2023切向燃烧燃煤锅炉冷态试验导则

切向燃烧燃煤锅炉冷态试验导则前言 Ⅱ1范围 12规范性引用文件 13术语与定义 14试验前准备 24.1测试仪器 24.2试验条件 25试验项目与测试方法 25.1燃烧器及风门检查 25.2风管风速调平试验 35.3二次风门特性试验 35.4二次风门的阻力系数特性 35.5周界风速测量 35.6炉膛侧壁风速的测量 45.7炉膛出口流速分布的测量 45.8冷态燃烧切圆的测量 45.9炉膛空气动力场的示踪 55.10风量标定 56试验报告编写 5附录A（规范性附录）冷态模化风速计算 7附录B（规范性附录）数据记录表 9附录C（规范性附录）风量标定系数计算 10切向燃烧燃煤锅炉冷态试验导则范围本标准规定了切向燃烧燃煤锅炉的冷态试验方法，用于指导切向燃烧燃煤锅炉的冷态试验。本标准适用于蒸发量220t/h及以上切向燃烧燃煤锅炉。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T10184电站锅炉性能试验规程DL/T467电站磨煤机及制粉系统性能试验术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1一次风theprimaryair输送煤粉进入燃烧器的煤粉和空气的混合物，本标准中为冷态下经一次风管进入燃烧器一次风喷口的空气。3.2二次风thesecondair一次风携带的煤粉着火燃烧后用于促进煤粉燃烧而补入的热空气，本标准中为冷态下经二次风箱进燃烧器二次风喷口的空气。3.3三次风theventair从细粉分离器出来的煤粉和空气的混合物。本标准中为冷态下经排粉机送入炉膛的空气。3.4周界风surroundingair在一次风和三次风喷口四周送入的高速二次风。3.5二次风门的阻力系数Thecoefficientofresistanceofthesecondaryairvalve从二次风箱进入炉膛这一段风道的总阻力系数。3.6自模化区selfmodelingregion气流运动状态不随雷诺数Re增加而变化，当速度和雷诺数增加时，只有空间各点速度绝对值按比例增加，而其速度场图形不再变化。3.7流场相似flowfieldsimilarity在流动空间的各对应点上，表征流动的各物理量在冷热态下分别成一定比例，包括流场的几何相似、运动相似和动力相似。3.8边界条件相似Similarboundaryconditions进入炉内的各股气流之间的动量比与热态保持一致。试验前准备4.1测试仪器4.1.1试验项目测试仪器有：a)压力和压差测量仪器可采用微差压计、U型管压力计。b)风温测量仪器可采用热电偶温度计。c)动压、静压测量可采用标准型皮托管、靠背式测速管、压力计等仪器，使用靠背式测速管时，经标准皮托管标定后方可使用。d）大气压力测量可采用大气压力表。e）用水平仪、激光测距仪等仪器测量燃烧器安装角度。f)风速测量可采用风速测量仪，或者用动压、静压计算。4.1.2测试仪器应在检定或校准合格期内。4.1.3测试仪器应在试验后复校，如发现异常则修正或者舍弃所测数据。4.1.4主要测试仪器的测量误差见表1。表1主要测试仪器的最大允许误差序号项目允许误差1压力±0.25%（按满量程计）2温度±0.40%（按满量程计），或±1℃3激光测距仪±2mm4风速测量仪±(读数的1.5%+0.2)m/s4.2试验条件4.2.1试验测点按照GB/T10184的要求安装完毕。4.2.2炉内除焦完毕，无大块焦渣。4.2.3一次风机、送风机、引风机、排粉风机试转完毕，满足正常运行要求。4.2.4炉外脚手架或试验平台搭建完毕，搭建炉内脚手架或升降平台，脚手架或升降平台不影响炉内气流的流动工况。4.2.5炉内提供足够的照明设施，照明设备安装完备。4.2.6DCS风烟系统电流、风压、烟压、温度等参数显示正常。4.2.7检查一次风管和三次风管的缩孔、调门或挡板，确保其能灵活调节且调节到位；检查风量测量装置、温度、风压等测量元件，消除以上装置的缺陷，必要时更换，并吹扫使其洁净。4.2.8试验前开启排粉风机、一次风机、送风机、引风机，对风烟系统及炉膛进行吹扫2小时以上。5试验项目与测试方法5.1燃烧器及风门检查5.1.1检查燃烧器喷口是否损坏、变形，喷口及附近焦块等异物清除完毕。5.1.2用水平仪检查燃烧器一、二、三次风喷口处于水平状态，用直尺或三角尺测量燃烧器各喷口的结构尺寸，激光测距仪检查燃烧器喷口安装标高和角度，同层燃烧器各对应喷口安装高度一致，安装角度对称。5.1.3测量燃烧器安装角度时，将激光测距仪放置在燃烧器一次风喷口直段的两侧面，或直接放在燃烧器中心线位置，通过测量对角燃烧器中心与激光点的距离，可校验燃烧器的安装角度和切圆是否正确。在两个侧面进行测量时，取平均值。5.1.4对于浓淡燃烧器，检查燃烧器浓淡侧安装要与设计一致。5.1.5检查燃烧器各风门开度的执行机构，执行机构调节灵活，无卡涩，风门挡板严密，执行机构DCS显示的反馈开度与就地开度大小和方向一致。5.2风速调平试验为保证燃烧器出口气流形成良好的空气动力场，需要对一次风管、三次风管进行调平试验。5.2.1调整风量，使一次风管风速达到自模化区，利用标准皮托管或者靠背管、差压测量装置测量同层四个角一次风管内的动压、静压，用热电偶测量各风管一次风温，用大气压力表测量大气压力。5.2.2对于有三次风的切向燃烧锅炉，启动排粉风机，用上述仪器测量三次风管的动压、静压、风温及当地大气压。5.2.3在风管内测量温度时，应将热电偶直接置放在气流中，其位置应在管道水平直径距管壁1/3处或者100mm处，两者可取数值较小的一处。5.2.4根据上述测量结果，计算各风管风速。对于同层燃烧器风速相差较大者，调整风管调节装置，再次测量，至同层风管风速偏差在±5%之内。调整同时，记录调节装置初始位置及对应风速，每次调整方向、幅度及风速，最终位置和对应风速。数据记录见附录B。5.3二次风门特性试验5.3.1确认二次风门调节挡板与执行器动作无误后，进行二次风门挡板特性试验。5.3.2选择合适的二次风喷口风速测点，对于切向燃煤锅炉，二次风喷口一般为矩形，测点应均匀分布于矩形截面，代表点数应超过断面格栅数量的50%。5.3.3用风速测量仪测量各喷口的风速，测量截面与喷口断面平行，且距喷口断面不超过10cm。5.3.4调整合适的二次风箱压力，保持稳定不变，依次调整各二次风门的挡板开度分别为0%、25%、50%、75%、100%，测量并记录对应喷口风速，得到风门挡板开度与风速的关系曲线。数据记录表见附录B。5.4二次风门阻力系数特性5.4.1二次风门的阻力系数，按式（1）计算：ξ=2∆p式中：wc,s—冷态二次风喷口风速，单位为米每秒∆p—炉膛风箱差压，单位为帕斯卡（Pa）；ρc—冷态空气密度，单位为千克每立方米（kg/mξ—二次风门阻力系数。5.4.2根据不同二次风门开度下计算的阻力系数，绘制冷态各二次风门的阻力系数特性曲线。5.4.3锅炉热态运行时，对应二次风喷口风速，按式（2）计算：w式中：wℎ,s—热态二次风喷口风速，单位为米每秒ρℎ—热态空气密度，单位为千克每立方米（kg/m5.4.4热态时针对运行需要，可根据计算的二次风速调整燃烧。5.5周界风速测量5.5.1确认周界风门调节挡板及执行器动作无误后，进行周界风门挡板特性试验，周界风速的测量可与二次风门特性试验同时进行。5.5.2喷口风速测量代表点的选择：周界风每侧的测速点至少1个，每个一次风喷口周界风测点不少于4个，测量截面与周界风断面平行，且距周界风喷口10cm左右为宜。5.5.3维持炉膛风箱差压不变，改变各层周界风门的开度，依次调整各周界风门挡板开度分别为0%、25%、50%、75%和100%，用风速测量仪测量并记录对应位置风速。数据记录参考附录B。5.5.4测量风速与风门开度趋势不一致时，对执行机构及风门进行检查，排除故障后再次测量直至趋势一致。5.5.5每个喷口测得的周界风，比较其向火侧与背火侧的风速，并取平均值，作为该喷口的周界风，绘制周界风速与周界风门开度的关系曲线。5.6炉膛贴壁风速的测量5.6.1炉膛贴壁风速的测量可与炉膛切圆测量同时进行。5.6.2在燃烧器区域高度的四周炉墙附近，距离炉墙0.2～0.8m的测点处，用风速测量仪测量炉壁附近的风速并记录，测量时注意气流变化。5.6.3贴壁风速大于5m/s的区域，表明气流贴壁，存在刷墙问题；若风速接近0m/s，则该区域为气流停滞区。5.7炉膛出口流速分布的测量5.7.1在炉膛出口，按照网格法布置测点，可测量三个不同标高截面的出口风速。5.7.2按动量比相等原则投运一、二、三次风，用风速测量仪逐点测量每个截面上测点的风速并记录。5.7.3根据截面风速分布，烟道左右两侧速度偏差程度，按式（3）计算:K=式中：K—速度偏差比；wc,r—烟道右侧平均气流速度，wc,l—烟道左侧平均气流速度5.7.4为反映局部气流速度偏差，速度不均匀性系数按式（4）计算：Mwc=σ式中：M—速度不均匀性系数；wc—σw—n—测量点数；wc,i—各测点的速度（i=1,2,…，n），5.8冷态燃烧切圆的测量5.8.1确认燃烧器安装正确，在一次风喷口中心所在平面设“十”字铁丝坐标，在“十”字坐标线上，根据炉膛横截面的大小，每隔30～50cm固定长度约10cm的丝带，用于定位及观测风速。5.8.2按动量比相等原则投运一、二、三次风，且流场处于自模化区，用风速测量仪沿炉膛中心线逐点测出各点的切向速度并记录。记录数据见附录B。5.8.3根据测量结果在中心线上定出最大切向速度的位置，并将最大切向速度所在点连成圆，得到炉内气流切圆的大小和位置。5.8.4根据测得切圆的大小和位置，判断气流是否偏斜以及刷墙。5.9炉膛空气动力场的示踪5.9.1飘带法利用飘带可以显示气流方向，观察炉内中心切圆的位置和大小，以及气流是否贴壁等情况，因而能较直观的判断炉内空气动力工况。a)飘带宜选择质地轻，跟随性好的材料，长度宜选炉膛对角线的一半。b)在一、二、三次风喷口出口处，分别绑扎长飘带。c)在测量燃烧器喷口高度处布置“十”字铁丝坐标，在铁丝上等距离挂上短飘带。d)观察飘带轨迹并记录，判断单层燃烧器喷口切圆大小和位置及炉内动力场全貌。5.9.2火花法火花示踪是采用自身发光的固体颗粒连续给入射流，这些颗粒可以显示出清晰而连续的流线，达到观察目的。a)示踪烟花要颜色鲜艳、粒度均匀、示踪时间大于1min，颗粒尺寸适中、密度小、跟风流动性好，能实现低电压点火。b)在燃烧器喷口固定烟花，在主燃烧器区域上部，自上而下观察下部区域的烟花轨迹。c)关闭炉内照明设备，逐层点燃烟花，观察、拍摄烟花射流轨迹的扩散、切圆大小及方向、贴壁情况，以及多个射流混合及干扰等现象。5.10风量（风速）标定5.10.1标定截面前、后直管段长度、测点位置应符合GB/T10184的要求，测量管座安装时与风道垂直，且不漏气。5.10.2试验前吹扫并检查标准皮托管，使其洁净，气流通过顺畅。5.10.3动压测点按照网格法布置，测量动压时，应将全压传压管入口正对来流方向，每个工况单个测点测量2次，记录取平均值。5.10.4测量静压时按网格法布置测点，亦可将静压传压管入口放置在管道中线位置，且与来流方向垂直，每个工况测量2次，记录取平均值。5.10.5每个工况至少测量2次大气压力及管道内气流的温度，取平均值。5.10.6计算通过截面的风量，与DCS显示风量比较，得到偏差系数。5.10.7根据实际运行情况确定三个不同的标定工况，比如改变风门挡板开度等，得到对应工况的偏差系数。5.10.8取三次测量系数的平均值，若三个系数偏差较大则拟合标定系数曲线。若偏差系数在±5%之外，用偏差系数对DCS风量进行修正，使DCS风量接近真实值。风量（风速）标定见附录C。6试验报告编写现场试验工作结束后，对试验数据整理、分析，编写试验报告，主要内容应包括：6.1摘要6.2概述包括试验工作的背景、依据、目的和内容等。6.3锅炉主辅机设备介绍包括锅炉设备简介、主要辅机技术参数和煤质特性等。6.4测试项目、测量仪器、测试方法与测点布置包括根据确定的测试项目、使用的仪器设备及编号、测点位置、测点数量、测试方法及测试频率等。6.5测试数据汇总和整理包括所有的基本测量项目的测试结果和计算结果。6.6试验结果分析针对每个试验内容，叙述基本试验原理，根据试验数据分析，得出试验结果，并与设计比较，对试验中遇到的问题给予说明。6.7结论与建议包括试验项目的主要结论、存在的问题、改进的建议等。附录A（规范性附录）冷态模化风速计算A.1冷、热态雷诺数相等原则在冷态试验时，炉内气流的雷诺数Re,c（或γ

（式中：ρ—流体的密度，单位为公斤每立方米（kg/m3）；η—流体的动力粘度，单位为公斤每米秒（kg/m·s）；W—流体的速度，单位为米每秒（m/s）；γ—流体的运动粘度，单位为平方米每秒（m2/s）；L—定性尺寸，对于矩形炉膛或燃烧器喷口可取其水力当量直径，单位为米（m），即L=2ab式中：a，b——分别为矩形的两边长，单位为米（m）。A.2冷态试验时喷口风速的确定雷诺数达到某一数值后，流动状态不再随Re而改变，即速度和雷诺数Re增加时，只有空间各点速度绝对值按比例增加，而其速度场图形不再变化，此时流动工况已进入自模化区，对应的雷诺数为临界雷诺数。对于各类燃烧器，临界雷诺数大致在1×105。a）根据燃烧器的临界雷诺数，确定一、二、三次风进入自模区的最低风速值WminWminWmin式中γ取值如下表：温度/（℃）0100200300400运动粘度γ×10-6/（m2/s）13.223.234.848.262.9b)根据冷、热态动量比相等的原则，确定冷态一、二、三次风喷口风速比值冷态试验时，为达到多股射流混合流动相似，必须维持冷、热态各股射流惯性力比值相等，即动量比或动压比相等。即ρ因一次风为含粉气流，考虑两相气流，一、二次风喷口风速比为：Wc,pW三次风含粉量较少，可以忽略，二、三次风喷口风速比为：W式中：Wc,p，WWℎ,p，Wℎ,stℎ,p，tμ—煤粉的质量浓度，一般约为0.4-0.6，单位为公斤每公斤（kg／kg）；k—煤粉与空气之间有速度差的系数，一般取0.8。c）选定一次风速，使其高于进入自模化区所需的最低风速，利用该一次