新安裝的鍋爐或在役鍋爐大修后，在熱態(tài)運(yùn)行前通常要進(jìn)行爐內(nèi)冷態(tài)空氣流場(chǎng)試驗(yàn)。冷態(tài)試驗(yàn)是依靠冷態(tài)�；夹g(shù)，通過冷態(tài)時(shí)對(duì)鍋爐進(jìn)行的有關(guān)試驗(yàn)來了解風(fēng)門檔板的開度一流量特性：確認(rèn)燃燒系統(tǒng)中配風(fēng)的均勻性；考核燃料與煙風(fēng)系統(tǒng)：爐內(nèi)氣流充滿度和渦流區(qū)的范圍等氣流分布情況；測(cè)量水冷壁貼壁風(fēng)速和水平煙道風(fēng)速的分布，從而掌握冷態(tài)爐內(nèi)氣流的流動(dòng)規(guī)律。它不僅可以為鍋爐熱態(tài)運(yùn)行提供參考依據(jù)，而且為運(yùn)行中的諸多問題如結(jié)焦、火焰中心偏斜、爐膛出口煙溫偏差等問題的分析和對(duì)策的制定提供幫助：此外，它還為探索合理安全的低負(fù)荷運(yùn)行方式帶來了方便。因此，冷態(tài)試驗(yàn)是一種簡單易行、效率高的對(duì)鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義的試驗(yàn)方法。本次試驗(yàn)是在實(shí)爐上進(jìn)行的，鍋爐實(shí)物圖見圖3.1。
三門峽富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐、生物質(zhì)燃料鍋爐、家用小型錘式生物質(zhì)爐灶等。
一、冷態(tài)�；瘲l件
在相似理論的基礎(chǔ)上通過�；囼�(yàn)來研究鍋爐內(nèi)的空氣流場(chǎng)。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)鍋爐進(jìn)行冷態(tài)�；囼�(yàn)研究，能夠比較真實(shí)的反映爐內(nèi)實(shí)際的空氣流場(chǎng)工況，由相似原理可知，在實(shí)爐上進(jìn)行冷態(tài)空氣流場(chǎng)試驗(yàn)研究應(yīng)滿足兩個(gè)條件：①各股射流流動(dòng)工況均應(yīng)進(jìn)入自模化區(qū)（即界限雷諾數(shù)取為100000），眾所周知，對(duì)流動(dòng)過程起主要怍用的是雷諾準(zhǔn)則：Re=PVD/μ，它表明了流動(dòng)慣性力與粘性力之比值。在等溫流動(dòng)時(shí)，它決定了氣流運(yùn)動(dòng)的阻力特性，而壓力與慣性力的比值通常以歐拉準(zhǔn)則Eu來表示即：
Eu=△p/pv
2=f（Re）
當(dāng)Re大于一定值后，Eu值不再與Re數(shù)有關(guān)而保持為一定值，即此時(shí)慣性力是決定因素，而粘性力的影響可以忽略不計(jì)，因此氣流質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡主要受慣性力的支配而不再受Re值的影響，氣流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)入自模化區(qū)。對(duì)大多數(shù)鍋爐，Re≥105時(shí)即進(jìn)入自�；瘏^(qū)。②應(yīng)維持冷、熱態(tài)時(shí)各股射流動(dòng)量比相等。
二、鍋爐冷態(tài)調(diào)試
本次冷態(tài)試驗(yàn)主要解決六個(gè)方面的問題：
①檢驗(yàn)鍋爐的煙風(fēng)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行；
②調(diào)平前后各風(fēng)噴口風(fēng)速；
③檢驗(yàn)二次風(fēng)門與執(zhí)行機(jī)構(gòu)能否正常工作并整定二次風(fēng)門流量特性；
④部分流場(chǎng)數(shù)據(jù)的測(cè)量；
⑤爐內(nèi)流場(chǎng)示蹤研究；
⑥生物質(zhì)冷態(tài)噴吹試驗(yàn)
試驗(yàn)系統(tǒng)簡圖如圖3.2所示、
系統(tǒng)圖中各數(shù)字和字母的意義見下表：
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系統(tǒng)圖中各數(shù)字和字母的意義 |
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1 |
引風(fēng)機(jī)總風(fēng)門 |
2 |
送風(fēng)機(jī)總風(fēng)門 |
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3 |
二次風(fēng)機(jī)總風(fēng)門 |
A |
后二次風(fēng)總風(fēng)門 |
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B |
前二次風(fēng)機(jī)總風(fēng)門1 |
C |
頂二次風(fēng)右風(fēng)門 |
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D、E、F |
一次風(fēng)風(fēng)門 |
G |
頂二次風(fēng)左風(fēng)門 |
（1）鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整
主要考核鍋爐的煙風(fēng)系統(tǒng)是否能正常運(yùn)行，檢驗(yàn)項(xiàng)目包括：三個(gè)風(fēng)機(jī)（送風(fēng)機(jī)／引風(fēng)機(jī)/二次風(fēng)機(jī)）、爐排、門孔、風(fēng)門、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、鍋爐原有表計(jì)、新增的四個(gè)測(cè)點(diǎn)（指示總送風(fēng)量的均速管流量計(jì)、指示總二次風(fēng)量的均速管流量計(jì)、前一次風(fēng)道靜壓、旋風(fēng)除塵器前煙道負(fù)壓）等。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鍋爐的煙風(fēng)系統(tǒng)在數(shù)值模擬計(jì)算所確定的工
況下能夠正常運(yùn)行�？偹惋L(fēng)量、總二次風(fēng)量、風(fēng)道負(fù)壓試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)見附錄F。
（2）前后各風(fēng)噴口風(fēng)速調(diào)平
1）前墻二次風(fēng)調(diào)平
將送風(fēng)機(jī)風(fēng)門開度調(diào)到60%、二次風(fēng)機(jī)風(fēng)門開度調(diào)到60%、引風(fēng)機(jī)風(fēng)門開度調(diào)到70%、前二次風(fēng)門開度打到7檔、后二次風(fēng)門開度打到7檔，開始進(jìn)行風(fēng)口風(fēng)速的調(diào)平，用靠背管和熱線風(fēng)速儀測(cè)量各風(fēng)口風(fēng)速，根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，每個(gè)風(fēng)口內(nèi)都設(shè)置有可調(diào)節(jié)的阻力件，通過調(diào)節(jié)阻力件把各個(gè)風(fēng)口的風(fēng)速調(diào)平并逼近數(shù)值模擬計(jì)算確定的風(fēng)速（24 m/s）大小為止，然后將阻力件焊牢固。共進(jìn)行了三輪調(diào)節(jié)，原始數(shù)據(jù)見附錄G，調(diào)平前風(fēng)口速度見圖3.3，風(fēng)口最終調(diào)平見圖3.4。
由圖3.3中可見初始狀態(tài)的前二次風(fēng)各噴口之間的流速很不均衡，最小風(fēng)速出現(xiàn)在1號(hào)噴口，最大流速出現(xiàn)在12號(hào)噴口，噴口間最大速度差約為4.6 m/s，會(huì)造成爐內(nèi)流場(chǎng)嚴(yán)重偏斜，所以必須進(jìn)行調(diào)平。由圖3.4可見經(jīng)過調(diào)節(jié)后前墻二次風(fēng)的14個(gè)風(fēng)口的速度都已逼近數(shù)值計(jì)算的速度值24m/s，最小風(fēng)速出現(xiàn)在10號(hào)噴口，最大流速出現(xiàn)在
5號(hào)噴口，噴口間最大速度差約為1.3m／s，與調(diào)整前的狀態(tài)相比，噴口流速分布均勻性大為改善。
2）后墻二次風(fēng)調(diào)平
前墻二次風(fēng)調(diào)平后開始進(jìn)行后墻二次風(fēng)的調(diào)平，后墻二次風(fēng)共15個(gè)風(fēng)口，每個(gè)風(fēng)口內(nèi)都設(shè)置有可調(diào)節(jié)的阻力件，反復(fù)進(jìn)行“調(diào)節(jié)一測(cè)試一再調(diào)節(jié)”的步驟，直到把風(fēng)口的風(fēng)速調(diào)到逼近數(shù)值模擬計(jì)算的速度值17m/s，共進(jìn)行了5輪調(diào)節(jié)，原始數(shù)據(jù)見附錄H，調(diào)平前和調(diào)平后的風(fēng)口風(fēng)速分別見圖3.5和圖3.6。
對(duì)照后二次風(fēng)的初始狀態(tài)（圖3.5）和調(diào)平后的狀態(tài)(圖3.6)可見，原先嚴(yán)重不均衡的后二次風(fēng)各個(gè)噴口的流速被基本調(diào)平。
3）頂二次風(fēng)和一次風(fēng)調(diào)平
通過調(diào)節(jié)頂二次風(fēng)和一次風(fēng)的風(fēng)門將頂二次風(fēng)和一次風(fēng)風(fēng)速調(diào)平，最終調(diào)平結(jié)果見圖3.7和圖3.8，由圖3.7可見經(jīng)過調(diào)平后頂二次風(fēng)風(fēng)口風(fēng)速已經(jīng)逼近數(shù)值模擬的速度值16.5 m/s：由圖3.8可見經(jīng)過調(diào)平后一次風(fēng)風(fēng)口風(fēng)速已經(jīng)逼近數(shù)值模擬的速度值11m/S。
（3）二次風(fēng)門流量特性整定
完成前后二次風(fēng)調(diào)平之后，基本可以認(rèn)為前后二次風(fēng)噴口的流速均衡，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行兩個(gè)二次風(fēng)門的“風(fēng)門開度一流量”特性整定，為制定燃燒系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)程提供必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。前后二次風(fēng)管道示意圖如圖3.9所示，二次風(fēng)系統(tǒng)為多管路系統(tǒng)，流量分配受所有風(fēng)門共同影響，所以對(duì)二次風(fēng)門的“風(fēng)門開度一流量”特性進(jìn)行整定。
風(fēng)門標(biāo)示：A代表后二次風(fēng)門，B代表前二次風(fēng)門，后接數(shù)字代表風(fēng)門檔位，檔位（風(fēng)門開度）由小到大分為7檔。例如A283表示后二次風(fēng)門為2檔位，前二次風(fēng)門為3檔位，共測(cè)量了四個(gè)工況的數(shù)據(jù)，內(nèi)場(chǎng)數(shù)據(jù)見表3,2。內(nèi)場(chǎng)數(shù)據(jù)經(jīng)過處理可得各二次風(fēng)量與風(fēng)門開度之間的關(guān)系。爐內(nèi)測(cè)量的數(shù)據(jù)為內(nèi)場(chǎng)數(shù)據(jù)，其余為外場(chǎng)數(shù)據(jù)。
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二次風(fēng)門特性內(nèi)場(chǎng)數(shù)據(jù)表 |
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A3B7 |
前1 |
18.8 |
|
前7 |
18.2 |
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前14 |
17.8 |
|
后1 |
14.5 |
|
后8 |
14.6 |
|
后15 |
14.7 |
|
A7B3 |
前1 |
17.1 |
|
前7 |
17.2 |
|
前14 |
17.0 |
|
后1 |
16.1 |
|
后8 |
16.3 |
|
后15 |
16.5 |
|
A2B5 |
前1 |
16.6 |
|
前7 |
16.4 |
|
前14 |
16.4 |
|
后1 |
13.1 |
|
后8 |
12.8 |
|
后15 |
12.9 |
|
A5B2 |
前1 |
16.8 |
|
前7 |
16.3 |
|
前14 |
16.3 |
|
后1 |
15.6 |
|
后8 |
15.5 |
|
后15 |
15.2 |
各種工況下前后二次風(fēng)的計(jì)算量、比值見下表：
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工況 |
前二次風(fēng)計(jì)算量/（m3/h） |
后二次風(fēng)計(jì)算量（m3/h） |
前二次風(fēng)量/后二次風(fēng)量 |
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A3B7 |
2107.4 |
1804.7 |
1.17 |
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A7B3 |
1973.0 |
2015.0 |
0.98 |
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A2B5 |
1900.0 |
1599.0 |
1.19 |
|
A5B2 |
1900.0 |
1908.0 |
0.995 |
由上表可見，二次風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)量調(diào)節(jié)受到前二次風(fēng)門和后二次風(fēng)門的共同影響，調(diào)節(jié)前二次風(fēng)門時(shí)，前二次風(fēng)量變化的同時(shí)后二次風(fēng)量也會(huì)變化，此時(shí)需要調(diào)節(jié)后二次風(fēng)門維持后二次風(fēng)量，前后二次風(fēng)門是相互關(guān)聯(lián)的。
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