摘要：为提高锅炉运行的可靠性和经济性，确保良好的炉膛空气动力工况，以保证锅炉燃烧稳定、燃尽速度、有适宜的炉膛燃烧中心和良好的炉膛火焰充满度，且使烟气气流无偏斜也不贴边冲刷炉壁，确定对大修后的#1炉进行冷态动力场试验。通过冷态试验检查评价锅炉燃烧器等设备的安装质量；通过飘带模拟试验，了解各喷嘴气流运动状况，为预防结渣等提供依据。
关键词：冷态空气动力场；试验研究
1 设备概况
广州发电厂有限公司1号炉由武汉锅炉厂制造，锅炉型号为WGZ220/9.8-13，高温高压、自然循环、平衡通风、煤粉汽包炉。锅炉采用π型结构，半露天布置，全钢梁、悬吊结构，四角切圆燃烧方式、固态排渣、平衡通风。1号炉汽包中心标高为35000mm，与4根Ф377×25mm的大直径下降管和Ф60×5mm的光管加扁钢膜式水冷壁，组成12个水循环回路，前、后墙、两侧墙各均为3个水循环回路。制粉系统采用中间储仓热风送粉方式，配置两台钢球磨煤机，两台离心式排粉机。
锅炉主要设计参数见表1，锅炉设计配风见表2。
2 试验内容及方法
2.1 一次风调平
按常规开启运行一次风，保持一次风压1500Pa左右，炉膛负压-30～-50Pa，在炉内一次风喷口处用风速仪测量、记录一次风速，检验一次风速的运行状况，如均匀性问题等，如果发现有不均匀现象（偏差大于5%），将对一次风缩孔进行调整，直到均匀为止（偏差小于5%）。
2.2一次风风速标定
一次风门全开，调整一次风母管压力在1500Pa（1700 Pa、1900 Pa），然后进行一次风速测量，并读出DCS上显示的一次风速，修正DCS上风速与实际值一致。
2.3二次风风速标定
二次风门全开，调整二次风风箱压力在1000Pa（600 Pa、800 Pa），然后进行二次风速测量，并读出DCS上显示的二次风速，修正DCS上风速与实际值一致。
2.4 二次风门特性试验
保持炉膛风箱差压1000Pa不变，分别调整二次风门开度为0%、35%、70%和100%。在炉内二次风喷口处用风速以测量、记录二次风速，同时测量、记录风速，得到各个二次风门的特性曲线以及每个角的各层二次风速度分配关系。并根据冷态试验结果模拟二次风门热态特性曲线。
2.5 三次风调平
保持两台排粉机运行，且出力均衡，排粉机入口调门开度35%左右，测量三次风速，通过测试和调整可调缩孔，使三次风管的风速基本一致，从而保证进入炉膛的三次风口风速基本相同，对角风速差不超过5%。
2.6 三次风风速标定
维持排粉机出口压力在2500Pa（2000 Pa、3000 Pa），然后进行三次风速测量，并读出DCS上显示的三次风速，修正DCS上风速与实际值一致。
2.7 一次风飘带示踪
在一次风口放置飘带，观察飘带示踪的气流轨迹，并绘制飘带轨迹图，作为分析炉内气流情况的主要依据，并以此判断炉膛空气动力场是否正常。
（1）单开一次风情况下，在各层一次风喷口放飘带，记录一次风射流轨迹；单投三层一次风，一次风压为1500Pa左右，全关二次风和周界风，二次风箱风压为1000 Pa，在各一次风口放长飘带，观察飘带方向，得到炉内气流切圆。
（2）按动量比相等原则，投入一次风、二次风和三次风，在各层一次风喷口放飘带，记录一次风射流轨迹。经Re及炉膛边界条件计算，试验参数已进入自模化区域；冷态试验值是根据一、二次风动量比相同原则，经冷热态设计风速换算出试验的一、二次风速，全投五层一次风及各层二次风，一次风压为1500Pa左右，二次风箱风压为1000 Pa，在各个一次风喷口处放长飘带观察、测量各喷口的气流流动方向和切圆。
2.8 “十”字风、贴壁风测量
经Re及炉膛边界条件计算，试验参数已进入自模化区域；冷态试验值是根据一、二次风动量比相同原则，经冷热态设计风速换算出试验的一、二次风速，全投五层一次风及各层二次风，一次风压为1500Pa，二次风箱风压为1000 Pa，观察在炉内十字钢丝上各飘带（第一层一次风喷口中心线水平高度）的飘带方向，并在十字钢丝上各飘带点测量、记录气流速度，得到炉内气流切圆；在第一层一次风标高处进行炉壁附近贴壁（每隔300mm）风速的测量，以观察是否有较强的刷墙风，避免热态时结渣现象。
2.9大气压力测量和环境温度
由温湿度大气压力表直接测量，每30分钟记录一次试验现场数据。
3试验结果及分析
3.1 各风门检查
送风机、一次风机和引风机进出口风门开度远控操作灵活，指示正确；各一次风风门开度和各二次风风门开度远控操作灵活，指示正确；制粉系统相关风门开度远控操作灵活，指示正确；风烟系统相关测点显示正确。
3.2 一次风调平
一次风调平时，启动引风机、送风机、保持炉膛负压为0～-30Pa，调整一次风风压使得一次风速在25m/s 左右，维持风机稳定运行，一次风小风门全开。每层的四个燃烧器一次风速不均，层间风速差距较小，故进行同层一次风调平即可，经过两次调平后，一次风速标准偏差均在5%以内，满足调平要求。一次风调平通过一次风小风门实现，
3.3 一次风风速标定
试验通过冷态一次风速调平，各层粉管之间一次风速已较均匀，试验根据一次风速实测与DCS显示的一次风速进行了校对，得出了一次风速的修正系数。
3.4 二次风风速标定
试验根据二次风速实测与DCS显示的二次风速进行了校对，得出了二次风速的修正系数，如测量装置正常，则可以按照本试验所提供系数修正DCS显示风速。
（1）风门严密性试验
在炉膛风箱差压维持1000Pa不变的情况下，三层二次风门、两层燃烬风门全关，检验二次风门及燃尽风门严密性，试验表明二次风门、燃尽风门全关时风速很低，风门严密性良好。
（2）二次风门特性试验
维持炉膛风箱差压1000Pa，两层四个角燃烬风门开度和各二次风门开度分别取为100%、70%、35%、0%。在炉内用电子风速仪测量出炉内二次风喷口的出口速度，得到各二次风门阻力特性，根据测量结果，作出各二次风门速度与开度的对应关系表。经数据整理，求将各层二次风在设计风温（t2=307.1℃）下，热态二次风风门挡板调节曲线组，为热态二次风调平提供依据。
上层二次风丙角、丁角；中层二次风甲角、乙角、丙角、丁角；下层二次风甲角、乙角；在 0%～75%范围内在特定风压下风速随风门开度增大而增大，风门特性曲线较好，在 75%～100%范围内大部分风门风速随风门开度增大基本不变。
其余燃烬风门、二次风门在 0%～100%范围内在特定风压下风速随风门开度增大而增大，风门特性曲线较好。
3.5 三次风调平
启动甲、乙送、引风机、两台排粉风机，投入两套制粉系统，保持一定的炉膛负压，关闭磨煤机进口冷风门及再循环风门，分别对两层三次风进行同层对角调平。三次风调平前测量数据如表3，经过两次调平，各对角三次风风速偏差均小于5%，调平后测量数据如表4：
3.6 三次风风速标定
试验通过冷态三次风速调平，各层三次风对角风速已较均匀，并对三次风风速进行标定。试验根据三次风速实测与DCS显示的三次风速进行了校对，得出了三次风速的修正系数，如测量装置正常，则可以按照本试验所提供系数修正DCS显示风速。
3.7模拟热态动力场冷态试验
在进行炉内切园和贴壁风的测量试验前，维持一次风机出口风压1500Pa，调整两侧二次风箱压差为1000Pa，根据冷、热态工况下二次风与一次风动量比相似的原则，调节一、二次风门开度，使一次风风速为24.83m/s（此时一次风压约为1500Pa），二次风风速为32.26m/s（此时二次风箱差压约为1000Pa）。按计算风速投入2层一次风、主燃烧区二次风，上层燃烬风100%，下层燃尽风0%，调整好风速后，将飘带置于一次风喷口处，观察气流方向和刚性，测量一、二次风混合形成切圆直径。用电子风速仪测量炉内各点风速以及贴墙风速。
（1）单投一次风试验
炉膛内只投一次风，一次风压为1500 Pa，全关二次风和周界风，上层燃烬风100%，下层燃尽风0%，在各个一次风口放飘带，测得各层一次风假想切园大小约为：上层一次风切圆1200×600mm；下层一次风切圆1600×1000mm；一次风设计假想切园为Φ300mm，实测的一次风的假想切园较设计值偏大。
（2）全投一、二次风试验
按一、二次风动量比原则全投一次风和二次风，一次风压为1500 Pa，调整两侧二次风箱压差为1000Pa，根据冷、热态工况下二次风与一次风动量比相似的原则，调节一、二次风门开度，使一次风风速为24.83m/s（此时一次风压约为1500Pa），二次风风速为32.26m/s（此时二次风箱差压约为1000Pa）。按计算风速投入2层一次风、主燃烧区二次风，上层燃烬风100%，下层燃尽风0%，将飘带置于一次风喷口处，观察气流方向和刚性，测量切园直径。飘带形成的切园比只投一次风时的切园明显加大，各层一次风假想切园约为：上层一次风切圆2400×2600mm；下层一次风切圆2200×2400mm。
5小结
从冷态空气动力场试验结果来看，燃烧器区域的气流形成的假想切园良好，燃烧器安装符合要求，实际燃烧效果有待运行中观察，并有必要进行燃烧优化试验，使锅炉处于最佳状态运行。
参考文献：
[1]《电站锅炉性能试验规程》，GB10184-2015；
[2]设备制造厂的说明书、逻辑图、系统图；
[3]广州发电厂有限公司锅炉有关资料；
[4]合同及技术协议的相关资料。
论文作者:张胜华
论文发表刊物:《基层建设》2018年第16期
论文发表时间:2018/7/16
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