(fēng)風(fēng)室內(nèi)，共12支輕油點(diǎn)火油槍。燃燒器采用了同心反切技術(shù)加燃盡風(fēng)(OFA)和部分消旋二次風(fēng)，使?fàn)t內(nèi)氣流的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度具有一定的可調(diào)性。下部的啟轉(zhuǎn)CFS二次風(fēng)與一次風(fēng)噴嘴偏轉(zhuǎn)17。，上部消旋二次風(fēng)與一次風(fēng)噴嘴向另一方向偏轉(zhuǎn)17°。二次風(fēng)射流沿著與一次風(fēng)相反的旋轉(zhuǎn)方向射入爐膛，一次風(fēng)與二次風(fēng)可以強(qiáng)烈混合，有助于煤粉完全燃燒；同時(shí)，一次風(fēng)被包圍在爐膛中央，形成爐膛中心富燃料、爐膛四周富氧的燃燒結(jié)構(gòu)，減少了一次風(fēng)沖刷水冷壁結(jié)焦的可能性。除A層燃燒器外，其余四層燃燒器一次風(fēng)噴口可在±20°范圍內(nèi)擺動(dòng)，二次風(fēng)噴口可在±300范圍內(nèi)擺動(dòng)，頂部手動(dòng)二次風(fēng)噴嘴可向上擺動(dòng)309，向下擺動(dòng)6°。
2、冷態(tài)空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)條件
冷態(tài)空氣動(dòng)力場(chǎng)必須遵守的相似準(zhǔn)則是：
(1)滿足幾何相似條件；
(2)保持氣流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)入自模化區(qū)；
(3)邊界條件相似，即保持各股氣流間動(dòng)量比相等。
爐內(nèi)試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置在A層燃燒器中心截面，“米”字形拉線燃燒器噴口、前后墻及左右墻開(kāi)始隔
0.3 m置1個(gè)測(cè)點(diǎn)，且在測(cè)點(diǎn)處置0.2 m的飄帶。
3、空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)及結(jié)果分析
3.1爐內(nèi)冷態(tài)空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)
該試驗(yàn)包括一次風(fēng)射流衰減特性試驗(yàn)和三個(gè)工況的全爐膛空氣動(dòng)力試驗(yàn)，即設(shè)計(jì)一、二次風(fēng)動(dòng)量比下的A層爐膛截面動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)、燃燒器下擺15。后A層爐膛截面空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)及燃燒器上擺159后A層爐膛截面空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)。全爐膛的空氣動(dòng)力場(chǎng)設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2。
3.2 -次風(fēng)衰減特性試驗(yàn)
試驗(yàn)在A和C層燃燒器上進(jìn)行，A層噴口氣流速度為20.6m/s。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2和圖3。從圖2可以看出，燃燒器出口射流剛性良好。在距WR寬調(diào)節(jié)比燃燒器噴口0～0.6m處，由于鈍體的存在，導(dǎo)致燃燒器軸線速度下降后迅速上升，在距噴口1.2—1.5m附近射流速度達(dá)到最大值，隨后速度逐漸衰減。在距噴口4.5～5 m以外射流基本無(wú)衰減。從射流衰減特性圖看出，由于一次風(fēng)噴口水平鈍體產(chǎn)生的回流作用，在距離噴口0.5 m附近存在一個(gè)回流區(qū)。此回流區(qū)有利于燃燒器噴口射流卷吸爐內(nèi)高溫?zé)煔猓淮物L(fēng)、粉的混合和穩(wěn)定燃燒。從圖3可以看出，氣化油燃燒器出口射流不存在明顯的回流區(qū)，射流速度從出口開(kāi)始就處于衰減過(guò)程中，在距離噴口截面1. 8～2.5 m處射流速度基本無(wú)衰減。因此對(duì)于氣化油燃燒器來(lái)說(shuō)，其出口射流不存在明顯的回流區(qū)，在鍋爐正常運(yùn)行過(guò)程中，氣化油燃燒器出口一次風(fēng)、粉混合物的著火熱主要來(lái)源爐內(nèi)高溫?zé)煔獾妮椛錈嵋约芭c上流一次風(fēng)火焰的混合加熱。
3.3設(shè)計(jì)工況流場(chǎng)分布
該試驗(yàn)是為了掌握在設(shè)計(jì)工況下，A層燃燒器的一次風(fēng)、二次風(fēng)及周界風(fēng)混合流場(chǎng)情況。一次風(fēng)噴口氣流速度為20.6 m/s，二次風(fēng)噴口氣流速度為33.6 m/s．周界風(fēng)速度為46. 94 m/s。
試驗(yàn)結(jié)果表明，前后墻和左右墻十字拉線測(cè)點(diǎn)中最大速度切圓為橢圓型，橢圓中心基本位于爐膛中心，略有偏斜，橢圓長(zhǎng)軸約為6 500 mm，短軸約為5 500 mm。用3m長(zhǎng)的飄帶置于1、2號(hào)角噴口中心處觀察，一次風(fēng)氣流無(wú)明顯沖刷墻壁的現(xiàn)象，且爐膛充滿度較好。
3.4燃燒器上擺15。后設(shè)計(jì)工況下流場(chǎng)分布
該試驗(yàn)是在設(shè)計(jì)工況下燃燒器上擺156后，一次風(fēng)、二次風(fēng)及周界風(fēng)混合流場(chǎng)情況。一次風(fēng)噴口氣流速度為20.6 m/s，二次風(fēng)噴口氣流速度為33.6 m/s，周界風(fēng)速度為46. 94 m/s。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。
試驗(yàn)結(jié)果表明，燃燒器上擺后，橢圓長(zhǎng)軸約為4 000 mm，短軸約為3 500 mm，切圓明顯變小。與圖4相比，十字拉線上的測(cè)點(diǎn)處氣流速度整體變小，各測(cè)點(diǎn)氣流速度小于燃燒器水平狀態(tài)下的各點(diǎn)速度。用3m長(zhǎng)的飄帶置于1、2號(hào)角噴口中心處觀察，一次風(fēng)氣流無(wú)明顯沖刷墻壁的現(xiàn)象，而爐膛充滿度差。燃燒器上擺15。后，由于A層燃燒器已經(jīng)改造為微油燃燒器，其本身不隨燃燒器整體擺動(dòng)，導(dǎo)致二次風(fēng)對(duì)一次風(fēng)的影響減弱，一次風(fēng)射流的剛性增強(qiáng)，切圓變小。
3.5燃燒器下擺15。后設(shè)計(jì)工況下流場(chǎng)分布
該試驗(yàn)是在設(shè)計(jì)工況下燃燒器下擺15。后，一次風(fēng)、二次風(fēng)及周界風(fēng)混合流場(chǎng)情況。一次風(fēng)噴口氣流速度為20.6 m/s，二次風(fēng)噴口氣流速度為33.6 m/s，周界風(fēng)速度為46. 94 m/s。
試驗(yàn)結(jié)果表明，燃燒器下擺后，橢圓長(zhǎng)軸約為7 000 mm，短軸約為6 000 mm，切圓變大。與圖4相比，十字拉線上的測(cè)點(diǎn)處氣流速度整體變大，各測(cè)點(diǎn)氣流速度大于燃燒器水平狀態(tài)下的各點(diǎn)速度。用3m長(zhǎng)的飄帶置于l、2號(hào)角噴口中心處觀察，一次風(fēng)氣流無(wú)明顯沖刷墻壁的現(xiàn)象，且爐膛充滿度高。燃燒器下擺15。后，由于A層燃燒器已經(jīng)改造為微油燃燒器，其本身不隨燃燒器整體擺動(dòng)，導(dǎo)致上層二次風(fēng)過(guò)早混入A層一次風(fēng)，從而使得二次風(fēng)對(duì)于A層一次風(fēng)的影響加強(qiáng)，一次風(fēng)射流的剛性減弱，切圓變大。
4、結(jié)語(yǔ)
(1)A層微油燃燒器一次風(fēng)剛性好，一次風(fēng)射流未偏斜。
(2)四角的微油燃燒器射流衰減特性基本一致，射流剛性良好，微油燃燒器噴口沒(méi)有明顯回流區(qū)。
(3)在設(shè)計(jì)工況下，爐膛切圓長(zhǎng)軸約為6500mm，短軸約為5 500 mm，爐膛充滿度較好。
(4)在設(shè)計(jì)工況下，燃燒器上擺15°，爐膛切圓明顯減小；而切圓上各點(diǎn)氣流速度減小，爐膛充滿度差。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)導(dǎo)致A層煤粉燃盡率低，火焰中心上抬，對(duì)于揮發(fā)分較低的難燃煤更是這樣。因此，正常運(yùn)行過(guò)程中，在滿足汽溫調(diào)節(jié)要求的前提下，應(yīng)避免或減少燃燒器上擺。
(5)在設(shè)計(jì)工況下，燃燒器下擺15°，爐膛切圓明顯增大，且切圓上各點(diǎn)氣流速度增加，爐膛充滿度好。但是，這樣會(huì)導(dǎo)致上層二次風(fēng)過(guò)早混入A層一次風(fēng)，在點(diǎn)火初期會(huì)降低燃燒器出口一次風(fēng)、粉混合物的溫度，從而導(dǎo)致著火推遲，不利于點(diǎn)火初期煤粉的著火和燃盡。因此，在鍋爐低負(fù)荷或點(diǎn)火初期，燃燒器擺角應(yīng)處于水平位置，以保證煤粉的著火和燃盡。
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