摘 要：火電廠燃煤鍋爐運行過程中，受熱面沾污不可避免，折焰角斜坡及水平煙道很容易積灰。文章應(yīng)用FLUENT軟件對鍋爐爐膛內(nèi)空氣動力特性進行數(shù)值模擬，基于對爐內(nèi)空氣動力場的分析預(yù)測折焰角斜坡積灰，并提出相應(yīng)的解決對策。

關(guān)鍵詞：折焰角；積灰；數(shù)值模擬；解決對策

0 引言

大唐寶雞熱電廠鍋爐為上海鍋爐廠生產(chǎn)的SG-1065/18.4-M746型一次中間再熱、亞臨界壓力滑亞運行的自然循環(huán)鍋爐。通過停爐時冷態(tài)下的空氣模擬，了解爐膛中一二次風(fēng)量及燃盡風(fēng)的分配情況，通過對各風(fēng)機進行冷態(tài)調(diào)整和標定，掌握爐內(nèi)的空氣流動規(guī)律，可為鍋爐的啟動、熱態(tài)燃燒調(diào)整及鍋爐穩(wěn)定運行提供參考依據(jù)，保證燃燒器配風(fēng)均勻，同時通過調(diào)節(jié)SOFA的角度使燃燒充分。通過冷態(tài)數(shù)值模擬為熱態(tài)提供一定的依據(jù)，使鍋爐在熱態(tài)狀況下有良好的空氣動力場和溫度場，使得煤粉盡可能最大化的在爐內(nèi)燃燒降低煤耗，提高燃燒效率，避免爐膛內(nèi)管壁結(jié)渣，保障鍋爐管壁能夠安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟的運行。

1 積灰的主要原因

鍋爐折焰角由于幾何形狀因素流體在本部分存在回流區(qū)，該廠折焰角傾角小、在折焰角區(qū)域分隔屏布置不合理、煙速低和吹灰器存在吹灰盲區(qū)等，則是造成積灰的主要原因。

1.1 折焰角的存在

折焰角的存在使得爐膛內(nèi)煙氣在水平煙道屏式過熱器斜坡處空氣動力場發(fā)生迅速的變化，煙氣回流現(xiàn)象明顯。并且隨著折焰角傾角的變化，回流區(qū)中心位置也發(fā)生顯著的變化，如回流區(qū)的高度減小，中心位置后移等現(xiàn)象。因此，回流區(qū)和靠近管壁速度減小是造成折焰角斜坡積灰的主要原因，然而積灰的多少與折焰角角度有關(guān)。

1.2 受熱面布置不合理

由于屏式再熱器在折焰角頂部同時靠近火焰中心較近，煙氣在該處流場發(fā)生急劇的變化時積灰貼到屏式再熱器。由于在該區(qū)域靠近爐前離燃盡風(fēng)較近，由于溫度場的影響，冷態(tài)的流場計算模擬與熱態(tài)流場有較大差異，使得受熱面在整體上會削弱回流作用。煙氣速度越快、折焰角傾斜度越大，回流區(qū)高度就（厚度）越小，煙氣攜帶的灰粉就越容易積落在斜坡處。在折焰角傾角不能改變的情況下，若爐內(nèi)受熱面布置合理、煙氣流速設(shè)計選取得當(dāng)，貼璧低速區(qū)域沉積的飛灰是很薄的，其積灰是大大可以減少。

1.3 吹灰器剛性不足吹掃存在盲區(qū)

由于吹灰器剛性不足，導(dǎo)致存在吹灰盲區(qū)。該鍋爐寬度約達13.2m，這就要求吹灰器的有效吹灰行程應(yīng)為6米多，這就對吹灰器的剛性要求高。由于吹灰器長，蒸汽的冷卻效果差，熱態(tài)時使吹灰器蒸汽產(chǎn)生的擾動，使得流場在該處發(fā)生的變化最大。

2 數(shù)值模擬

利用FLUENT來模擬爐膛內(nèi)空氣流動。選擇典型平面Y=11和Y=15。

數(shù)值模擬結(jié)果表明：在屏式過熱器折煙角處，壓強場分布均勻；但在回流沿高度方向流體速度分布不太均勻。沿爐膛的中上的位置流體的速度高，靠近折焰角區(qū)域的水冷璧由于流場變化漸擴現(xiàn)象明顯，這就使得流體的速度降低；折焰角傾角的變化如折焰角增大，即會產(chǎn)生回流區(qū)中心位置后移的，回流區(qū)幾何高度減小。因此，回流區(qū)和貼壁低速區(qū)是造成折屏式再熱器焰角斜坡積灰的重主要原因，積灰程度與折焰角傾角的大小有關(guān)。

3 斜坡積灰預(yù)測

我國電廠都進入高參數(shù)、燃煤量大，在水平煙道和折焰角斜坡處容易積灰。由于分隔屏與屏式再熱器最靠近爐前，這就使得吸熱量占的份額最大，在分隔屏和屏式再熱器受熱面的布置上存在較多困難。鍋爐折焰角斜坡積灰區(qū)布置了屏式再熱器和后屏過熱器。前后斜坡角35度和20度分界點，也正好在屏式在熱器和后屏過熱器之間。含塵煙氣流速較低的部分在經(jīng)過屏式再熱器和后屏過熱器的空閣時，氣流速度會顯著下降。導(dǎo)致該折焰角斜坡回流區(qū)極容易積落飛灰，特別是在負荷較低的情況下運行時，積灰現(xiàn)象就會顯得越加明顯。

4 斜坡積灰控制方案

①解決好折焰角斜坡積灰的問題，提出方案為進行折焰角重新設(shè)計和受熱面布置大面積調(diào)整，以適合燃燒時的流場。但因工作量大放棄。在此情況下，在焰角斜坡處加噴嘴或破環(huán)流場的裝置可以被應(yīng)運。通過這種裝置破壞煙氣回流區(qū)、從而讓吹掃裝置產(chǎn)生的風(fēng)吹起積灰。為此，可開發(fā)破環(huán)煙氣流場的吹掃裝置：在折焰角斜坡處分布上與斜面平行的吹掃管井。通過高速壓縮空氣對受熱面積灰進行吹掃。

盡可能減少吹掃器投入次數(shù)，達到對鍋爐受熱面磨損同時節(jié)約吹掃介質(zhì)。減少吹灰次數(shù)會減輕對鍋爐負壓的影響。為實現(xiàn)最大化的經(jīng)濟安全吹掃，采取了以下技術(shù)措施：把吹掃裝置分成若干小組，由電動閥控制遠程進行分組吹掃；其次，安裝熱電偶通過測璧溫來判斷積灰的程度。同時依據(jù)鍋爐的負荷高低進行迅速吹掃。

②經(jīng)常性的進行熱力測試，并提供精準的測試報告。這一措施是保證鍋爐不積灰的重要防范手段。在負荷不同的情況下記錄一二次風(fēng)的配比，燃盡風(fēng)的流量調(diào)整制粉系統(tǒng)，保持適當(dāng)?shù)拿悍垲w粒和煤粉的品質(zhì)，也可起到提高煤粉燃燼程度、降低爐膛出口煙氣溫度的作用。

③在一定的溫度區(qū)內(nèi)，采用鰭片管組成膜式內(nèi)螺紋水冷壁作為受熱面將全部由保溫材料遮蓋起來。盡可能的在觀火孔、一二次風(fēng)處應(yīng)用弧形過渡，減少流場的急劇變化。

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作者簡介：

王亞飛（1990—），男，陜西寶雞人，助理工程師，研究方向為亞臨界鍋爐系統(tǒng)優(yōu)化與檢修。