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1、第23卷 第5期动 力 工 程Vol.23No.52003年10月POWERENGINEERINGOct.2003·锅炉技术·文章编号:100026761(2003)0522632203W型火焰锅炉的热态试验研究张 杰, 余战英, 谭厚章, 徐通模, 惠世恩(西安交通大学 能源与动力工程学院,西安710049)摘 要:针对东方锅炉厂引进FW公司300MW的W型火焰锅炉,设计搭建了1MW的W型火焰热态试验台,依据组织冷态空气动力场的试验结果组织了W型锅炉贫煤燃烧试验,研究了正常燃烧工况时炉膛中心温度分
2、布规律及炉膛出口温度分布特性,得出炉膛中心截面温度分布和炉膛出口温度分布,分析了炉膛结渣的原因。图4表3参5关键词:W型火焰锅炉;热态试验;温度分布;贫煤中图分类号:TK229.6+3文献标识码:AW型火焰燃烧技术,具有煤粉气流着火条件似要求保持相等的准则数较多,因此目前只能进好,火焰行程长;负荷调节范围大;采用分级送风,行近似模化和局部模化。着火区风量小,提高了火焰根部的温度水平,着火该试验台的功率为1MW。采用纯几何模化条件好,稳定性好,燃烧效率高等优点,特别适合东锅300MW的W型火焰锅炉建造
3、出热态模化于低挥发份的贫煤或无烟煤燃烧。我国贫煤和无试验台。具体结构如图1所示。烟煤储量丰富,在动力用煤中约占15%,因而W[1]型火焰锅炉在我国得到越来越广泛的应用。炉内煤粉燃烧过程是一个复杂的物理和化学过程,主要包括气相和固相颗粒的湍动流动和湍流扩散、煤粉的热解挥发、挥发份的燃烧和焦炭燃烧、气相和固相及壁面的传热。目前,锅炉炉内冷[2,3]态流场的测试已有一些报道,但热态流场的测[4,5]试相对较少,炉内传热的测试则更少。热态试验数据对锅炉设计至关重要,但由于热态试验台耗资较大,许多传热试验只能
4、在实炉上进行。本文针对东方锅炉厂引进FW公司300MW的W型火焰锅炉,设计搭建了1MW的W型火焰热态试验台,首次进行了系统的冷、热态综合试验研究和理论分析。1试验模型及工况设计炉内煤粉燃烧过程是在气体流动中进行的,燃烧时伴随有传热和传质,所以燃烧过程的相似,首先要求流动、传热及传质相似。由于燃烧过程相图1W型火焰锅炉热态试验模型试验台分为上炉膛和下炉膛两部分。下部炉收稿日期:20032012272),高为膛为燃烧区,截面尺寸为1000×600(mm作者简介:张 杰(19622),男,天津市人,教授,
5、现为西安交通大学博士研究生。主要研究方向为煤的燃烧与污染控制。1750mm,下部为冷灰斗。上炉膛为燃尽区,截面2尺寸为500×600(mm),高为1800mm。在前后墙 第5期动 力 工 程 ·2633·拱上分别布置2组燃烧器,燃烧器采用了简化结右墙上有一人孔门,冷态试验时可通过人孔门处构,去掉了拱上二次风和一次风旋风筒装置,只有加装有机玻璃可观测炉膛里的飘带方向。炉膛炉一次风喷口和乏气喷口。每组燃烧器各有2组乏墙的内表面是一层耐火砖,外墙均用红砖砌成。在气喷口管和一次风喷口管。在下炉膛前后墙
6、上沿锅炉试验台燃烧时,炉墙以自然冷却的散热方法高度方向分别布置D层、E层二次风、三次风和F模拟水冷壁。层二次风,沿宽度方向上与一次风喷口严格对中。在冷态试验基础之上,本试验采用漳泽贫煤,一次风管和乏气管与垂直方向的夹角为5°。前后改变一次风速、各层分级风配比等参数时,测量正墙D层、E层二次风、三次风和F层二次风垂直常工况和短路工况的温度分布情况,具体试验安炉墙进入,即与水平方向的夹角为0°。在下炉膛排示于表1。表1 试验工况表二次风速(mös)工况一次风速(mös)乏气风速(mös)三次风速(mös
7、)煤种给粉量kgöminD层E层F层1211012579漳泽贫煤2.312161512579漳泽贫煤2.31326512579漳泽贫煤2.3142110127.37.37.3漳泽贫煤2.3152110122411.5漳泽贫煤2.3161471210116.4漳泽贫煤2.31况1火焰充满度最好,火焰行程长,是向下喷射的2试验结果及分析W型火焰行程的理想温度分布。2.1炉膛中心截面的温度分布使用水冷热电偶,沿炉膛中心截面高度方向,选择测孔A、C、E、G、I5个高度层次,每个层次在深度方向取11个测点测量
8、炉膛温度,得到炉膛中心截面温度分布,图2是工况1条件下炉膛中心截面温度分布曲线。图3是根据此数据绘制的温度等值线图。该工况拱上风与拱下风的综合动量流率比均为1.08,由冷态空气动力场试验可知,此时一次风有较好的穿透性。一次风主气流大约穿至冷灰图2 炉膛中心截面温度分布(工况1)斗上沿处,在各股气流综合作用下,可以在燃烧器入口处形成较大的回流区,火焰的行程长且炉膛的充满度好。虽然热态空气动力场与冷态有很大的差别,但在拱上风和拱下风动量流率比一致时,冷态空气动力场较好地反
