CN111457418A - 一种基于燃尽风减轻双切圆锅炉炉膛出口烟气速度偏差的方法 - Google Patents

Abstract

一种基于燃尽风减轻双切圆锅炉炉膛出口烟气速度偏差的方法，包括以下步骤；计算流场处于自模化区时的一、二次风及燃尽风的模化风速；锅炉不投燃尽风时炉膛出口烟气速度偏差测试；锅炉投入燃尽风且燃尽风水平垂直方向均置零位时烟气速度偏差测试；锅炉投入燃尽风且燃尽风下摆时烟气速度偏差测试；锅炉投入燃尽风且燃尽风反切时烟气速度偏差测试；结合测试结果，获取燃尽风对双切圆锅炉炉膛出口烟气速度偏差影响规律。本发明利用锅炉冷态模化原理，保持冷态气流结构与热态气流分布结构的相似性，通过燃尽风的调整减缓残余旋转，减少烟气速度偏差，在冷态下更直观的观察锅炉出口截面气流的分布是否良好，为机组热态运行、燃烧调整奠定基础。

Description

一种基于燃尽风减轻双切圆锅炉炉膛出口烟气速度偏差的 方法

技术领域

本发明涉及燃煤电站锅炉技术领域，特别涉及一种基于燃尽风减轻双切圆锅炉炉膛出口烟气速度偏差的方法。

背景技术

随着国家对电力系统经济性和环保性要求的不断提高，发展高参数、大容量的电站锅炉势在必行，目前大容量的电站锅炉多采用反向双切圆的燃烧布置方式，反向双切圆燃烧锅炉通过增加燃烧器数目减少了单只燃烧器的热功率，使热负荷分配均匀、煤粉射程短，防结渣性能好，但反向双切圆燃烧方式使得炉膛宽度增大，在燃烧过程中形成左右两个火焰中心，导致炉膛出口烟气速度偏差(即烟气量偏差)较大，造成左右两侧主蒸汽温度和再热蒸汽温度的偏差较大，严重时导致过热器、再热器超温爆管，严重影响锅炉的经济、安全运行。

目前燃煤电站锅炉减少烟气侧速度偏差传统的方法有：调整炉膛的结构，使分隔屏偏转一定的角度或者改变折焰角的结构，该方法在锅炉建设前期投入较多，效果不明显，在工程上很少应用；另一种方法是通过二次风配风减少锅炉出口烟速偏差，但这容易造成炉内燃烧不稳甚至缺氧引起高温腐蚀；针对传统调节方法的弊端，基于燃尽风减缓残余旋转，减少烟气速度偏差，不仅不改变锅炉原有结构，而且对机组稳定燃烧影响小。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一种基于燃尽风减轻双切圆锅炉炉膛出口烟气速度偏差的方法，利用锅炉冷态模化原理，保持冷态气流结构与热态气流分布结构的相似性，通过燃尽风的调整减缓残余旋转，减少烟气速度偏差，在冷态下更直观的观察锅炉出口截面气流的分布是否良好，为机组热态运行、燃烧调整奠定基础。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于燃尽风减轻双切圆锅炉炉膛出口烟气速度偏差的方法，包括以下步骤；

计算流场处于自模化区时的一、二次风及燃尽风的模化风速；

锅炉不投燃尽风时炉膛出口烟气速度偏差测试；

锅炉投入燃尽风且燃尽风水平垂直方向均置零位时烟气速度偏差测试；

锅炉投入燃尽风且燃尽风下摆时烟气速度偏差测试；

锅炉投入燃尽风且燃尽风反切时烟气速度偏差测试；

结合所述流场处于自模化区时一二次风及燃尽风的风速计算结果、不投燃尽风时炉膛出口烟气速度偏差测试结果、投入燃尽风且燃尽风水平垂直方向均置零位时烟气速度偏差测试结果、投入燃尽风且燃尽风下摆时烟气速度偏差测试结果和投入燃尽风且燃尽风反切时烟气速度偏差测试结果，获取燃尽风对双切圆锅炉炉膛出口烟气速度偏差影响规律。

所述的计算流场处于自模化区时的一、二次风及燃尽风的模化风速的过程包括如下步骤：

利用自模化区时冷态与热态一二次风动量比相等进行化简，得出一二次风比率在冷态与热态时的关系，再根据二次风在冷态模化与热态工况雷诺数相等，计算冷态模化条件下的二次风速，并带入动量比相等式求得模化条件下的一次风速和燃尽风速。

所述的流场处于自模化区时一、二次风及燃尽风模化风速的计算步骤包括：利用自模化区时冷态与热态一二次风动量比相等，即

进行化简，得出一二次风比率在冷态与热态时的关系，即

再根据二次风在冷态模化与热态工况雷诺数相等，即

计算冷态模化条件下的二次风速，并带入动量比相等式求得模化条件下的一次风速；式中：m_1M为冷态条件下一次风质量流量，kg/s；m_2M为冷态条件下二次风质量流量，kg/s；m_1air为热态工况下一次风质量流量，kg/s；m_1coal为热态工况下一次风携带的煤粉质量流量，kg/s；m_2air为热态工况下二次风质量流量，kg/s；w_1M为冷态条件下一次风速度，m/s；w_2M为冷态条件下二次风速度，m/s；w_2air为热态工况下二次风速度，m/s；u为一次风管内煤粉的质量浓度，kg/kg；k为考虑一次风流速与煤粉流速不同的系数；γ_2M为冷态条件下二次风的运动粘度，m²/s；γ_2air为热态条件下二次风的运动粘度，m²/s；T_1air为热态工况下一次风温度，K；T_2air为热态工况下二次风温度，K；L_2M为冷态二次风门定性尺寸，m；L_2air为热态二次风门定性尺寸，m。

所述锅炉不投燃尽风时炉膛出口烟气速度偏差测试的过程包括如下步骤：

启动引风机、送风机和一次风机，炉膛负压维持在-100±50Pa，调整一、二次风至冷态模化风速，燃尽风挡板全部关闭，测试锅炉炉膛出口截面处上、中、下三层气流速度，并进行气流均匀性分析。

所述锅炉投入燃尽风且燃尽风水平垂直方向均置零位时烟气速度偏差测试的过程包括如下步骤：

启动引风机、送风机和一次风机，炉膛负压维持在-100±50Pa，开启燃尽风挡板，调整一、二次风及燃尽风至模化风速，测试锅炉炉膛出口截面处上、中、下三层气流速度，并进行气流均匀性分析。

所述锅炉投入燃尽风且燃尽风下摆时烟气速度偏差测试的过程包括如下步骤：

启动引风机、送风机和一次风机，炉膛负压维持在-100±50Pa，将一二次风及燃尽风挡板开度不变，保持其风速为计算的冷态模化风速，使燃尽风挡板下摆一定角度，测试锅炉炉膛出口截面处上、中、下三层气流速度，并进行气流均匀性分析。

所述锅炉投入燃尽风且燃尽风反切时烟气速度偏差测试的过程包括如下步骤：

启动引风机、送风机和一次风机，炉膛负压维持在-100±50Pa，将一、二次风及燃尽风挡板开度不变，保持其风速为计算的冷态模化风速，燃尽风垂直方向置于零位，水平方向反切一定角度，测试锅炉炉膛出口截面处上、中、下三层气流速度，并进行气流均匀性分析。

所述的对锅炉出口烟气速度偏差测试的主要步骤包括：

(1)启动引风机、送风机和一次风机；

(2)炉膛负压稳定至-100±50Pa，调整一、二次风及燃尽风至冷态模化风速；

(3)通过延长杆控制热线风速仪测试锅炉炉膛出口截面处气流速度，分上、中、下三层测量，每层水平方向间隔1米进行测量；

(4)检查炉膛出口气流均匀性以及大小情况，计算炉膛出口烟气速度的偏差，锅炉炉膛出口烟气速度偏差用速度偏差比来反应，即

E为速度偏差比；V_R为水平烟道右侧的平均速度，m/s；V_L为水平烟道左侧的平均速度，m/s。

速度偏差比反应的是水平烟道左右两侧平均速度场的偏差程度，但无法反应局部速度的偏差情况，无法预测由于局部高速高温气流导致超温爆管事故发生的具体区域部位，因此，采用速度不均匀系数来反应局部最大速度偏差情况，即：

M为速度不均匀系数，V_i为水平烟道每一点的平均速度，m/s；V_m为水平烟道的平均速度，m/s。

本发明的有益效果：

本发明是计算流场处于自模化区时一、二次风及燃尽风的模化风速、对所述锅炉不投燃尽风时炉膛出口烟气速度偏差进行测试、对所述锅炉投入燃尽风且燃尽风水平垂直方向均置零位时烟气速度偏差进行测试、对所述锅炉投入燃尽风且燃尽风下摆时烟气速度偏差进行测试、对所述锅炉投入燃尽风且燃尽风反切时烟气速度偏差进行测试，结合计算的一、二次风及燃尽风的冷态模化风速，所述锅炉不投燃尽风、投入燃尽风且燃尽风水平垂直方向均置零位、投入燃尽风且燃尽风下摆和投入燃尽风且燃尽风反切时烟气速度偏差测试结果，获取燃尽风对双切圆锅炉炉膛出口烟气速度偏差影响规律，由于这种方法是一种针对双切圆燃煤电站锅炉冷态现场试验方法，不改变锅炉原有结构，可为同类型机组燃尽风减轻左右两侧烟速偏差问题提供依据，为机组热态燃烧调整奠定基础。

附图说明

图1为本发明的燃尽风减轻双切圆锅炉炉膛出口烟气速度偏差方法实施例的流程图。

图2为具体应用示例中锅炉不投燃尽风时炉膛出口速度分布图。

图3为具体应用示例中锅炉不投燃尽风时炉膛出口速度不均匀系数分布图。

图4为具体应用示例中锅炉投入燃尽风且燃尽风水平垂直方向均置零位时炉膛出口速度分布图。

图5为具体应用示例中锅炉投入燃尽风且燃尽风水平垂直方向均置零位时炉膛出口速度不均匀系数分布图。

图6为具体应用示例中锅炉投入燃尽风且燃尽风下摆30°时炉膛出口烟气速度分布图。

图7为具体应用示例中锅炉投入燃尽风且燃尽风下摆30°时炉膛出口速度不均匀系数分布图。

图8为具体应用示例中锅炉投入燃尽风且燃尽风反切10°时炉膛出口烟气速度分布图。

图9为具体应用示例中锅炉投入燃尽风且燃尽风反切10°时炉膛出口速度不均匀系数分布图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，为燃尽风减轻双切圆锅炉炉膛出口烟气速度偏差方法实施例的流程图；燃尽风减轻双切圆锅炉炉膛出口烟气偏差方法主要包括如下步骤：

步骤S101：计算流场处于自模化区时的一、二次风及燃尽风的模化风速；

计算冷态自模化区时一二次风及燃尽风的模化风速主要包括：

(1)利用自模化区时冷态与热态一二次风动量比相等，进行公式化简：

即

因为，(m_1air+m_1coal)w_1air＝(ρ_1airD_1airw_1air+m_1coal)w_1air

所以，

又因为在冷态模化条件下和热态实际工况下，燃烧器几何相似，

所以有：

在冷态模化区时，一次风温度和二次风温度相等，

所以有：

和

其中：m_1M为冷态试验条件下一次风质量流量，kg/s；

m_2M为冷态试验条件下二次风质量流量，kg/s；

m_1air为热态工况下一次风质量流量，kg/s；

m_1coal为热态工况下一次风携带的煤粉质量流量，kg/s；

m_2air为热态工况下二次风质量流量，kg/s；

w_1M为冷态试验条件下一次风速度，m/s；

w_2M为冷态试验条件下二次风速度，m/s；

w_2air为热态工况下二次风速度，m/s；

k为考虑一次风流速与煤粉流速不同的系数，近似取0.8；

u为一次风管内煤粉的质量浓度，kg/kg；

D_1air为热态时一次风喷口的截面积，m²；

D_2air为热态时二次风喷口的截面积，m²；

D_1M为冷态时一次风喷口的截面积，m²；

D_2M为冷态时二次风喷口的截面积，m²；

ρ_1air为热态工况下一次风密度，kg/m³；

ρ_2air为热态工况下二次风密度，kg/m³；

ρ_1M为冷态工况下一次风密度，kg/m³；

ρ_2M为冷态工况下二次风密度，kg/m³；

T_1air为热态工况下一次风温度，K；

T_2air为热态工况下二次风温度，K；

T_1M为冷态工况下一次风温度，K；

T_2M为冷态工况下二次风温度，K；

将以上式子带入自模化区时冷态与热态一、二次风动量比相等公式中进行化简，可得出一二次风比率在冷态与热态时的关系，即

(2)根据冷态模化与热态工况二次风雷诺数相等，即

计算冷态模化条件下的二次风速，即

并带入动量比相等式求得模化条件下一次风速；

其中：γ_2M为冷态二次风运动粘度，m²/s；

γ_2air为热态二次风运动粘度m²/s；

L_2M为冷态二次风门定性尺寸，m；

L_2air为热态二次风门定性尺寸，m；

(3)根据以上计算公式可重复计算燃尽风的模化风速。

步骤S102：锅炉不投燃尽风时炉膛出口烟气速度偏差测试；

对锅炉不投燃尽风时炉膛出口烟气速度偏差测试的主要步骤包括：

(1)启动引风机、送风机和一次风机；

(2)炉膛负压稳定至-100±50Pa，调整一、二次风至计算的冷态模化风速，燃尽风挡板关闭，不投燃尽风；

(3)通过延长杆控制热线风速仪测试锅炉炉膛出口截面处气流速度，分上、中、下三层测量，每层水平方向间隔1米进行测量；

(4)检查炉膛出口气流均匀性以及大小情况，根据速度偏差比

来反应出口气流左右分布均匀性，E为速度偏差比；V_R为水平烟道右侧的平均速度，m/s；V_L为水平烟道左侧的平均速度，m/s。采用速度不均匀系数来反应局部最大速度偏差情况，即：

M为速度不均匀系数，V_i为水平烟道每一点的平均速度，m/s；V_m为水平烟道的平均速度，m/s。

步骤S103：锅炉投入燃尽风且燃尽风水平垂直方向均置零位时烟气速度偏差测试；

由于已经对锅炉不投燃尽风时炉膛出口烟气速度偏差进行了测试，在测试投入燃尽风且燃尽风水平垂直方向均置零位时，直接开启燃尽风挡板，调整一、二次风及燃尽风风速为计算冷态模化风速，再通过延长杆控制热线风速仪测试锅炉炉膛出口截面上、中、下三层处气流速度，并进行计算分析速度偏差比E和速度不均匀系数M；

步骤S104：锅炉投入燃尽风且燃尽风下摆时烟气速度偏差测试；

燃尽风下摆时能够与旋转向上的烟气产生扰动混合作用，能够减缓烟气切向力，增加炉膛出口烟气流动均匀性。由于已经对锅炉投入燃尽风且燃尽风水平垂直方向均置零位时烟气速度偏差进行了测试，测试锅炉投入燃尽风且燃尽风下摆时的烟气偏差时，将一二次风及燃尽风挡板开度不变，保持其风速为计算的冷态模化风速，使燃尽风挡板下摆一定角度，继续通过热线风速仪测试锅炉炉膛出口截面上、中、下三层处气流速度，并进行计算分析速度偏差比E和速度不均匀系数M；

步骤S105：锅炉投入燃尽风且燃尽风反切时烟气速度偏差测试；

在燃尽风反切时能够与上升气流相互碰撞，扰乱原有气流方向，起到一定的消旋作用。由于已经对锅炉投入燃尽风且燃尽风下摆时烟气速度偏差进行了测试，测试锅炉投入燃尽风且燃尽风反切时的烟气速度偏差时，将一、二次风及燃尽风挡板开度不变，保持其风速为计算的冷态模化风速，燃尽风垂直方向置于零位，水平方向反切一定角度，待稳定后继续通过热线风速仪测试锅炉炉膛出口截面上、中、下三层处气流速度，并进行计算分析速度偏差比E和速度不均匀系数M；

步骤S106：结合所述流场处于自模化区时一二次风及燃尽风的风速计算结果、不投燃尽风时锅炉出口烟气速度偏差测试结果、投入燃尽风且燃尽风水平垂直方向均置零位时烟气速度偏差测试结果、投入燃尽风且燃尽风下摆时烟气速度偏差测试结果和投入燃尽风且燃尽风反切时烟气速度偏差测试结果，获取燃尽风对双切圆锅炉炉膛出口烟气速度偏差影响规律。

下面通过一具体实施例阐述本发明的应用过程。

在本具体实施例中，试验对象是国电浙能宁东发电有限公司2×1000MW机组锅炉，该锅炉型号为HG-3239/29.3-YM5型，属于超超临界锅炉，其采用中速磨冷一次风机、正压直吹式制粉系统、负压炉膛、平衡通风制粉、低NO_X主燃烧器和高位燃尽风分级燃烧技术、反向双四角切圆燃烧方式。每炉配6台中速磨，均布置在炉膛左侧，在Boiler maximum continuerate(锅炉最大连续蒸发量)工况下5台运行1台备用；其燃烧器采用前后墙布置，共计8只，前后墙各布置4只燃烧器，在炉膛内部形成反向双四角切圆。锅炉一、二次风及炉膛主要参数如表1所示，煤质分析如表2所示。

表1一二次风及炉膛在BMCR工况下的主要参数

表2燃煤及灰分特性分析表

主燃烧器采用传统的大风箱结构，由隔板将大风箱分隔成若干风室，在各风室的出口处布置数量不等的燃烧器喷嘴，主燃烧器分为两组：上部煤粉燃烧器有空气风室9个，煤粉风室3个；下部煤粉燃烧器有空气风室7个，煤粉风室3个。燃尽风燃烧器分两组共计6个风室。每个燃尽风风室布置两个喷嘴，燃尽风各喷口可各自做±10°水平摆动和±30°垂直摆动。该锅炉燃尽风取自二次风箱，在BMCR工况时，燃尽风速同二次风速一致，均为50m/s。

该锅炉烟气依次流经上炉膛的分隔屏过热器、末级过热器、末级再热器和尾部转向室，再进入用分隔墙分成的前、后二个尾部烟道竖井，在前竖井中烟气流经低温再热器和前级省煤器，另一部分烟气则流经低温过热器和后级省煤器，在前、后二个分竖井出口布置了烟气分配挡板以调节流经前、后分竖井的烟气量，从而达到调节再热器汽温的目的。烟气流经分配挡板后通过连接烟道和回转式空气预热器排往电气除尘器和引风机。

目的及意义：

燃尽风减轻双切圆锅炉炉膛出口烟气速度偏差主要是利用锅炉冷态模化原理，保持冷态气流结构与热态气流分布结构的相似性，通过燃尽风的调整减缓残余旋转，减少烟气速度偏差，在冷态下更直观的观察锅炉出口截面气流的分布是否良好，为机组热态运行、燃烧调整奠定基础。

燃尽风减轻双切圆锅炉炉膛出口烟气速度偏差主要项目如下：

(1)计算流场处于自模化区时的一、二次风及燃尽风的风速；

(2)锅炉不投燃尽风时炉膛出口烟气速度偏差测试；

(3)锅炉投入燃尽风且燃尽风水平垂直方向均置零位时烟气速度偏差测试；

(4)锅炉投入燃尽风且燃尽风下摆时烟气速度偏差测试；

(5)锅炉投入燃尽风且燃尽风反切时烟气速度偏差测试；

(6)分析比较测试结果，获取燃尽风对双切圆锅炉出口烟气速度偏差影响规律。

数据处理方法：

锅炉炉膛出口烟气速度偏差用速度偏差比来反应，

即：

其中：E为速度偏差比；

V_R为水平烟道右侧的平均速度，m/s；

V_L为水平烟道左侧的平均速度，m/s。

速度偏差比反应的是水平烟道左右两侧平均速度场的偏差程度，但无法反应局部速度的偏差情况，无法预测由于局部高速高温气流导致超温爆管事故发生的具体区域部位，采用速度不均匀系数来反应局部最大速度偏差情况，

即：

其中：M为速度不均匀系数；

V_i为水平烟道每一点的平均速度，m/s；

V_m为水平烟道的平均速度，m/s。

结果分析与讨论：

(1)流场处于自模化区时的一、二次风及燃尽风的模化风速计算

在冷态模化试验时，可根据动量比计算出冷态条件下一、二次风及燃尽风的风速，即模化风速，然后根据模化风速进行气流结构的测量判断，并与热态工况的气流结构进行比较分析，从而为指导锅炉实际运行提供依据。冷态时一次风的动量只有一次风一部分，而在实际运行过程中，一次风动量由一次风和煤粉的动量两部分组成，所以一次风、二次风动量比为：

即

其中：m_1M为冷态条件下一次风质量流量，kg/s；

m_2M为冷态条件下二次风质量流量，kg/s；

m_1air为热态工况下一次风质量流量，kg/s；

m_1coal为热态工况下一次风携带的煤粉质量流量，kg/s；

m_2air为热态工况下二次风质量流量，kg/s；

w_1M为冷态条件下一次风速度，m/s；

w_2M为冷态条件下二次风速度，m/s；

w_2air为热态工况下二次风速度，m/s；

式中热态工况一次风动量可化简为：

(m_1air+m_1coal)w_1air＝(ρ_1airD_1airw_1air+m_1coal)w_1air

其中：ρ_1air为BMCR工况下一次风密度，kg/m³；

D_1air为一次风喷口的截面积，m²；

k为考虑一次风流速与煤粉流速不同的系数，近似取0.8；

u为一次风管内煤粉的质量浓度，kg/kg；

根据表1可知该锅炉单台磨煤机计算通风量为145.19t/h，单台磨煤机的密封风量为7.245t/h，磨煤机出力为94.89t/h，则一次风管内煤粉的质量浓度为：

由于在冷态模化条件下和热态实际工况下，燃烧器几何相似，所以有：

在冷态模化试验时，一次风温度和二次风的温度相等，都为实际环境温度，所以有：

和

D_1M为冷态时一次风喷口的截面积，m²；D_2M为冷态时二次风喷口的截面积，m²；ρ_1air为热态工况下一次风密度，kg/m³；ρ_2air为热态工况下二次风密度，kg/m³；ρ_1M为冷态工况下一次风密度，kg/m³；ρ_2M为冷态工况下二次风密度，kg/m³；T_1air为热态工况下一次风温度，K；T_2air为热态工况下二次风温度，K；T_1M为冷态工况下一次风温度，K；T_2M为冷态工况下二次风温度，K。

将以上式子进行化简为：

根据冷态模化与热态工况二次风雷诺数相等，即

计算冷态模化条件下的二次风速，即

并带入动量比相等式计算模化条件下一次风速，γ_2M为冷态二次风运动粘度，m²/s；γ_2air为热态二次风运动粘度m²/s；L_2M为冷态二次风门定性尺寸，m；L_2air为热态二次风门定性尺寸，m。

依据表1数据，计算得到一次风冷态模化风速为19.98m/s，二次风冷态模化风速为22.74m/s，燃尽风冷态模化风速为22.74m/s。

(2)锅炉不投燃尽风时炉膛出口烟气速度偏差测试

启动引风机、送风机和一次风机，炉膛负压维持在-110Pa，调整一、二次风至计算的冷态模化风速，燃尽风挡板全部关闭，此时二次风箱差压为5Kpa，总风量为2261t/h，通过热线风速仪测试锅炉炉膛出口截面处分上、中、下三层测量气流速度，每层水平方向间隔1米进行测试，再根据速度偏差比

和速度不均匀系数

进行炉膛出口气流均匀性检查，式中V_R为水平烟道右侧的平均速度，m/s；V_L为水平烟道左侧的平均速度，m/s；V_i为水平烟道每一点的平均速度，m/s；V_m为水平烟道的平均速度，m/s，结果如图2和图3所示。

(3)锅炉投入燃尽风且燃尽风水平垂直方向均置零位时烟气速度偏差测试

由于已经对锅炉不投燃尽风时炉膛出口烟气速度偏差进行了测试，不需要停风机可直接进行下一步测试，在测试投入燃尽风且燃尽风水平垂直方向均置零位时，直接开启燃尽风挡板，调整一、二次风及燃尽风为计算冷态模化风速，此时二次风箱差压为5Kpa，总风量为2754t/h，通过热线风速仪测试锅炉炉膛出口截面上、中、下三层处气流速度，每层水平方向间隔1米进行测试，并进行分析速度偏差比E和速度不均匀系数M，结果如图4和图5所示。

(4)锅炉投入燃尽风且燃尽风下摆30°时烟气速度偏差测试

由于已经对锅炉投入燃尽风且燃尽风水平垂直方向均置零位时烟气速度偏差进行了测试，测试锅炉投入燃尽风且燃尽风下摆30°时的炉膛出口烟气偏差时，将一二次风及燃尽风挡板开度不变，保持其风速为模化风速，使燃尽风挡板下摆30°，通过热线风速仪测试锅炉炉膛出口截面上、中、下三层处气流速度，每层水平方向间隔1米进行测试，并进行计算分析速度偏差比E和速度不均匀系数M，结果如图6和图7所示。

(5)锅炉投入燃尽风且燃尽风反切10°时烟气速度偏差测试

在燃尽风反切时能够与上升气流相互碰撞，扰乱原有气流方向，起到一定的消旋作用。由于已经对锅炉投入燃尽风且燃尽风下摆时烟气速度偏差进行了测试，测试锅炉投入燃尽风且燃尽风反切10°时的烟气速度偏差时，将一二次风及燃尽风挡板开度不变，保持其风速为计算的冷态模化风速，将燃尽风挡板上下摆动至零位，左右反切10°，待稳定后通过热线风速仪测试锅炉炉膛出口截面上、中、下三层处气流速度，每层水平方向间隔1米进行测试，并进行计算分析速度偏差比E和速度不均匀系数M，测试结果如图8和图9所示。

(6)结合测试结果，分析燃尽风对双切圆锅炉炉膛出口烟气速度偏差影响规律。

锅炉不投燃尽风时炉膛出口烟气速度比为1.05，投入燃尽风且燃尽风水平垂直方向均置零位时速度偏差比为1.06，燃尽风下摆30°时速度偏差比为1.04，而燃尽风反切10°时速度偏差比为1.02且最小，说明燃尽风反切时能够很好的减轻双切圆锅炉炉膛出口烟速偏差。

图2、4、6、8分别为不投燃尽风、投入燃尽风且燃尽风水平垂直方向均置零位、燃尽风下摆30°和燃尽风反切10°时锅炉炉膛出口截面的烟气速度分布图，横坐标为炉膛的相对宽度，纵坐标为测得每一点的速度，根据速度分布可知，炉膛出口截面竖直方向速度呈现上层速度最高，下层速度逐渐下降的趋势，这是气流经过折焰角时，产生由前墙到炉后上方的切向速度，使得上层速度增大，下层速度减小，但过热器跟再热器蒸汽介质流向沿垂直方向，所以水平烟道上下烟速偏差不影响左右蒸汽温度偏差。

水平方向速度分布总体上较为均匀，但炉膛左侧跟右侧速度大于中间部位，右侧与左侧气流分布呈对称分布，总体上风速呈现“M”型分布，风速偏差较小。这是对于炉左、炉右气流，由于其切向速度指向炉后，与炉膛出口烟气的流向相同，气流进入屏区上升很短的距离就进入到炉膛出口，即发生气流的“短路”现象，烟气流动过程阻力小，这样靠近炉左、炉右墙的烟气速度明显大于中间区域的速度，且炉左、炉右靠炉墙处未设置分隔屏，进而造成靠近炉墙区域速度更大，在炉子中间区域，由于其方向与炉膛出口烟气流动方向相反，整个流动过程中阻力较大，所以其速度相比周围区域稍低一些。

图3、5、7、9分别为不投燃尽风、投入燃尽风且燃尽风水平垂直方向均置零位、燃尽风下摆30°和燃尽风反切10°时炉膛出口速度不均匀系数，在燃尽风未投时炉膛出口速度最大不均匀系数为1.32，燃尽风投入且水平垂直方向均置零位时最大不均匀系数为1.38，燃尽风下摆30°时最大不均匀系数为1.26，燃尽风反切10°时最大不均匀系数为1.20，说明投入燃尽风且燃尽风水平垂直方向均置零位时其射流方向跟一二次风方向相同，此时燃尽风的投入只能加剧射流偏转，不能起到消旋的作用，在燃尽风下摆时能够与上升气流相互碰撞，扰乱原有气流方向，起到一定的消旋作用，在燃尽风反切10°时消旋作用最强，对于减少烟速偏差最为明显。

以上所述实施例，只是为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种基于燃尽风减轻双切圆锅炉炉膛出口烟气速度偏差的方法，其特征在于，包括以下步骤；

计算流场处于自模化区时的一、二次风及燃尽风的模化风速；

锅炉不投燃尽风时炉膛出口烟气速度偏差测试；

锅炉投入燃尽风且燃尽风水平垂直方向均置零位时烟气速度偏差测试；

锅炉投入燃尽风且燃尽风下摆时烟气速度偏差测试；

锅炉投入燃尽风且燃尽风反切时烟气速度偏差测试；

结合所述流场处于自模化区时一二次风及燃尽风的风速计算结果、不投燃尽风时炉膛出口烟气速度偏差测试结果、投入燃尽风且燃尽风水平垂直方向均置零位时烟气速度偏差测试结果、投入燃尽风且燃尽风下摆时烟气速度偏差测试结果和投入燃尽风且燃尽风反切时烟气速度偏差测试结果，获取燃尽风对双切圆锅炉炉膛出口烟气速度偏差影响规律。

2.根据权利要求1所述的一种基于燃尽风减轻双切圆锅炉炉膛出口烟气速度偏差的方法，其特征在于，所述的计算流场处于自模化区时的一、二次风及燃尽风的模化风速的过程包括如下步骤：

利用自模化区时冷态与热态一二次风动量比相等进行化简，得出一二次风比率在冷态与热态时的关系，再根据二次风在冷态模化与热态工况雷诺数相等，计算冷态模化条件下的二次风速，并带入动量比相等式求得模化条件下的一次风速和燃尽风速。

3.根据权利要求1所述的一种基于燃尽风减轻双切圆锅炉炉膛出口烟气速度偏差的方法，其特征在于，所述的流场处于自模化区时一、二次风及燃尽风模化风速的计算步骤包括：利用自模化区时冷态与热态一二次风动量比相等，即

进行化简，得出一二次风比率在冷态与热态时的关系，即

再根据二次风在冷态模化与热态工况雷诺数相等，即

计算冷态模化条件下的二次风速，并带入动量比相等式求得模化条件下的一次风速；式中：m_1M为冷态条件下一次风质量流量，kg/s；m_2M为冷态条件下二次风质量流量，kg/s；m_1air为热态工况下一次风质量流量，kg/s；m_1coal为热态工况下一次风携带的煤粉质量流量，kg/s；m_2air为热态工况下二次风质量流量，kg/s；w_1M为冷态条件下一次风速度，m/s；w_2M为冷态条件下二次风速度，m/s；w_2air为热态工况下二次风速度，m/s；u为一次风管内煤粉的质量浓度，kg/kg，k为考虑一次风流速与煤粉流速不同的系数，γ_2M为冷态条件下二次风的运动粘度，m²/s，γ_2air为热态条件下二次风的运动粘度，m²/s。

4.根据权利要求1所述的一种基于燃尽风减轻双切圆锅炉炉膛出口烟气速度偏差的方法，其特征在于，所述锅炉不投燃尽风时炉膛出口烟气速度偏差测试的过程包括如下步骤：

启动引风机、送风机和一次风机，炉膛负压维持在-100±50Pa，调整一、二次风至冷态模化风速，燃尽风挡板全部关闭，测试锅炉炉膛出口截面处上、中、下三层气流速度，并进行气流均匀性分析。

5.根据权利要求1所述的一种基于燃尽风减轻双切圆锅炉炉膛出口烟气速度偏差的方法，其特征在于，所述锅炉投入燃尽风且燃尽风水平垂直方向均置零位时烟气速度偏差测试的过程包括如下步骤：

启动引风机、送风机和一次风机，炉膛负压维持在-100±50Pa，开启燃尽风挡板，调整一、二次风及燃尽风至模化风速，测试锅炉炉膛出口截面处上、中、下三层气流速度，并进行气流均匀性分析。

6.根据权利要求1所述的一种基于燃尽风减轻双切圆锅炉炉膛出口烟气速度偏差的方法，其特征在于，所述锅炉投入燃尽风且燃尽风下摆时烟气速度偏差测试的过程包括如下步骤：

启动引风机、送风机和一次风机，炉膛负压维持在-100±50Pa，将一二次风及燃尽风挡板开度不变，保持其风速为计算的冷态模化风速，使燃尽风挡板下摆一定角度，测试锅炉炉膛出口截面处上、中、下三层气流速度，并进行气流均匀性分析。

7.根据权利要求1所述的一种基于燃尽风减轻双切圆锅炉炉膛出口烟气速度偏差的方法，其特征在于，所述锅炉投入燃尽风且燃尽风反切时烟气速度偏差测试的过程包括如下步骤：

启动引风机、送风机和一次风机，炉膛负压维持在-100±50Pa，将一、二次风及燃尽风挡板开度不变，保持其风速为计算的冷态模化风速，燃尽风垂直方向置于零位，水平方向反切一定角度，测试锅炉炉膛出口截面处上、中、下三层气流速度，并进行气流均匀性分析。

8.根据权利要求1所述的一种基于燃尽风减轻双切圆锅炉炉膛出口烟气速度偏差的方法，其特征在于，所述的对锅炉出口烟气速度偏差测试的主要步骤包括：

(1)启动引风机、送风机和一次风机；

(2)炉膛负压稳定至-100±50Pa，调整一、二次风及燃尽风至冷态模化风速；

(3)通过延长杆控制热线风速仪测试锅炉炉膛出口截面处气流速度，分上、中、下三层测量，每层水平方向间隔1米进行测量；

(4)检查炉膛出口气流均匀性以及大小情况，计算炉膛出口烟气速度的偏差，锅炉炉膛出口烟气速度偏差用速度偏差比来反应，即

E为速度偏差比；V_R为水平烟道右侧的平均速度，m/s；V_L为水平烟道左侧的平均速度，m/s。

速度偏差比反应的是水平烟道左右两侧平均速度场的偏差程度，但无法反应局部速度的偏差情况，无法预测由于局部高速高温气流导致超温爆管事故发生的具体区域部位，因此，采用速度不均匀系数来反应局部最大速度偏差情况，即：

M为速度不均匀系数，V_i为水平烟道每一点的平均速度，m/s；V_m为水平烟道的平均速度，m/s。

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