1、簡介
湖北某發電有限公司為WG21004/18. 34 -1亞臨界自然循環鍋爐，系全鋼構架，露天島式布置。鍋爐配鋼球磨中儲式制粉系統，直流百葉窗水平濃淡固定式燃燒器，四角布置，切向燃燒，在爐內形成雙切圓燃燒。爐膛的寬度為13 260 mm，深度為12 625 mm。燃燒器共14層噴口，其中4層一次風噴口，8層二次風噴口，2層三次風噴口，從下至上依次為2-1-2-1-2-2-2-1-2-1-2-3-3-2。每個噴口可分別由單獨的手動裝置定位，14個噴口均可在±5°范圍內固定，間隔為5。燃燒器的主要設計參數見表1。富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
2、試驗條件
為保證試驗的順利進行，試驗前需要對就地腳手架及照明條件進行檢查，對冷態測點位置及爐內試驗條件進行確認。
2.1、二次風測點位置
由于管道阻力沿程變化，一次風測點位置要靠近在線測量裝置，盡量避開可調縮孔附近的紊流區域。考慮到本次試驗的可靠性和方便性，一次風測點安裝在距縮孔2m左右的垂直段上，如圖1。由于二次風測量裝置在矩形風箱內，風箱內氣體流動分布狀況比較復雜，在垂直二次風箱寬度方向開設6個測孔，具體的測點位置按網格法進行布置，如圖2。
2.2冷態檢查
檢查各風門、煙氣擋板實際開度與表盤指示值是否一致，四個角的燃燒器是否水平，噴口有無缺陷。除此之外，在風機啟動后，還要檢查爐膛負壓是否穩定，DCS數據顯示是否合理，有無異常變化。
2.3爐內模化條件
冷態模化試驗研究可以較真實地反映鍋爐的空氣動力場工況，能夠對爐內燃燒過程作一些定性的描述。冷態模化必須要滿足相似原理，即滿足模型與實物幾何相似、邊界條件相似及保持氣流運動進入自模化區。冷態流動工況進入自模化區，爐內氣流雷諾數Re臨要大于或等于熱態雷諾數Re熱，但由于冷態空氣的運動黏度小，爐內氣流雷諾數Rers也較小，冷態試驗風量要遠大于進入自模化區風量才能符合試驗要求。經簡化后的計算公式為：式中，W表示平均速度；O、M分別表示原型和模型；1、2分別表示一、二次風；K、u分別表示煤粉，風速不同系數和一次風中燃料的質量濃度；￡表示風的溫度；經過計算后，冷態一次風速為24 m/s，二次風速為31 m/s時，即可以保證冷熱態工況相似。
3、試驗方法
3.1模化試驗的測量方法
試驗采用畢托管來測定模化風速。在測量過程中，使用等截面的測量方法，即將圓形管道由內到外分成面積相等的幾個圓環，各圓環的中點作為測量點，再用畢托管分別測出幾個等截面測點的風速，計算出幾個測點的平均風速，作為模化試驗風速。
3.2鍋爐風粉在線一次風測量裝置的標定
風速和風量是指導鍋爐運行的重要參數，在風量風速測量裝置正式投用前，必須使用標準靠背管對其進行標定。在標定期間，維持風機運行和爐膛負壓穩定，使用標準靠背管和U型管壓力計對風粉在線一次風管道靠背管按等面積圓環法進行標定。
3.3二次風測風裝置的標定
二次風測風裝置安裝在矩形管道內，且靠近風門擋板較近，在不同的風門開度及不同的風量下，其系數變化較大。因此，二次風測風裝置要采用多工況標定。
具體方法參照一次風測量裝置標定方法進行。
3.4一次風管道阻力冷態調平
每層4根從風粉混合器到燃燒器的管道，因管道長度、彎角等不同，使得各支路的總阻力系數不同，對每層4根管道進行風速調平，可以使各支管阻力達到平衡。試驗過程中要保持一次風管關斷擋板、可調縮孔全開，對風量偏差大的風管調節可調縮孔，使同層流量偏差在±5%范圍內。
3.5爐內空氣動力場試驗
鍋爐運行的穩定性和經濟性很大程度上取決于爐內空氣動力狀況。爐內空氣動力場試驗的目的是測定切圓直徑的大小，氣流是否貼墻。本試驗是在下一次風中心高度用鐵絲在爐內拉一個十字架，在中心高度以下1. 2～1.5 m標高處鋪設“田”形跳板，從爐膛中心開始每隔200 mm系一根白飄帶作試驗標記，調整一次風二次風速到冷態模化風速，用風速儀測量各點風速，以了解假想切圓直徑的大小及是否處于爐膛中心位置。
4、試驗結果及其分析
4.1風粉在線測速管標定及二次風標定結果
試驗測量出平均風量，將測得的平均風量與相應的測量裝置測量值進行比較，從而計算出測量裝置的標定系數，表2～5為A、B、C、D四層風粉在線測速標定系數，表6為二次風測風裝置標定系數。
從表2～6可知：風粉在線上顯示的風量都比標定的風量大，標定系數均小于1，其中B層和D層標定的結果與在線顯示的結果相差較大，需要在通人不同流量的一次風后進行復查。二次風測風裝置系數標定結果與一次風標定結果相反，DCS顯示的風量均比標定的風量小，但甲乙兩側標定結果相差較小，說明二次風測風裝置線型較好。
4.2 -次風管道阻力冷態調平結果
在進行冷態調平時，爐膛負壓控制在- 50～-100Pa，并將標定的數據輸入到一次風檢測系統，試驗通過調節每根一次風管上的縮孔門來實現，表7～10為一次風冷態調整前后各個風管內風速測量及計算結果。
從表7～10可知，調整前各個風管間存在偏差，最大偏差為10. 23%，對一次風管縮孔進行調整后，一次風速同層偏差小于5%，避免一次風速過小，造成粉管堵塞，一次風速偏差過大，造成切圓偏離爐膛中心，火焰刷墻結焦，燃燒不穩定的情況。冷態一次風調平后，由于冷熱態的差異，在進行熱態運行時，除了控制好一次風壓，還要使同一層粉管對應的給粉機下粉基本相同，保證同層四個角不出現火焰偏燒的情況。
4.3爐內空氣動力場試驗結果
在爐內下一次風標高處的十字架上，用風速儀沿十字線方向由內及外測量各點風速而得到爐內空氣動力場，并根據空氣動力場的分布特性而得到實際切圓直徑，如圖3。試驗時，一、二次風保持調平風速，三次風全開。
從圖3可以看出，在一、二、三次全投的情況下，沿十字線方向由內及外測量各點風速，根據空氣動力場的分布特性而得到的實際切圓，爐內切向空氣動力場基本合理，爐內氣流速度沿逆時針方向旋轉，實際切圓半徑約為4600 mm左右，切圓偏大，火焰中心不偏斜、氣流穩定。但沒有發現無風區，可以保證較大的旋轉動量，擾動強烈，爐膛火焰充滿度良好，對加熱火焰根部、燃燼煤粉有利。另外，在爐內下一次風標高處測得有輕微的貼壁氣流，最高風速達到2.7 m/s，因而基本不會造成嚴重的氣流刷墻結焦現象。富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
5、結論
(1)二次風測風裝置線性較好；B層和D層的一次風在線顯示與標定結果相差較大，要在不同工況下進行復查。
(2)冷態一次風調平后，由于冷熱態的差異，在進行熱態運行時，除了控制好一次風壓，還要使同一層粉管對應的給粉機下粉基本相同，即可保證同層四個角不出現火焰偏燒的情況。
(3)爐內切向空氣動力場基本合理。爐內氣流速度沿逆時針方向旋轉，實際切圓半徑約為4 600mm左右，切圓偏大，火焰中心不偏斜、氣流穩定。
(4)沒有發現無風區，可保證較大的旋轉動量，擾動強烈，爐膛火焰充滿度良好，對加熱火焰根部、燃燼煤粉有利。
(5)在爐內下一次風標高處測得有輕微的貼壁氣流，最高風速達到2.7m／s，因而基本不會造成嚴重的氣流刷墻結焦現象。
(6)切圓偏大，在保證氧量的情況下開大周界風，關小二次風，降低二次風箱／爐膛差壓等措施來減小切圓。
