嘉兴发电有限责任公司3号锅炉性能试验研究报告
嘉兴发电厂3号锅炉DRB-XCL型双调风旋流煤粉燃烧器的二次风量是由调风盘调节控制的，从大风箱来的风经调风盘后分两股进入到内层和外层燃烧器风管，调风盘的调节范围是0~330mm，调风盘开度越大，进入燃烧器的二次风量越多。目前3号锅炉燃烧器调风盘开度基本上控制在170~190mm之间。燃烧器调风盘试验结果见表8，根据冷态试验结果得出，调风盘在170~190mm调节时，计算热态时内二次风出口轴向速度在18~20m/s，切向速度在17~19 m/s变化，内二次风的轴向速度和切向速度的数值相差不大；外二次风出口轴向速度为25~26m/s，切向速度在13~15m/s之间变化，外二次风的轴向速度较其切向速度高一倍。根据冷态测试结果，计算内二、外二次风在热态条件下的出口速度，内二、外二次风的设计值分别为24.7m/s、27.7 m/s，内二、外二次风的出口速度较设计值低。从试验结果得出，调风盘开度大，内二、外二次风的轴向和切向速度将增大，反之则减小。调风盘开度对扩散角的影响见图5，调风盘开度对扩散角影响很小，扩散角只有微小的变化。调风盘开度在170~190mm变化，冷态下，内二、外二次风阻力损失分别为192~213Pa和248~250Pa。
燃烧器内二、外二次风叶片角度试验。通过操纵燃烧器盖板上的四个驱动装置，改变内二、外二次风叶片角度， 从而实现燃烧器二次风轴向和切向速度的调整和改变。盖板上的驱动装置滑环可沿轴向移动，轴向叶片和滑环之间用曲柄和连杆连接，内二次风有16个叶片，轴向叶片最大角度为60°（与燃烧器轴线的夹角为30°），最小为20°，（与燃烧器轴线的夹角为70°）。外二次风同样有16个叶片，传动机构与内二次风调风器相同，最大角度80°（与燃烧器轴线的夹角为10°），最小为40°，（与燃烧器轴线的夹为50°）。当旋转驱动装置使杆向外（向炉外）移动时，内二、外二次风叶片角度减小，切向速度增加；向里（向炉内）移动时叶片角度增大，切向速度减少。
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表8 燃烧器调风盘试验结果表（F5燃烧器）
调风盘开度（mm） 项目 单位 170 180 190 轴向速度 m/s 8.45 9.08 9.35 风量 Nm/h 33306 3553 3658 切向速度 内二次风 计算热态时轴向速度 m/s 8.65 9.05 9.72 m/s 18.57 19.96 20.55 计算热态时切向速度 m/s 19.01 19.89 21.36 燃烧器阻力损失 Pa 192 213 196 轴向速度 m/s 11.29 11.48 11.54 风量 Nm/h 33777 3841 3861 切向速度 m/s 6.57 6.97 7.57 外二次风 计算热态时轴向速度 m/s 24.81 25.23 25.36 计算热态时切向速度 m/s 13.14 13.94 15.14 燃烧器阻力损失 Pa 250 248 250 扩散角 度
81 82 83 15
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170mm扩散角83°82°81°180mm190mm外二内二一次风喷口内二外二图5 调风盘开度对扩散角的影响
内二、 外二次风叶片角度试验结果见表9，从试验得出， 当内二次风叶角度在 30°~ 40°，外二次风在60°~68°区间变化时，其相对应的主要是切向速度变化，内二次风变化量较大，而外二次风量较小，热态时内二次风切向速度在21~19.5m/s之间变化，外二次风在17~15m/s之间变化。内二次风叶片角度在30°时，内二次风的切向速度值大于轴向速度值，在35°时切向速度和轴向速度基本相等，当叶片角度在40°时，切向速度小于轴向速度。嘉兴发电厂3号锅炉DRB-XCL型双调风旋流煤粉燃烧器的一次风为直流，将一次风变为旋流的动量则由内二风提供，因此内二次风的切向速度较大。根据燃烧器冷态试验得出，燃烧器扩散角是由外二次风叶片角度决定的，外二次风叶片角度越小，燃烧器扩散角越大，根据试验结果见图6，在外二次风叶片角度试验的范围内，控制外二次风叶片在60°，燃烧器的扩散角为98°，这时外二次风轴向速度较设计值低了约3m/s，轴向速度只有24.2m/s；在68°时，燃烧器的扩散角为73°度，扩散角明显减小，轴向速度基本上达到了设计值，轴向速度为27.19m/s。从燃烧的角度来分析，外二次风速度要达到设计值的要求，同时其扩散角也适宜，扩散角大易形成开放气流，即俗称“飞边”现象。由于燃烧器设计参数只要求外二次风轴向速度，外二次风叶片角度为68°时，外二次风喷口速度基本上达到设计值，扩散角也较小。因此外二次风叶片角度为68°较60°和64°的轴向速度和扩散角值都好。
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表9 内二、外二次风叶片角度对出口速度的影响表
内二次风叶片角度 项目 单位 30° 轴向速度 切向速度 内二 计算热态时轴向速度 计算热态时切向速度 燃烧器阻力损失 轴向速度 切向速度 外二次风 计算热态时轴向速度 计算热态时切向速度 燃烧器阻力 m/s m/s m/s m/s Pa m/s m/s m/s m/s Pa 8.03 9.43 17.65 20.73 35° 9.08 9.05 19.96 19.89 40° 9.25 8.93 20.33 19.63 207 12.69 7.15 27.89 15.71 213 11.48 6.97 25.23 15.32 208 12.57 6.7 27.63 14.73 280 248 259 外二次风叶片角度 项目 单位 60° 轴向速度 切向速度 内二 计算热态时轴向速度 计算热态时切向速度 燃烧器阻力 轴向速度 切向速度 计算热态时轴向速度 外二次风 计算热态时切向速度 燃烧器阻力损失 扩展角 m/s Pa 度 17.23 15.32 15.10 m/s m/s m/s m/s Pa m/s m/s m/s 8.42 9.91 18.51 21.78 64° 9.08 9.05 19.96 19.89 68° 8.78 9.46 19.30 20.79 208 11.01 7.84 24.20 213 11.48 6.97 25.23 207 12.37 6.87 27.19 270 98 248 82 286 73 17
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外二次叶片角度扩散角98°81°73°68°64°60°外二内二一次风喷口内二外二
图6 外二次风叶片角度对扩散角的影响角
冷态试验中，调风盘开度、内二、外二次风试验可调参数变化量较小，测试的燃烧器水平轴向速度场基本相差不大，测试结果见图7。从图7中分析，在燃烧器水冷壁附近，其轴向速度相差不大，距离水冷壁200mm处，中心约有φ1200mm环的速度基本相等，外环的速度要大于环内的速度。距离水冷壁400mm，轴线附近的轴向速度明显减小，有的甚至降低到了0m/s。在600~1200mm的轴线，轴向速度出现了回流区。回流区附近的轴向速度较低。
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