摘要：本次研究采用现场试验和数学模拟两种手段综合分析A厂300MW锅炉炉内空气动力场，初步分析了锅炉燃烧的空气动力场的分布情况。
关键词：数学模拟；空气动力场；锅炉
以往采用炉内动力场所进行的试验主要有采用两种方法，分别是中试研究法和全尺寸测试法。但由于炉膛内部空间较大，所采用的冷态试验需要投入大量的财力、人力与时间，所得出的结论存在着一定的局限性与经验性，同时也受限于测试手段，致使大量数据无法有效获取。
1.锅炉概况
本次研究以A厂两台300MW锅炉炉为研究对象，HG-1025/18.2-WM10型号，是一种自然循环、一次中间再热、亚临界压汽包锅炉，借助尾部烟气挡板调节再热汽温，采用中储式热风送粉系统。设计燃用无烟煤与贫煤的混煤，锅炉保证效率在91.5%以上，设计效率为91.6%。
2.全尺寸现场试验
2.1炉内空气动力场试验
标定一、三次风管测速靠背管，调整一次可调缩孔，在调平各一次风管速度后，对缩腰配风、倒宝塔配风、均匀配风等工况进行测试和观察，经过配风工况试验后有以下发现，在各配风状态下，根据长飘带和十字架飘带可知，炉内无明显涡流区和死区，切圆在旋转过程中呈逆时钟方向，未出现水冷避受到一次风气流冲刷的现象。
2.2双通道燃烧器射流误差特性实验
本次研究在均匀配网状态下，对A1双通道燃烧器的回流区大小、一次风气流衰减特性进行了速度测量和飘带观测。一次风气流衰减特性如表2-1所示。
经实验研究后得出以下几点结论：
（1）双通道燃烧器射流会出现快速衰减，一次风气流刚性较弱，在1.5m位置时已衰减50%；
（2）双通道燃烧器两喷口之间存在充斥着不对称回流，不断增加的风速也促进了回流速度的增加，但回流区面积并未出来明显的变化；
（3）一次风气流刚性在腰部风的作用下出现了一定程度的增强，但并未对回流区造成明显的影响，回流区面积随着腰部风的逐渐开大而降低。
（4）一次风气流刚性几乎没有受到周围界风的影响。
表格 2 1一次风气流衰减特性
2.3三次风反切消旋冷态试验
基于已经完成的缩腰配风炉内空气动力场试验，固定各一、二次风风量，单纯提升排粉机数据。经试验后发现：在未设置排粉机的情况下，炉膛出口左右平均法向速度偏差较大。在设置排粉机的情况下，逐渐降低了这种偏差。由此可知，三次风反切对于炉膛出口左右速度念头的消除效果十分显著。
3.锅炉冷态空气动力场的模拟试验
3.1数学模型
锅炉炉内存在着三维湍流反应流形式的气体流动环境，可以将其看作是一种稳态流，其描述方法通常为守恒方程。本次研究通过
湍流模型的标准形式对湍流进行描述。所涉及到的气体流动模型包含湍流运通耗散率
的2个运输方程、湍流动能及动量方程
、以及三维的连续性方程。具体的表达形式如下：
（1）
（1）式将全部气相变量记为
，比如耗散率
、湍流动能
、压力P以及三个分量ω、ν、μ等。
代表气体的汇项或源项。扩散系数与源项系数如表3-1所示。
表 3 1所相守恒方程中的扩散和源项系数
表3-1中
、
表表达式分别如下：
；
表 3 2常用的湍流模型常数
为湍流粘性系数，其计算公式如下：
（2）
（2）式将层流粘性系数记为
。而
在与某系数相除的情况下等于标量输运方程中的
，该常数即
。相关系数的具体数值如表3-2所示。
4.试验与模拟结果对比
经试验研究发现，不同配风方式下燃烧器A有着良好的炉膛气流充满度，未出现涡流区和明显的死区。
经过燃烧器A下部喷口在各配风方式的主流速度衰减趋势对比后发现有如下规律，即倒宝塔<均匀<缩腰。
5.结论
（1）在各配风状态下，缩腰配风下的炉膛下部充满度最佳；
（2）双通道燃烧器回流区比较明显，有利于无烟煤的稳定燃烧；
（3）在煤质较好的情况下，应减少烟气回流量，开启腰部风，同时冷燃烧器。
6.结束语
本次研究采用全尺寸测试法与模拟计算法相结合的模式，深入研究了A厂300MW锅炉炉内空气动力场，对锅炉燃烧进行定性分析，全面了解了炉内空气动力场的分布情况，所得到的研究结果具有充分的参考价值。
参考文献：
[1]马玉萍，马东伟.300MW及以上汽包锅炉炉水氢氧化钠处理工艺分析[J].河北电力技术，2014，33（05）：51-54.
论文作者:马巍巍1,贺毅2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/17
标签：力场论文; 锅炉论文; 湍流论文; 炉膛论文; 风气论文; 系数论文; 方程论文; 《电力设备》2018年第19期论文;