周明 焦世超

(华电渠东发电有限公司,河南新乡 453000)

一次风粉均匀性方案的研究

周明 焦世超

(华电渠东发电有限公司,河南新乡 453000)

四角切圆燃烧过程中,风粉配平是影响锅炉燃烧稳定性的总要因素。其中一次风粉的配平更是风粉配平的重中之重。无论是直吹式制粉系统或是中贮式制粉系统,同层4 个角的粉量由同一台磨煤机或4 个给粉机供给,由于切圆燃烧锅炉4 个角到直吹式制粉系统分离器或中贮式制粉系统给粉平台的距离不同,4 根一次风管道长短和弯头多少不同,阻力也不同。同时由于影响一次风粉失衡的原因也很多,主要是介绍影响一次风粉失衡的原因,分析一下解决失衡的原因。

管道 一次风粉失衡 粗粉

1 绪论

目前在国内的四角切圆燃烧锅炉,其烟温烟道的分布严重影响锅炉的稳定性运行。影响烟气分布不均的原因很多,其中一个主要影响因素就是四角燃烧器的四角一次风粉的；供入偏差(四角风粉偏差) ,即从锅炉各个角供入炉内的实际粉量和风量与其四角平均粉量和风量之间的偏差。一次风粉均匀性包括两方面:一是同层各角一次风管的风量(风速)均匀；二是同层各燃烧器的风粉成比例。

影响一次风粉分布不均匀的原因是多种多样的,以下是介绍根据影响部位的不同介绍解决一次风粉不均的方法。

2 阻力型分布不均

同一层四角燃烧器的四个一次风粉管道是由同一台磨煤机提供煤粉,一次风总管经煤粉分配器分出四条一次风粉管到达各角的燃烧器。对于并联管路各个支管压降总是想等的,即:

其中 R1, Gi, Δpi,分别为并联管路各个支管的管道阻力、各支管的流量、各支管的压降。

有上三式可知,各角燃烧器的一次风粉是否均匀,首先就要考虑然并联管的阻力是否达到平衡。由于管道的空间布置不可能达到尽善尽美的局面,并联管的阻力差别有时会达到单根管总阻力的1/3。目前,一般采用节流元件进行管道阻力的平衡。所以电站锅炉并联送粉管道的阻力均衡是管道安全运行及炉内优良燃烧的重要保证。

2.1 管道的摩擦阻力计算

在制粉系统中煤粉在管内主要由水平(包括倾斜)、垂直管和弯管三种管道形式组成。由于煤粉在各个管道内受力情况的不同,所以在管道内部分布情况也不尽相同。

(1)垂直管道:管中心煤粉浓度低,管壁四周浓度高。

(2)水平管道:管底浓度高而且颗粒粗,水平管道上部每份浓度低,而且煤粉颗粒很细。

其中: λ0, λμ分别为纯空气和风粉流的摩擦阻力系数；De管道的当量直径,m； ρ0纯空气的密度；L为管道的长度； μ为煤粉浓度；K为修正因子(通常由实验得到)。

纯空气气体在管道内流动时的摩擦阻力系数0λ与流动状态(只与雷诺数大小)以及管道内壁相对粗糙度有关；含粉气体在管道内流动时的摩擦阻力系数还与气体的含粉浓度 μ及管道空间走向有关。

弯管处的局部阻力计算:

当煤粉气流流经弯管时,由于离心力的作用使煤粉密集于管道外壁处,摩擦阻力较内壁很大,由于密集煤粉间及煤粉与壁面间相互摩擦和撞击,运动内量受到损失。(适用于纯空气弯管管道阻力计算,μξ纯空气弯管管道阻力系数)(适用于风粉流动时的弯管管道阻力计算,0ξ风粉流动时的弯管管道阻力系数)

图1 节流元件结构

值得注意的是,由于一次风管的管道布置由水平管道,垂直管道,弯管三部分组成。风粉气流在三种管道中所受到的力不同,故各段的煤粉分布也各不相同。所以各个段的修正因子K也不尽相同。

2.2 截流元件的阻力计算

节流元件有固定缩孔(节流孔板)和可调缩孔(月牙形和弧形属此列)两大类。—般情况下,在垂直管道上可采用圆形节流元件；在水平管道上可采用弧形或月牙形节流元件(图1）。

节流孔板的阻力计算:

纯气体条件下,节流孔板的阻力系数与孔板的型式和节流比有关,在煤粉气流中,节流孔板的阻力系数还与煤粉浓度有关。节流孔板的阻力系数对应于未经节流时管内平均速度。

圆形节流元件

弧形节流元件和月牙形节流元件:

其中m值分别为:

弧形节流元件

月牙形节流元件:

并联一次风管的总阻力计算公式可以写成:

值得注意的是在第一项的摩擦阻力计算时,由于水平管道和垂直管道的煤粉分布状况不同,同时受力的方向情况也大不相同。故修正因子k不同。在计算管道阻力计算时,应该区分计算。

3 煤粉分配器

制粉系统并列送粉管间风粉分配不匀,除管道阻力差别而引起的分配不匀之外,还有由于分叉处固有的分配不匀造成的。磨煤机出口至各并列输粉管入口的风粉分配下均属于制粉设备本身固有的风量分配不均。减小这种分配不均,应在进入并列支管之前装设煤粉分配器、分配箱或其他分配元件,应当指出。煤粉分配器只能减小并列支管入口处的风粉分配不均。

4 粗粉分离器

粗粉分离器是燃煤电站锅炉制粉系统的关键设备之一,其性能直接影响着制粉系统及整个机组的安全和经济运行。粗粉分离器的作用,是将磨煤机磨出的煤粉依颗粒的大小进行分选,把粒度小于某粒度级的细粉合格煤粉,作为产品随干燥气流输送至煤粉分离器或直接进人炉膛而把粒度大于这一粒度级的粗颗粒不合格煤粉从气流中分离出来,并返回磨煤机重新磨制。一个性能理想的粗粉分离器,能把合格的煤粉随气流输送出,而不混入返回磨煤机的粗粉中去,无为地增加磨煤机的负荷,影响其出力,增大电耗量而且能把大于规定粒度级的不合格的煤粉分离出来并返回磨煤机重磨,而不随合格的煤粉进人炉膛,影响锅炉燃烧的稳定性,增加飞灰可燃物的含量,影响锅炉热效率。

粗粉分离器的改造是对调平一次风粉的总要措施,如果粗粉分离器的分离效果不好,不合格的煤粉随气流进入粗粉分离器出口的一次风管中,增加了煤粉中的粗大颗粒份额, 大大降低了煤粉的均匀性。由于煤粉的均匀性的降低,经过煤粉分配器的分别进入并联一次风管中。导致并联一次风粉管内一次风粉的分布不均匀。

5 结语

(1)一次风粉的分布均匀性,是在四角切圆燃烧锅炉风粉配平的主要方面,影响一次风粉均匀性的因素很多。在研究风粉失衡时,应该首先确定影响一次风粉失衡的部位,然后进行调衡。

(2)在计算一次风粉管道阻力时,现场一般是进行冷态试验,首先进行冷态调平。但是风粉气流与纯空气的气流的流动差异,在冷态条件下调平,仍然会造成较大的误差,仍有待于继续研究。

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