目前，國內大型燃煤發電機組鍋爐燃燒系統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，這就使得國內許多發電企業對鍋爐燃燒系統均進行了改造，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），使最下層的一次風噴口始終保持水平狀態，并不隨著其余燃燒器噴口一起擺動，因而對爐膛內空氣動力狀況會有一定程度的影響。為此本文對l 025 t/h鍋爐爐內空氣動力場進行了試驗和分析，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質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顆粒燃料。
1、鍋爐本體結構
    鍋爐為亞臨界中間再熱自然循環鍋爐，設計蒸發量為1 025 t/h;燃燒系統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為一次風噴口，其余為二次風噴口l一、二次風呈間隔排列，一次風采用濃淡分離寬調節比(WR)煤粉噴嘴。在一次風噴口周圍布置有周界風。油槍布置在AB、BC、DE層二次風風室內，共12支輕油點火油槍。燃燒器采用了同心反切技術加燃盡風(OFA)和部分消旋二次風，使爐內氣流的旋轉強度具有一定的可調性。下部的啟轉CFS二次風與一次風噴嘴偏轉17。，上部消旋二次風與一次風噴嘴向另一方向偏轉17°。二次風射流沿著與一次風相反的旋轉方向射入爐膛，一次風與二次風可以強烈混合，有助于煤粉完全燃燒；同時，一次風被包圍在爐膛中央，形成爐膛中心富燃料、爐膛四周富氧的燃燒結構，減少了一次風沖刷水冷壁結焦的可能性。除A層燃燒器外，其余四層燃燒器一次風噴口可在±20°范圍內擺動，二次風噴口可在±300范圍內擺動，頂部手動二次風噴嘴可向上擺動309，向下擺動6°。
2、冷態空氣動力場試驗條件
    冷態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)保持氣流運動狀態進入自模化區；
    (3)邊界條件相似，即保持各股氣流間動量比相等。
    爐內試驗測點布置在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果分析
3.1爐內冷態空氣動力場試驗
    該試驗包括一次風射流衰減特性試驗和三個工況的全爐膛空氣動力試驗，即設計一、二次風動量比下的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計參數見表2。
3.2 -次風衰減特性試驗
    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寬調節比燃燒器噴口0～0.6m處，由于鈍體的存在，導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，由于一次風噴口水平鈍體產生的回流作用，在距離噴口0.5 m附近存在一個回流區。此回流區有利于燃燒器噴口射流卷吸爐內高溫煙氣，一次風、粉的混合和穩定燃燒。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，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，在鍋爐正常運行過程中，氣化油燃燒器出口一次風、粉混合物的著火熱主要來源爐內高溫煙氣的輻射熱以及與上流一次風火焰的混合加熱。
3.3設計工況流場分布
    該試驗是為了掌握在設計工況下，A層燃燒器的一次風、二次風及周界風混合流場情況。一次風噴口氣流速度為20.6 m/s，二次風噴口氣流速度為33.6 m/s．周界風速度為46. 94 m/s。
    試驗結果表明，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，一次風氣流無明顯沖刷墻壁的現象，且爐膛充滿度較好。
3.4燃燒器上擺15。后設計工況下流場分布
    該試驗是在設計工況下燃燒器上擺156后，一次風、二次風及周界風混合流場情況。一次風噴口氣流速度為20.6 m/s，二次風噴口氣流速度為33.6 m/s，周界風速度為46. 94 m/s。試驗結果見圖5。
    試驗結果表明，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，一次風氣流無明顯沖刷墻壁的現象，而爐膛充滿度差。燃燒器上擺15。后，由于A層燃燒器已經改造為微油燃燒器，其本身不隨燃燒器整體擺動，導致二次風對一次風的影響減弱，一次風射流的剛性增強，切圓變小。
3.5燃燒器下擺15。后設計工況下流場分布
    該試驗是在設計工況下燃燒器下擺15。后，一次風、二次風及周界風混合流場情況。一次風噴口氣流速度為20.6 m/s，二次風噴口氣流速度為33.6 m/s，周界風速度為46. 94 m/s。
    試驗結果表明，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，一次風氣流無明顯沖刷墻壁的現象，且爐膛充滿度高。燃燒器下擺15。后，由于A層燃燒器已經改造為微油燃燒器，其本身不隨燃燒器整體擺動，導致上層二次風過早混入A層一次風，從而使得二次風對于A層一次風的影響加強，一次風射流的剛性減弱，切圓變大。
4、結語
    (1)A層微油燃燒器一次風剛性好，一次風射流未偏斜。
    (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。
    (3)在設計工況下，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，會導致A層煤粉燃盡率低，火焰中心上抬，對于揮發分較低的難燃煤更是這樣。因此，正常運行過程中，在滿足汽溫調節要求的前提下，應避免或減少燃燒器上擺。
    (5)在設計工況下，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，這樣會導致上層二次風過早混入A層一次風，在點火初期會降低燃燒器出口一次風、粉混合物的溫度，從而導致著火推遲，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，燃燒器擺角應處于水平位置，以保證煤粉的著火和燃盡。
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