周明 焦世超

(華電渠東發(fā)電有限公司,河南新鄉(xiāng) 453000)

一次風(fēng)粉均勻性方案的研究

周明 焦世超

(華電渠東發(fā)電有限公司,河南新鄉(xiāng) 453000)

四角切圓燃燒過(guò)程中,風(fēng)粉配平是影響鍋爐燃燒穩(wěn)定性的總要因素。其中一次風(fēng)粉的配平更是風(fēng)粉配平的重中之重。無(wú)論是直吹式制粉系統(tǒng)或是中貯式制粉系統(tǒng),同層4 個(gè)角的粉量由同一臺(tái)磨煤機(jī)或4 個(gè)給粉機(jī)供給,由于切圓燃燒鍋爐4 個(gè)角到直吹式制粉系統(tǒng)分離器或中貯式制粉系統(tǒng)給粉平臺(tái)的距離不同,4 根一次風(fēng)管道長(zhǎng)短和彎頭多少不同,阻力也不同。同時(shí)由于影響一次風(fēng)粉失衡的原因也很多,主要是介紹影響一次風(fēng)粉失衡的原因,分析一下解決失衡的原因。

管道 一次風(fēng)粉失衡 粗粉

1 緒論

目前在國(guó)內(nèi)的四角切圓燃燒鍋爐,其煙溫?zé)煹赖姆植紘?yán)重影響鍋爐的穩(wěn)定性運(yùn)行。影響煙氣分布不均的原因很多,其中一個(gè)主要影響因素就是四角燃燒器的四角一次風(fēng)粉的；供入偏差(四角風(fēng)粉偏差) ,即從鍋爐各個(gè)角供入爐內(nèi)的實(shí)際粉量和風(fēng)量與其四角平均粉量和風(fēng)量之間的偏差。一次風(fēng)粉均勻性包括兩方面:一是同層各角一次風(fēng)管的風(fēng)量(風(fēng)速)均勻；二是同層各燃燒器的風(fēng)粉成比例。

影響一次風(fēng)粉分布不均勻的原因是多種多樣的,以下是介紹根據(jù)影響部位的不同介紹解決一次風(fēng)粉不均的方法。

2 阻力型分布不均

同一層四角燃燒器的四個(gè)一次風(fēng)粉管道是由同一臺(tái)磨煤機(jī)提供煤粉,一次風(fēng)總管經(jīng)煤粉分配器分出四條一次風(fēng)粉管到達(dá)各角的燃燒器。對(duì)于并聯(lián)管路各個(gè)支管壓降總是想等的,即:

其中 R1, Gi, Δpi,分別為并聯(lián)管路各個(gè)支管的管道阻力、各支管的流量、各支管的壓降。

有上三式可知,各角燃燒器的一次風(fēng)粉是否均勻,首先就要考慮然并聯(lián)管的阻力是否達(dá)到平衡。由于管道的空間布置不可能達(dá)到盡善盡美的局面,并聯(lián)管的阻力差別有時(shí)會(huì)達(dá)到單根管總阻力的1/3。目前,一般采用節(jié)流元件進(jìn)行管道阻力的平衡。所以電站鍋爐并聯(lián)送粉管道的阻力均衡是管道安全運(yùn)行及爐內(nèi)優(yōu)良燃燒的重要保證。

2.1 管道的摩擦阻力計(jì)算

在制粉系統(tǒng)中煤粉在管內(nèi)主要由水平(包括傾斜)、垂直管和彎管三種管道形式組成。由于煤粉在各個(gè)管道內(nèi)受力情況的不同,所以在管道內(nèi)部分布情況也不盡相同。

(1)垂直管道:管中心煤粉濃度低,管壁四周濃度高。

(2)水平管道:管底濃度高而且顆粒粗,水平管道上部每份濃度低,而且煤粉顆粒很細(xì)。

其中: λ0, λμ分別為純空氣和風(fēng)粉流的摩擦阻力系數(shù)；De管道的當(dāng)量直徑,m； ρ0純空氣的密度；L為管道的長(zhǎng)度； μ為煤粉濃度；K為修正因子(通常由實(shí)驗(yàn)得到)。

純空氣氣體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)的摩擦阻力系數(shù)0λ與流動(dòng)狀態(tài)(只與雷諾數(shù)大小)以及管道內(nèi)壁相對(duì)粗糙度有關(guān)；含粉氣體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)的摩擦阻力系數(shù)還與氣體的含粉濃度 μ及管道空間走向有關(guān)。

彎管處的局部阻力計(jì)算:

當(dāng)煤粉氣流流經(jīng)彎管時(shí),由于離心力的作用使煤粉密集于管道外壁處,摩擦阻力較內(nèi)壁很大,由于密集煤粉間及煤粉與壁面間相互摩擦和撞擊,運(yùn)動(dòng)內(nèi)量受到損失。(適用于純空氣彎管管道阻力計(jì)算,μξ純空氣彎管管道阻力系數(shù))(適用于風(fēng)粉流動(dòng)時(shí)的彎管管道阻力計(jì)算,0ξ風(fēng)粉流動(dòng)時(shí)的彎管管道阻力系數(shù))

圖1 節(jié)流元件結(jié)構(gòu)

值得注意的是,由于一次風(fēng)管的管道布置由水平管道,垂直管道,彎管三部分組成。風(fēng)粉氣流在三種管道中所受到的力不同,故各段的煤粉分布也各不相同。所以各個(gè)段的修正因子K也不盡相同。

2.2 截流元件的阻力計(jì)算

節(jié)流元件有固定縮孔(節(jié)流孔板)和可調(diào)縮孔(月牙形和弧形屬此列)兩大類。—般情況下,在垂直管道上可采用圓形節(jié)流元件；在水平管道上可采用弧形或月牙形節(jié)流元件(圖1）。

節(jié)流孔板的阻力計(jì)算:

純氣體條件下,節(jié)流孔板的阻力系數(shù)與孔板的型式和節(jié)流比有關(guān),在煤粉氣流中,節(jié)流孔板的阻力系數(shù)還與煤粉濃度有關(guān)。節(jié)流孔板的阻力系數(shù)對(duì)應(yīng)于未經(jīng)節(jié)流時(shí)管內(nèi)平均速度。

圓形節(jié)流元件

弧形節(jié)流元件和月牙形節(jié)流元件:

其中m值分別為:

弧形節(jié)流元件

月牙形節(jié)流元件:

并聯(lián)一次風(fēng)管的總阻力計(jì)算公式可以寫(xiě)成:

值得注意的是在第一項(xiàng)的摩擦阻力計(jì)算時(shí),由于水平管道和垂直管道的煤粉分布狀況不同,同時(shí)受力的方向情況也大不相同。故修正因子k不同。在計(jì)算管道阻力計(jì)算時(shí),應(yīng)該區(qū)分計(jì)算。

3 煤粉分配器

制粉系統(tǒng)并列送粉管間風(fēng)粉分配不勻,除管道阻力差別而引起的分配不勻之外,還有由于分叉處固有的分配不勻造成的。磨煤機(jī)出口至各并列輸粉管入口的風(fēng)粉分配下均屬于制粉設(shè)備本身固有的風(fēng)量分配不均。減小這種分配不均,應(yīng)在進(jìn)入并列支管之前裝設(shè)煤粉分配器、分配箱或其他分配元件,應(yīng)當(dāng)指出。煤粉分配器只能減小并列支管入口處的風(fēng)粉分配不均。

4 粗粉分離器

粗粉分離器是燃煤電站鍋爐制粉系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一,其性能直接影響著制粉系統(tǒng)及整個(gè)機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。粗粉分離器的作用,是將磨煤機(jī)磨出的煤粉依顆粒的大小進(jìn)行分選,把粒度小于某粒度級(jí)的細(xì)粉合格煤粉,作為產(chǎn)品隨干燥氣流輸送至煤粉分離器或直接進(jìn)人爐膛而把粒度大于這一粒度級(jí)的粗顆粒不合格煤粉從氣流中分離出來(lái),并返回磨煤機(jī)重新磨制。一個(gè)性能理想的粗粉分離器,能把合格的煤粉隨氣流輸送出,而不混入返回磨煤機(jī)的粗粉中去,無(wú)為地增加磨煤機(jī)的負(fù)荷,影響其出力,增大電耗量而且能把大于規(guī)定粒度級(jí)的不合格的煤粉分離出來(lái)并返回磨煤機(jī)重磨,而不隨合格的煤粉進(jìn)人爐膛,影響鍋爐燃燒的穩(wěn)定性,增加飛灰可燃物的含量,影響鍋爐熱效率。

粗粉分離器的改造是對(duì)調(diào)平一次風(fēng)粉的總要措施,如果粗粉分離器的分離效果不好,不合格的煤粉隨氣流進(jìn)入粗粉分離器出口的一次風(fēng)管中,增加了煤粉中的粗大顆粒份額, 大大降低了煤粉的均勻性。由于煤粉的均勻性的降低,經(jīng)過(guò)煤粉分配器的分別進(jìn)入并聯(lián)一次風(fēng)管中。導(dǎo)致并聯(lián)一次風(fēng)粉管內(nèi)一次風(fēng)粉的分布不均勻。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)一次風(fēng)粉的分布均勻性,是在四角切圓燃燒鍋爐風(fēng)粉配平的主要方面,影響一次風(fēng)粉均勻性的因素很多。在研究風(fēng)粉失衡時(shí),應(yīng)該首先確定影響一次風(fēng)粉失衡的部位,然后進(jìn)行調(diào)衡。

(2)在計(jì)算一次風(fēng)粉管道阻力時(shí),現(xiàn)場(chǎng)一般是進(jìn)行冷態(tài)試驗(yàn),首先進(jìn)行冷態(tài)調(diào)平。但是風(fēng)粉氣流與純空氣的氣流的流動(dòng)差異,在冷態(tài)條件下調(diào)平,仍然會(huì)造成較大的誤差,仍有待于繼續(xù)研究。

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