王戰(zhàn)鋒，吳東垠，李淑宏

（1.陜西商洛發(fā)電有限公司，陜西 商洛 726000；2.西安交通大學(xué) 能源與動(dòng)力工程學(xué)院，陜西 西安 710049）

四角切圓燃燒方式是我國(guó)燃煤電站鍋爐的主要燃燒方式，其特點(diǎn)是各角燃燒器相互點(diǎn)燃，燃燒穩(wěn)定性較好，并且煙氣在爐膛內(nèi)螺旋上升，延長(zhǎng)了火焰行程，增強(qiáng)了混合效果，燃燒的經(jīng)濟(jì)性較高［1］。然而，正是由于這種強(qiáng)烈的殘余旋轉(zhuǎn)，使得該爐型經(jīng)常出現(xiàn)爐膛出口煙溫偏差較大的問題，威脅機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行［2-5］。許多學(xué)者一直關(guān)注此問題：吳生來等［6］認(rèn)為將部分二次風(fēng)、三次風(fēng)反切圓布置的效果并不明顯，即消弱或取消爐內(nèi)的旋轉(zhuǎn)并不是降低爐膛出口煙溫偏差的有效手段；李彥鵬等［7］通過數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)二次風(fēng)反切在一定程度上消弱了爐膛出口的殘余旋轉(zhuǎn)，但過量反切可能會(huì)破壞爐內(nèi)流場(chǎng)，甚至可能加大煙溫偏差；孫育英等［8-10］通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)改變?nèi)急M風(fēng)反切角度可以調(diào)節(jié)水平煙道受熱面的壁溫偏差；MOHD NOOR N.A.W.等［11-12］研究得出一次風(fēng)對(duì)煤粉粒徑大小和分布濃度的影響，擬合出相應(yīng)曲線。由此可見，以往的研究主要關(guān)注一次風(fēng)、二次風(fēng)及燃盡風(fēng)的風(fēng)速對(duì)爐內(nèi)燃燒的影響。

某電廠2080T/H 四角切圓燃煤鍋爐配套雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)，經(jīng)過冷態(tài)和熱態(tài)一次風(fēng)速調(diào)平試驗(yàn)后，其爐膛出口煙溫偏斜并未得到有效緩解。因此，又進(jìn)行了同層一次風(fēng)管煤粉量分布的測(cè)試和分析。同時(shí)，針對(duì)試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的風(fēng)粉分布不均現(xiàn)象，模擬分析了爐內(nèi)的燃燒特性。

1 設(shè)備狀況

2080T/H 亞臨界鍋爐采用四角切圓燃燒、單爐膛п 型布置、一次中間再熱、平衡通風(fēng)，有5 層擺動(dòng)式、水平濃淡型直流燃燒器，為四角切向布置。鍋爐制粉系統(tǒng)為冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，每臺(tái)鍋爐配備5 臺(tái)雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)，編號(hào)分別為A、B、C、D和E，每臺(tái)磨煤機(jī)為一層燃燒器供粉。

鍋爐自運(yùn)行以來，由于燃煤偏離設(shè)計(jì)煤質(zhì)等原因，其噴水量較大，特別是一級(jí)過熱器減溫水量偏大，最高達(dá)到150 t/h，一般在120～130 t/h之間。與此同時(shí)，爐膛出口煙溫偏差大，致使水平煙道的過熱器壁溫存在較大偏差。

2 試驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果分析

2.1 試驗(yàn)內(nèi)容

對(duì)一次風(fēng)速的冷態(tài)及熱態(tài)調(diào)平和煤粉量分配進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)過程及數(shù)據(jù)處理方法按照相關(guān)行業(yè)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行［13］。在鍋爐停爐檢修期間進(jìn)行冷態(tài)一次風(fēng)速調(diào)平試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中的風(fēng)速測(cè)量采用標(biāo)準(zhǔn)皮托管和微壓計(jì)，測(cè)點(diǎn)位置按照等面積圓環(huán)法確定，在冷態(tài)調(diào)平過程中還標(biāo)定了靠背管的系數(shù)，準(zhǔn)備用于熱態(tài)試驗(yàn)。

在鍋爐正常啟動(dòng)并穩(wěn)定運(yùn)行1 個(gè)月左右后，又進(jìn)行熱態(tài)一次風(fēng)速調(diào)平試驗(yàn)，試驗(yàn)儀器采用冷態(tài)試驗(yàn)標(biāo)定過的靠背管和微壓計(jì)，測(cè)點(diǎn)位置與冷態(tài)試驗(yàn)一致。在熱態(tài)一次風(fēng)速調(diào)平之后，采用等速取樣法對(duì)同層各一次風(fēng)管中的煤粉進(jìn)行了取樣，并對(duì)各管的煤粉樣本稱重分析。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.2.1 冷態(tài)一次風(fēng)速調(diào)平試驗(yàn)結(jié)果

在一次風(fēng)速調(diào)平試驗(yàn)前須啟動(dòng)一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)，維持爐膛負(fù)壓在-50～-100 Pa，一次風(fēng)管壓力保持在正常運(yùn)行值。利用標(biāo)準(zhǔn)皮托管和微壓計(jì)測(cè)定一次風(fēng)管內(nèi)各測(cè)點(diǎn)的動(dòng)壓，進(jìn)而計(jì)算得出一次風(fēng)速及風(fēng)速偏差。若風(fēng)速偏差較大，則通過反復(fù)調(diào)整磨煤機(jī)出口的可調(diào)縮孔，使各管一次風(fēng)速偏差在±5%以內(nèi)。

由于各臺(tái)磨煤機(jī)的試驗(yàn)方法及內(nèi)容基本一致，主要分析具有代表性的B 磨煤機(jī)的一次風(fēng)速冷態(tài)調(diào)平試驗(yàn)過程和結(jié)果，相應(yīng)4 個(gè)角的一次風(fēng)管編號(hào)分別為B1、B2、B3和B4。B 磨煤機(jī)一次風(fēng)速調(diào)平后的試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 B磨煤機(jī)一次風(fēng)速冷態(tài)調(diào)平后風(fēng)速測(cè)試結(jié)果

調(diào)平后，最大和最小的風(fēng)速偏差為1.97%和-1.27%，在±5%的范圍之內(nèi)。由于熱態(tài)試驗(yàn)時(shí)一次風(fēng)中含有煤粉，很容易導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)皮托管測(cè)孔堵塞，需要用冷態(tài)試驗(yàn)標(biāo)定過的靠背管進(jìn)行熱態(tài)一次風(fēng)速的測(cè)試。因此，在一次風(fēng)速調(diào)平的同時(shí)，利用靠背管測(cè)試了一次風(fēng)管中的動(dòng)壓數(shù)據(jù)，并計(jì)算得出了靠背管系數(shù)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，與各一次風(fēng)管對(duì)應(yīng)的靠背管系數(shù)雖然略有差異，但均在0.8左右。

2.2.2 熱態(tài)一次風(fēng)速調(diào)平及煤粉量分配測(cè)試結(jié)果

在停爐期間的鍋爐冷態(tài)空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，待鍋爐正常運(yùn)行后，又進(jìn)行了一次風(fēng)速的熱態(tài)調(diào)平試驗(yàn)。由于以往完成一次風(fēng)熱態(tài)調(diào)平試驗(yàn)后，水平煙道的煙溫偏差并未得到有效緩解，因此，本文同時(shí)進(jìn)行了煤粉分配特性試驗(yàn)。B 磨煤機(jī)熱態(tài)一次風(fēng)速調(diào)平前后的煤粉分配特性測(cè)試結(jié)果如表2和表3所示。

表2 一次風(fēng)速熱態(tài)調(diào)平前試驗(yàn)結(jié)果

表3 一次風(fēng)速熱態(tài)調(diào)平后試驗(yàn)結(jié)果

由表2 和表3 可以看出：盡管進(jìn)行了冷態(tài)一次風(fēng)調(diào)平，但在啟動(dòng)后B 磨煤機(jī)1#角的一次風(fēng)速偏高，而2#角的一次風(fēng)速偏低，偏差均超過5%，最大偏差達(dá)到9.13%。通過關(guān)小1#角一次風(fēng)管縮孔，開大2#角一次風(fēng)管縮孔等措施，并經(jīng)過反復(fù)測(cè)試，基本調(diào)平了4個(gè)角的一次風(fēng)速。調(diào)平后1#角和2#角一次風(fēng)速相對(duì)偏差明顯減小，4 個(gè)角的一次風(fēng)速偏差均不超過±5%，滿足試驗(yàn)規(guī)程要求。但是，即使熱態(tài)一次風(fēng)調(diào)平后，各一次風(fēng)管的煤粉量偏差也較大，而且偏差均在10%以上。其中，3#角一次風(fēng)管的煤粉量偏差最大，達(dá)到18.08%。由此可以推測(cè)，各一次風(fēng)管的煤粉量偏差是造成水平煙道煙溫偏差的主要原因。因此，有必要分析煤粉量偏差的原因。

2.2.3 煤粉量分布偏差的原因

由于一次風(fēng)速和煤粉取樣測(cè)點(diǎn)完全按照試驗(yàn)規(guī)程在遠(yuǎn)離彎頭的豎直管道上選取，煤粉取樣采用等速取樣方法，各一次風(fēng)管的煤粉取樣時(shí)間相同，均為2 min，因此可以認(rèn)為取樣位置的管內(nèi)煤粉濃度均勻，煤粉樣本具有較好的代表性，可以用于分析各一次風(fēng)管的煤粉量偏差。

通過對(duì)比表2 和表3 中B 磨煤機(jī)各管一次風(fēng)速偏差和煤粉量偏差可以看出：各一次風(fēng)管的煤粉量與一次風(fēng)量的關(guān)聯(lián)性不大，一次風(fēng)速并非是影響煤粉量的主要因素，盡管4 根管的一次風(fēng)速偏差不大于±4%，但煤粉量的最大偏差卻達(dá)到18.08%。

1#和4#一次風(fēng)管靠近磨煤機(jī)，2#和3#一次風(fēng)管遠(yuǎn)離磨煤機(jī)。就一次風(fēng)管的彎頭和沿程阻力等管道特性而言，1#和4#一次風(fēng)管類似，2#和3#一次風(fēng)管類似。從表2和表3可以看出，1#和4#一次風(fēng)管煤粉量接近，2#和3#一次風(fēng)管煤粉量接近而且偏高，4#一次風(fēng)管的一次風(fēng)速大于1#一次風(fēng)管，與此對(duì)應(yīng)，4#一次風(fēng)管的煤粉濃度大于1#一次風(fēng)管的煤粉濃度；同理，3#一次風(fēng)管的一次風(fēng)速大于2#一次風(fēng)管，則3#一次風(fēng)管的煤粉濃度大于2#一次風(fēng)管。可見，煤粉量與管路特性以及一次風(fēng)速密切相關(guān)，在相似的彎管和局部阻力條件下，一次風(fēng)速越大，其煤粉濃度也越大。但是，在一次風(fēng)速偏差不大（速度偏差不大于±4%）時(shí)，1#和4#角的煤粉量偏小，2#和3#角的煤粉量偏大，煤粉量隨著管路長(zhǎng)度的增加而增加，而且變化幅度較大，比一次風(fēng)速變化的影響大，其他4臺(tái)磨煤機(jī)的試驗(yàn)也出現(xiàn)類似結(jié)果。原因是各一次風(fēng)管的煤粉量與管路長(zhǎng)度即管道阻力密切相關(guān)，并近似呈現(xiàn)隨著管路長(zhǎng)度的增加而增加的規(guī)律；當(dāng)管道特性相似時(shí)，一次風(fēng)速高，攜帶的煤粉量大，而且管道特性的影響要大于一次風(fēng)速的影響。根據(jù)一次風(fēng)速的調(diào)平原理，磨煤機(jī)出口壓力即各一次風(fēng)管入口壓力基本一致，爐膛內(nèi)壓力即各一次風(fēng)管出口壓力也基本相同。由于磨煤機(jī)的安裝位置和4 個(gè)角的位置距離不同，各一次風(fēng)管的長(zhǎng)度、彎頭數(shù)量和調(diào)節(jié)縮孔等造成的沿程阻力和局部阻力也不同。根據(jù)伯努利方程，在4 根一次風(fēng)管并聯(lián)的情況下，由于阻力不一致會(huì)造成不同一次風(fēng)管出口風(fēng)速也不同。為了調(diào)平一次風(fēng)管的風(fēng)速，可通過可調(diào)縮孔增加管道的節(jié)流壓損，使短一次風(fēng)管的總阻力與其他管道相持平，從而保證各管道的阻力和一次風(fēng)速接近，可調(diào)縮孔裝置如圖1所示。

圖1 一次風(fēng)管可調(diào)縮孔結(jié)構(gòu)

可調(diào)縮孔通過兩端的法蘭安裝在磨煤機(jī)出口的一次風(fēng)管上，通過調(diào)節(jié)芯板的開度來達(dá)到調(diào)平一次風(fēng)速的效果，為了增加短的一次風(fēng)管的節(jié)流損失，相應(yīng)的芯板開度相對(duì)較小。而一次風(fēng)是包含空氣和煤粉顆粒的氣固兩相流體，空氣和煤粉顆粒的慣性不同，在進(jìn)入縮孔裝置時(shí)，空氣和煤粉顆粒發(fā)生分離：空氣的流動(dòng)方向容易改變，通過芯板間的孔隙進(jìn)入一次風(fēng)管；煤粉顆粒由于慣性較大，靠芯板區(qū)域的煤粉顆粒容易撞擊到芯板而反彈，從而造成進(jìn)入一次風(fēng)管的風(fēng)煤比變大，煤粉濃度變小。顯然，芯板開度小的一次風(fēng)管的煤粉濃度較低。由于磨煤機(jī)安裝在靠近1#角和4#角的一側(cè)，管道長(zhǎng)度相對(duì)較短，一次風(fēng)管道的沿程阻力和由于彎頭造成的局部阻力相對(duì)2#角和3#角的一次風(fēng)管要小。與此對(duì)應(yīng)，1#角和4#角一次風(fēng)管的縮孔芯板開度就要調(diào)至相對(duì)較小，以保證4 根一次風(fēng)管的阻力盡量接近，保持4根管的一次風(fēng)速平衡。因此，2#角和3#角的煤粉濃度相對(duì)偏高，1#角和4#角的煤粉濃度相對(duì)偏低。

顯然，在一次風(fēng)速調(diào)平的情況下，煤粉分配不均勻仍然會(huì)導(dǎo)致火焰中心偏斜和汽溫偏差，甚至可能造成局部還原性氣氛而引發(fā)高溫腐蝕等問題，對(duì)于NOx的排放也會(huì)產(chǎn)生不利影響。這很可能是許多鍋爐雖然一次風(fēng)速度調(diào)平，但仍會(huì)出現(xiàn)火焰偏斜和燃燒不穩(wěn)定等現(xiàn)象的重要原因之一。因此，在一次風(fēng)調(diào)平的同時(shí)，還要兼顧煤粉平衡。本文采用數(shù)值模擬方法，分別分析一次風(fēng)速偏差和煤粉偏差對(duì)爐內(nèi)速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)的影響。

3 風(fēng)、粉偏差對(duì)爐內(nèi)燃燒影響的數(shù)值模擬

本文利用GAMBIT 軟件根據(jù)鍋爐設(shè)計(jì)資料對(duì)鍋爐爐膛進(jìn)行了全尺寸建模和網(wǎng)格劃分，計(jì)算區(qū)域包括鍋爐爐膛和一定長(zhǎng)度的水平煙道，盡可能減小鍋爐尾部煙道對(duì)計(jì)算產(chǎn)生的影響，如圖2所示。

圖2 鍋爐幾何模型

網(wǎng)格劃分是數(shù)值計(jì)算的重要內(nèi)容，也是后期進(jìn)行計(jì)算的基礎(chǔ)，網(wǎng)格的質(zhì)量對(duì)模擬計(jì)算結(jié)果的精度和效率有著重要的影響。在四角切圓鍋爐燃燒模擬過程中，當(dāng)流動(dòng)方向和網(wǎng)格線方向有一定夾角，并且在流動(dòng)方向的法線方向有應(yīng)變量梯度時(shí)將會(huì)在數(shù)值計(jì)算中產(chǎn)生偽擴(kuò)散，當(dāng)網(wǎng)格線與流動(dòng)方向垂直時(shí)無偽擴(kuò)散，當(dāng)夾角為45°時(shí)偽擴(kuò)散最嚴(yán)重［14-15］。為了得到高質(zhì)量的網(wǎng)格，避免偽擴(kuò)散的影響，本文改進(jìn)了計(jì)算網(wǎng)格，將鍋爐爐膛橫截面分為8個(gè)四邊形，對(duì)每個(gè)四邊形分別劃分面網(wǎng)格，如圖3所示。

根據(jù)劃分的面網(wǎng)格采用Cooper 方法劃分結(jié)構(gòu)化體網(wǎng)格。由于主燃區(qū)和燃盡區(qū)進(jìn)行復(fù)雜的燃燒化學(xué)反應(yīng)，溫度場(chǎng)及各組分的濃度場(chǎng)梯度較大，為了提高模擬精度，特意對(duì)該區(qū)域的網(wǎng)格進(jìn)行了細(xì)化劃分，體網(wǎng)格總量為558 000，如圖4所示。

圖3 爐膛橫截面網(wǎng)格

圖4 爐膛縱截面網(wǎng)格

四角切圓鍋爐同層4 個(gè)角燃燒器的一次風(fēng)速和煤粉均勻程度對(duì)鍋爐的安全穩(wěn)定燃燒具有重要的意義。一次風(fēng)速和煤粉量分布不均會(huì)導(dǎo)致火焰中心偏移、爐內(nèi)溫度場(chǎng)偏斜、火焰貼墻燃燒，從而對(duì)鍋爐的正常運(yùn)行和設(shè)備的安全造成威脅。為了分析一次風(fēng)和煤粉不均對(duì)燃燒的影響，本文分別模擬了風(fēng)速偏差10%（下文簡(jiǎn)稱“風(fēng)速偏差工況”）和煤粉量偏差10%（下文簡(jiǎn)稱“煤粉量偏差工況”）兩個(gè)工況下爐內(nèi)的燃燒狀況，其中風(fēng)速偏差工況設(shè)置為2#角和3#角一次風(fēng)速較平均值高10%，1#和4#角燃燒器一次風(fēng)速較平均值低10%，假定各一次風(fēng)管風(fēng)粉比相同；煤粉量偏差工況設(shè)置為2#角和3#角煤粉量較平均值高10%，1#和4#角燃燒器煤粉量較平均值低10%，假定各管的一次風(fēng)速相同。

在風(fēng)速偏差工況和煤粉量偏差工況下，爐膛中心截面和B 層燃燒器平面的速度場(chǎng)云圖如圖5所示。

圖5 爐膛中心縱截面和B層燃燒器平面速度場(chǎng)

對(duì)比爐膛中心縱截面上的速度云圖可以看出：在風(fēng)速偏差工況下主燃區(qū)的風(fēng)速分布呈現(xiàn)出右側(cè)（2#角和3#角所在一側(cè)）較左側(cè)（1#角和4#角所在一側(cè)）偏高的情況，而煤粉量偏差工況的風(fēng)速分布較為對(duì)稱，由此可知煤粉量偏差對(duì)爐膛內(nèi)的空氣動(dòng)力場(chǎng)影響相對(duì)較小。對(duì)比兩個(gè)工況下B 層燃燒器平面上的速度云圖（圖5）得出的結(jié)論類似，一次風(fēng)速偏差導(dǎo)致爐膛橫截面上的速度切圓中心向左側(cè)偏移，而煤粉量偏差則對(duì)速度切圓中心位置影響不大，其他各層燃燒器上的速度場(chǎng)分布情況與B 層燃燒器類似。為了方便起見，本文給出兩個(gè)工況下各層燃燒器（A、B、C、D 和E）平面速度沿通過爐膛中心寬度方向的分布曲線，如圖6所示。

圖6 燃燒器截面速度沿橫軸分布曲線

對(duì)比風(fēng)速偏差工況和煤粉量偏差工況的速度沿橫軸分布曲線可知：與B 層燃燒器截面類似，風(fēng)速偏差工況對(duì)速度場(chǎng)影響較大，各層燃燒器平面上速度沿橫軸方向的曲線兩個(gè)波峰高度相差較大；而煤粉量偏差工況的速度分布則較為對(duì)稱，影響不大。

在風(fēng)速偏差工況和煤粉量偏差工況下，爐膛中心截面和B層燃燒器平面的溫度場(chǎng)云圖如圖7所示，各層燃燒器平面的溫度沿橫軸的分布曲線如圖8所示。

圖7 爐膛中心縱截面和B層燃燒器平面溫度場(chǎng)

圖8 燃燒器截面溫度沿橫軸分布曲線

根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以看出：在風(fēng)速偏差工況下，速度場(chǎng)的變形對(duì)于溫度場(chǎng)也產(chǎn)生了一定的影響；以A、B、C、D 和E 燃燒器平面上溫度沿橫軸的分布曲線為例，速度較低的左側(cè)各層的溫度曲線基本重合，而且比速度較高的右側(cè)峰值偏高，即速度場(chǎng)的變形導(dǎo)致了爐內(nèi)溫度場(chǎng)在爐膛截面上的分布不均，從而會(huì)導(dǎo)致局部高溫和水冷壁的熱偏差，即常見的四角切圓鍋爐在爐膛出口會(huì)出現(xiàn)煙溫偏斜，一般為右側(cè)煙溫偏高，對(duì)鍋爐的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行將產(chǎn)生不利影響。

對(duì)于煤粉量偏差工況，雖然速度沿橫軸的分布曲線基本保持對(duì)稱，但是溫度曲線卻受到較大影響?？拷悍圯^濃一側(cè)的溫度峰值偏高，且煤粉量偏差對(duì)溫度場(chǎng)的影響與風(fēng)速偏差對(duì)溫度場(chǎng)的影響程度接近，即煤粉量偏差也會(huì)導(dǎo)致水平煙道受熱面的溫度場(chǎng)偏斜，從而導(dǎo)致局部高溫和水冷壁較大熱偏差等對(duì)鍋爐運(yùn)行不利的情況。根據(jù)熱態(tài)一次風(fēng)速調(diào)平和煤粉量分配試驗(yàn)結(jié)果，由于一次風(fēng)攜帶煤粉顆粒為氣固兩相流動(dòng)，通過可調(diào)縮孔來調(diào)平一次風(fēng)速容易導(dǎo)致煤粉量分布不均，試驗(yàn)實(shí)測(cè)最大偏差幅度達(dá)到30%，這將在實(shí)際運(yùn)行中對(duì)爐內(nèi)的溫度場(chǎng)分布造成不利影響，也可以解釋為在實(shí)際運(yùn)行過程中，盡管一次風(fēng)速平衡，但爐膛出口仍存在較大的煙溫偏斜的現(xiàn)象。

綜上所述，在四角切圓鍋爐冷態(tài)空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)和制粉系統(tǒng)中，進(jìn)行各層燃燒器的一次風(fēng)速調(diào)平工作非常重要，但煤粉濃度對(duì)燃燒效果的影響也不可忽略。風(fēng)速偏差和煤粉量偏差都會(huì)對(duì)爐膛內(nèi)的溫度場(chǎng)產(chǎn)生較大影響，而且影響程度相近。目前，對(duì)于風(fēng)速調(diào)平的主要手段是調(diào)節(jié)磨煤機(jī)出口的縮孔，通過控制局部阻力使得總的阻力相近，從而達(dá)到風(fēng)速調(diào)平的目的。然而，局部阻力和沿程阻力對(duì)煤粉濃度和一次風(fēng)速的影響特性不同，在調(diào)平風(fēng)速的同時(shí)又可能導(dǎo)致煤粉濃度分布不均。因此，下文將討論如何保證一次風(fēng)速和煤粉量的平衡。

4 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

基于以上理論分析和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，為了消除四角切圓鍋爐水平煙道出口的煙溫偏差，在保證同層4個(gè)燃燒器的一次風(fēng)速平衡的同時(shí)，還要兼顧一次風(fēng)管的煤粉濃度平衡。傳統(tǒng)的一次風(fēng)調(diào)整是鍋爐在冷態(tài)和熱態(tài)時(shí)盡量使同層燃燒器4 個(gè)角的一次風(fēng)速接近，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為一次風(fēng)偏差在±5%以內(nèi)，而對(duì)煤粉濃度則無要求。所以，在實(shí)際運(yùn)行過程中，同層燃燒器4 個(gè)角的一次風(fēng)管一次風(fēng)調(diào)平后，有的鍋爐爐膛出口的煙溫偏差減弱，有的鍋爐爐膛出口的煙溫偏差無變化，甚至增大。這個(gè)問題一直困擾著現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員，其實(shí)，煤粉濃度是否平衡的作用至關(guān)重要。為了兼顧一次風(fēng)速和煤粉量，可以適當(dāng)調(diào)整一次風(fēng)速偏差的極限值，使長(zhǎng)的一次風(fēng)管的一次風(fēng)速盡量接近下限，短的一次風(fēng)管的一次風(fēng)速盡量接近上限，在此前提下，盡量保證煤粉濃度的平衡。針對(duì)表2 和表3 的試驗(yàn)工況，得出更適用于本試驗(yàn)鍋爐燃燒的一次風(fēng)速，如表4所示。

按表4 推薦的一次風(fēng)速進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)，爐內(nèi)燃燒工況良好，水平煙道受熱面的壁溫偏差在20 ℃以內(nèi)。

表4 推薦的一次風(fēng)速

5 結(jié)論

本文對(duì)某電廠四角切圓燃燒方式鍋爐進(jìn)行了冷態(tài)和熱態(tài)一次風(fēng)速調(diào)平試驗(yàn)，在一次風(fēng)調(diào)平后對(duì)各管的煤粉分配狀況進(jìn)行了測(cè)試。同時(shí)，分別模擬了一次風(fēng)量和煤粉量偏差對(duì)鍋爐燃燒的影響特性。根據(jù)上述試驗(yàn)及模擬計(jì)算結(jié)果，得出以下結(jié)論：

1）在一次風(fēng)速進(jìn)行冷態(tài)調(diào)平和熱態(tài)調(diào)平之后，各一次風(fēng)管煤粉量分配仍存在偏差，這是四角切圓燃燒鍋爐雖然經(jīng)過冷態(tài)和熱態(tài)一次風(fēng)調(diào)平后，仍然存在較大煙溫偏差的原因。

2）一次風(fēng)管輸送的煤粉量與一次風(fēng)速和管路長(zhǎng)度及局部阻力等因素相關(guān)，而且管路特性起主要作用，煤粉量隨著管路阻力的增加而增加；在管路特性相同的情況下，一次風(fēng)速大，攜帶的煤粉量也大。

3）對(duì)爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)的影響而言，一次風(fēng)速的偏差要大于煤粉量分配的偏差；但是，煤粉量分配偏差和風(fēng)速偏差均對(duì)爐內(nèi)溫度場(chǎng)有較大的影響。

4）為了防止煙溫偏斜，在一次風(fēng)速平衡的前提下，建議兼顧各一次風(fēng)管煤粉濃度平衡，即可以適當(dāng)調(diào)整一次風(fēng)速偏差的極限值，使得較長(zhǎng)的一次風(fēng)管的風(fēng)速盡量保持較小值，較短的一次風(fēng)管的風(fēng)速保持較大值，進(jìn)而減小煤粉濃度偏差，降低煙道受熱面的壁溫偏差，優(yōu)化爐內(nèi)實(shí)際燃燒效果。