目前，國內(nèi)大型燃煤發(fā)電機組鍋爐燃燒系統(tǒng)大多采用四角切圓布置以及擺動式燃燒器，鍋爐啟動采用等離子或者微油點火技術(shù)，這就使得國內(nèi)許多發(fā)電企業(yè)對鍋爐燃燒系統(tǒng)均進行了改造，即將最下層燃燒器改造為等離子或者微油點火燃燒器（固定式），使最下層的一次風(fēng)噴口始終保持水平狀態(tài)，并不隨著其余燃燒器噴口一起擺動，因而對爐膛內(nèi)空氣動力狀況會有一定程度的影響。為此本文對l 025 t/h鍋爐爐內(nèi)空氣動力場進行了試驗和分析，富通新能源生產(chǎn)銷售
生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒
顆粒機、
木屑顆粒機、
秸稈壓塊機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
1、鍋爐本體結(jié)構(gòu)
鍋爐為亞臨界中間再熱自然循環(huán)鍋爐，設(shè)計蒸發(fā)量為1 025 t/h;燃燒系統(tǒng)采用正壓式四角切向燃燒方式，配備有5臺ZGM95N中速磨煤機。
每角燃燒器共分為13層，其中A、B、C、D、E為一次風(fēng)噴口，其余為二次風(fēng)噴口l一、二次風(fēng)呈間隔排列，一次風(fēng)采用濃淡分離寬調(diào)節(jié)比(WR)煤粉噴嘴。在一次風(fēng)噴口周圍布置有周界風(fēng)。油槍布置在AB、BC、DE層二次風(fēng)風(fēng)室內(nèi)，共12支輕油點火油槍。燃燒器采用了同心反切技術(shù)加燃盡風(fēng)(OFA)和部分消旋二次風(fēng)，使爐內(nèi)氣流的旋轉(zhuǎn)強度具有一定的可調(diào)性。下部的啟轉(zhuǎn)CFS二次風(fēng)與一次風(fēng)噴嘴偏轉(zhuǎn)17。，上部消旋二次風(fēng)與一次風(fēng)噴嘴向另一方向偏轉(zhuǎn)17°。二次風(fēng)射流沿著與一次風(fēng)相反的旋轉(zhuǎn)方向射入爐膛，一次風(fēng)與二次風(fēng)可以強烈混合，有助于煤粉完全燃燒；同時，一次風(fēng)被包圍在爐膛中央，形成爐膛中心富燃料、爐膛四周富氧的燃燒結(jié)構(gòu)，減少了一次風(fēng)沖刷水冷壁結(jié)焦的可能性。除A層燃燒器外，其余四層燃燒器一次風(fēng)噴口可在±20°范圍內(nèi)擺動，二次風(fēng)噴口可在±300范圍內(nèi)擺動，頂部手動二次風(fēng)噴嘴可向上擺動309，向下擺動6°。
2、冷態(tài)空氣動力場試驗條件
冷態(tài)空氣動力場必須遵守的相似準則是：
(1)滿足幾何相似條件；
(2)保持氣流運動狀態(tài)進入自模化區(qū)；
(3)邊界條件相似，即保持各股氣流間動量比相等。
爐內(nèi)試驗測點布置在A層燃燒器中心截面，“米”字形拉線燃燒器噴口、前后墻及左右墻開始隔
0.3 m置1個測點，且在測點處置0.2 m的飄帶。
3、空氣動力場試驗及結(jié)果分析
3.1爐內(nèi)冷態(tài)空氣動力場試驗
該試驗包括一次風(fēng)射流衰減特性試驗和三個工況的全爐膛空氣動力試驗，即設(shè)計一、二次風(fēng)動量比下的A層爐膛截面動力場試驗、燃燒器下擺15。后A層爐膛截面空氣動力場試驗及燃燒器上擺159后A層爐膛截面空氣動力場試驗。全爐膛的空氣動力場設(shè)計參數(shù)見表2。
3.2 -次風(fēng)衰減特性試驗
試驗在A和C層燃燒器上進行，A層噴口氣流速度為20.6m/s。實驗結(jié)果見圖2和圖3。從圖2可以看出，燃燒器出口射流剛性良好。在距WR寬調(diào)節(jié)比燃燒器噴口0～0.6m處，由于鈍體的存在，導(dǎo)致燃燒器軸線速度下降后迅速上升，在距噴口1.2—1.5m附近射流速度達到最大值，隨后速度逐漸衰減。在距噴口4.5～5 m以外射流基本無衰減。從射流衰減特性圖看出，由于一次風(fēng)噴口水平鈍體產(chǎn)生的回流作用，在距離噴口0.5 m附近存在一個回流區(qū)。此回流區(qū)有利于燃燒器噴口射流卷吸爐內(nèi)高溫?zé)煔猓淮物L(fēng)、粉的混合和穩(wěn)定燃燒。從圖3可以看出，氣化油燃燒器出口射流不存在明顯的回流區(qū)，射流速度從出口開始就處于衰減過程中，在距離噴口截面1. 8～2.5 m處射流速度基本無衰減。因此對于氣化油燃燒器來說，其出口射流不存在明顯的回流區(qū)，在鍋爐正常運行過程中，氣化油燃燒器出口一次風(fēng)、粉混合物的著火熱主要來源爐內(nèi)高溫?zé)煔獾妮椛錈嵋约芭c上流一次風(fēng)火焰的混合加熱。
3.3設(shè)計工況流場分布
該試驗是為了掌握在設(shè)計工況下，A層燃燒器的一次風(fēng)、二次風(fēng)及周界風(fēng)混合流場情況。一次風(fēng)噴口氣流速度為20.6 m/s，二次風(fēng)噴口氣流速度為33.6 m/s．周界風(fēng)速度為46. 94 m/s。
試驗結(jié)果表明，前后墻和左右墻十字拉線測點中最大速度切圓為橢圓型，橢圓中心基本位于爐膛中心，略有偏斜，橢圓長軸約為6 500 mm，短軸約為5 500 mm。用3m長的飄帶置于1、2號角噴口中心處觀察，一次風(fēng)氣流無明顯沖刷墻壁的現(xiàn)象，且爐膛充滿度較好。
3.4燃燒器上擺15。后設(shè)計工況下流場分布
該試驗是在設(shè)計工況下燃燒器上擺156后，一次風(fēng)、二次風(fēng)及周界風(fēng)混合流場情況。一次風(fēng)噴口氣流速度為20.6 m/s，二次風(fēng)噴口氣流速度為33.6 m/s，周界風(fēng)速度為46. 94 m/s。試驗結(jié)果見圖5。
試驗結(jié)果表明，燃燒器上擺后，橢圓長軸約為4 000 mm，短軸約為3 500 mm，切圓明顯變小。與圖4相比，十字拉線上的測點處氣流速度整體變小，各測點氣流速度小于燃燒器水平狀態(tài)下的各點速度。用3m長的飄帶置于1、2號角噴口中心處觀察，一次風(fēng)氣流無明顯沖刷墻壁的現(xiàn)象，而爐膛充滿度差。燃燒器上擺15。后，由于A層燃燒器已經(jīng)改造為微油燃燒器，其本身不隨燃燒器整體擺動，導(dǎo)致二次風(fēng)對一次風(fēng)的影響減弱，一次風(fēng)射流的剛性增強，切圓變小。
3.5燃燒器下擺15。后設(shè)計工況下流場分布
該試驗是在設(shè)計工況下燃燒器下擺15。后，一次風(fēng)、二次風(fēng)及周界風(fēng)混合流場情況。一次風(fēng)噴口氣流速度為20.6 m/s，二次風(fēng)噴口氣流速度為33.6 m/s，周界風(fēng)速度為46. 94 m/s。
試驗結(jié)果表明，燃燒器下擺后，橢圓長軸約為7 000 mm，短軸約為6 000 mm，切圓變大。與圖4相比，十字拉線上的測點處氣流速度整體變大，各測點氣流速度大于燃燒器水平狀態(tài)下的各點速度。用3m長的飄帶置于l、2號角噴口中心處觀察，一次風(fēng)氣流無明顯沖刷墻壁的現(xiàn)象，且爐膛充滿度高。燃燒器下擺15。后，由于A層燃燒器已經(jīng)改造為微油燃燒器，其本身不隨燃燒器整體擺動，導(dǎo)致上層二次風(fēng)過早混入A層一次風(fēng)，從而使得二次風(fēng)對于A層一次風(fēng)的影響加強，一次風(fēng)射流的剛性減弱，切圓變大。
4、結(jié)語
(1)A層微油燃燒器一次風(fēng)剛性好，一次風(fēng)射流未偏斜。
(2)四角的微油燃燒器射流衰減特性基本一致，射流剛性良好，微油燃燒器噴口沒有明顯回流區(qū)。
(3)在設(shè)計工況下，爐膛切圓長軸約為6500mm，短軸約為5 500 mm，爐膛充滿度較好。
(4)在設(shè)計工況下，燃燒器上擺15°，爐膛切圓明顯減小；而切圓上各點氣流速度減小，爐膛充滿度差。在實際運行過程中，會導(dǎo)致A層煤粉燃盡率低，火焰中心上抬，對于揮發(fā)分較低的難燃煤更是這樣。因此，正常運行過程中，在滿足汽溫調(diào)節(jié)要求的前提下，應(yīng)避免或減少燃燒器上擺。
(5)在設(shè)計工況下，燃燒器下擺15°，爐膛切圓明顯增大，且切圓上各點氣流速度增加，爐膛充滿度好。但是，這樣會導(dǎo)致上層二次風(fēng)過早混入A層一次風(fēng)，在點火初期會降低燃燒器出口一次風(fēng)、粉混合物的溫度，從而導(dǎo)致著火推遲，不利于點火初期煤粉的著火和燃盡。因此，在鍋爐低負荷或點火初期，燃燒器擺角應(yīng)處于水平位置，以保證煤粉的著火和燃盡。
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