，

(1. 湖南化工职业技术学院，湖南 株洲 412004；

2. 中南大学 能源科学与工程学院，长沙 410083)

0 引 言

锅炉冷态性能试验是电站锅炉运行调整的依据和重要手段，它对了解锅炉的实际运行特性，保持燃料高效燃烧，保证锅炉运行的安全性和经济性有着重要的意义。某公司热电厂的WGZ170/9.8-3型燃煤锅炉，自投产运行以来，曾先后出现水冷壁严重的高温腐蚀、水冷壁结焦、热效率低、无油助燃低稳燃负荷相对过高等情况，当煤种变化，锅炉在低负荷运行时，不能正常运行，并时常发生熄火，严重影响了锅炉的安全、经济运行，因此决定对锅炉燃烧器及燃烧系统等进行改造。根据国家电力行业标准及有关规程要求，在点火试运行前对锅炉进行了冷态试验[1-2]。通过冷态试验，了解了风门挡板的开度-流量特性，掌握了该锅炉的主气流切圆的大小、位置以及炉内气流分布情况及冷态炉内气流的流动规律，特别是对各二次小风门、送风机、引风机的挡板进行挡板特性测试[3-6]，对锅炉运行参数进行调整,保证锅炉炉膛四角一、二次风风速、风量的匹配均匀合理，四角煤粉射流相互撞击点燃，炉内形成稳定的旋转上升火焰气流[7-8]，在炉膛中建立起良好的空气动力工况[9]，降低NOx排放量[10-13]，提升低负荷稳燃能力，为锅炉热态运行调试提供了参考依据与安全保障。

1 锅炉概况

文中的WGZ170/9.8-3型燃煤锅炉属于中温中压、单汽包自然循环锅炉，∏型布置的固态排渣煤粉炉，炉膛内膜式水冷壁。锅炉采用直流煤粉燃烧器，正四角切向布置，锅炉设计燃用贫煤，制粉系统用钢球磨中间仓储式热风送粉。采用均等配风燃烧器，分六层布置，布置形式为“321212”，即最上一层为三次风，一二次风相间布置，锅炉配有送风机2台，引风机2台。

1.1 锅炉主要设计参数

锅炉的额定蒸发量(MCR): 170 t/h。

过热蒸汽温度: 540 ℃。

过热蒸汽压力: 9.8 MPa。

给水温度：215 ℃。；

冷空气温度：30 ℃。

排烟温度：145 ℃。

锅炉热效率: 90.5%。

1.2 燃料特性

锅炉的燃料为贫煤，锅炉设计的燃料特性见表1。

表1 锅炉设计的燃料特性

2 冷态试验分析与调整

2.1 送、引风机挡板特性试验

在进行送风机挡板特性试验前，按相关要求和标准在送风机出口风道的直段上开直径为30 mm的测孔。按操作规程先后启动引风机和送风机，送风机进口静压为大气压，通过调节引风机调节挡板开度，始终维持炉膛内负压在-20～-50 Pa之间。采用1.8 m长的标准型皮托管、电子微压计和热线风速仪进行测量，测出风门挡板在0%、20%、40%、60%、80%、100%开度下风道内的速度大小。在甲(1#)、乙(2#)两台送风机挡板特性曲线如图1和图2所示。

图1 送风机挡板特性曲线

图2 引风机挡板特性曲线

从图1、图2可知：送风机、两台引风机的挡板特性曲线工作基本正常，但甲送风机挡板特性要好于乙送风机挡板特性；乙送风机在大挡板开度时，风机流量偏小；2台风机挡板全关时，出口风道内仍有一定风速。据估算，在满负荷下(170 t/h)，冷态风量约为150 000 Nm3/h。考虑甲乙送风机性能的区别及实际运行情况，并留有一定的富余量，送风机运行时，甲送风机挡板开度在40%左右、乙送风机在40%～45%左右，可较好的满足运行要求；其它负荷下按比例调节风机挡板开度。

2.2 二次风门挡板特性试验

进行二次风门挡板特性试验时，送风机挡板开度为45%，出口压力为1.5 kPa左右，引风机开约50%，维持炉膛内负压在-30～-40 Pa左右。采用Test-342型热线风速仪，在二次风门挡板开度分别为0%、25%、50%、75%、100%条件下，各自对应测得二次风管内及二次风喷口的速度，得到挡板开度与喷口速度的关系曲线如图3和图4所示。

图3 上层二次风风门挡板开度与喷口速度的关系

图4 下二次风风门挡板开度与喷口速度的关系

从图3、图4可以看出：二次风门的挡板特性曲线基本正常，各风门调节灵活。关于上层二次风口，4#角上二次风口挡板安装反了，指示值与调节过程刚好相反，且最大开度时达不到模拟流速，建议查明原因修好；1#角出口风速小，达不到设计风速，最大冷态模拟流速仅为7.5 m/s，达不到冷态模拟19.8 m/s速度要求，建议改造；2#二次风门全关后喷口仍有较高速度(>9 m/s)，不能关严。下层二次风口，各挡板特性基本正常，但各角基本不能关严，所有二次风门全关时都有2 m/s以上的速度， 2#角流速达到5.4 m/s，在运行中调节时应当注意。在满负荷下(170 t/h)，运行中二次风门挡板开度按表2进行调节。

表2 二次风门挡板的开度(%)

2.3 一次风门挡板特性试验

燃烧器的一次风设计速度为24.7 m/s，设计热风温度为274 ℃，考虑试验期间的气温为7 ℃，计算选定冷态试验的一次风速度为12.6 m/s。通过调节送风机、引风机挡板开度，维持炉内负压在-30 Pa左右。利用Test-342型热线风速仪测出各一次风门挡板在0%、25%、50%、75%、100%开度下分别对应的一次风管内风的速度，挡板开度与管内速度关系表与曲线如图5所示。试验结果表明，一次风各管风速基本正常，5#管风速略偏小。根据模拟情况，综合考虑各种因素，在满负荷下(170 t/h)，运行中一次风门挡板开度建议按表3进行调节。其它负荷下按比例调节风机挡板开度。

图5 一次风管挡板开度与管内风速的关系

表3 一次风门挡板的建议开度(%)

2.4 炉内冷态模拟试验

燃烧器的二次风设计速度为45 m/s，设计热风温度为366 ℃，考虑试验期间的气温为7 ℃，计算选定模拟的二次风速度为19.8 m/s。通过调节送风机、引风机挡板开度，维持炉内负压在-30 Pa左右，送风机挡板开度为50%左右。根据各二次小风门挡板特性曲线，将喷口二次风速度调节到模拟值，记录下各挡板及风门的开度值，待稳定后进行冷态工况模拟试验，在炉膛内的上下一次风燃烧器处，利用热球风速仪等测量仪器测得各点速度，并绘出了相应的速度玖瑰图如图6所示，然后进行飘带示踪，结果如图7所示。

图6 燃烧器截面炉内速度玖瑰图

图7 中层、下层处炉内飘带示综图

从图6玫瑰图及炉内飘带示踪图图7可以看出，燃烧器附近截面切圆大约为4.7 m，比假想切圆直径放大了大约9～10倍，切圆位置和大小适中，符合设计的切圆要求，炉内空气流场较好。

3 结束语

(1)通过送、引风机挡板特性试验表明：送风机、两台引风机的挡板特性曲线基本正常，送风机挡板开度在40%左右、两台引风机并联运行挡板各开45%左右较为适宜，为热态运行时调节送、引风机挡板开度提供依据，特别是有利于低负荷时进行送、引风机的配合。

(2)进行二次风门、一次风门的挡板试验，掌握各风门挡板特性，风门挡板开度与喷口速度(或流量)之间的关系，最大开度时达不到模拟流速设计风速，为锅炉热态运行时，燃烧系统进行合理配风提供依据；

(3)通过计算选定模拟的二次风速度为19.8 m/s，调节送风机、引风机挡板开度，维持炉内负压在-30 Pa左右，送风机挡板开度为50%左右，冷态下对炉内空气动力场进行了飘带试验和数值模拟,结果表明各燃烧器的安装角符合设计要求，切圆位置和大小适中，炉内空气流场较好。

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