一次風粉均勻性方案的研究

周明 焦世超

(華電渠東發電有限公司,河南新鄉 453000)

一次風粉均勻性方案的研究

周明 焦世超

(華電渠東發電有限公司,河南新鄉 453000)

四角切圓燃燒過程中,風粉配平是影響鍋爐燃燒穩定性的總要因素。其中一次風粉的配平更是風粉配平的重中之重。無論是直吹式制粉系統或是中貯式制粉系統,同層4 個角的粉量由同一臺磨煤機或4 個給粉機供給,由于切圓燃燒鍋爐4 個角到直吹式制粉系統分離器或中貯式制粉系統給粉平臺的距離不同,4 根一次風管道長短和彎頭多少不同,阻力也不同。同時由于影響一次風粉失衡的原因也很多,主要是介紹影響一次風粉失衡的原因,分析一下解決失衡的原因。

管道 一次風粉失衡 粗粉

1 緒論

目前在國內的四角切圓燃燒鍋爐,其煙溫煙道的分布嚴重影響鍋爐的穩定性運行。影響煙氣分布不均的原因很多,其中一個主要影響因素就是四角燃燒器的四角一次風粉的；供入偏差(四角風粉偏差) ,即從鍋爐各個角供入爐內的實際粉量和風量與其四角平均粉量和風量之間的偏差。一次風粉均勻性包括兩方面:一是同層各角一次風管的風量(風速)均勻；二是同層各燃燒器的風粉成比例。

影響一次風粉分布不均勻的原因是多種多樣的,以下是介紹根據影響部位的不同介紹解決一次風粉不均的方法。

2 阻力型分布不均

同一層四角燃燒器的四個一次風粉管道是由同一臺磨煤機提供煤粉,一次風總管經煤粉分配器分出四條一次風粉管到達各角的燃燒器。對于并聯管路各個支管壓降總是想等的,即:

其中 R1, Gi, Δpi,分別為并聯管路各個支管的管道阻力、各支管的流量、各支管的壓降。

有上三式可知,各角燃燒器的一次風粉是否均勻,首先就要考慮然并聯管的阻力是否達到平衡。由于管道的空間布置不可能達到盡善盡美的局面,并聯管的阻力差別有時會達到單根管總阻力的1/3。目前,一般采用節流元件進行管道阻力的平衡。所以電站鍋爐并聯送粉管道的阻力均衡是管道安全運行及爐內優良燃燒的重要保證。

2.1 管道的摩擦阻力計算

在制粉系統中煤粉在管內主要由水平(包括傾斜)、垂直管和彎管三種管道形式組成。由于煤粉在各個管道內受力情況的不同,所以在管道內部分布情況也不盡相同。

(1)垂直管道:管中心煤粉濃度低,管壁四周濃度高。

(2)水平管道:管底濃度高而且顆粒粗,水平管道上部每份濃度低,而且煤粉顆粒很細。

其中: λ0, λμ分別為純空氣和風粉流的摩擦阻力系數；De管道的當量直徑,m； ρ0純空氣的密度；L為管道的長度； μ為煤粉濃度；K為修正因子(通常由實驗得到)。

純空氣氣體在管道內流動時的摩擦阻力系數0λ與流動狀態(只與雷諾數大小)以及管道內壁相對粗糙度有關；含粉氣體在管道內流動時的摩擦阻力系數還與氣體的含粉濃度 μ及管道空間走向有關。

彎管處的局部阻力計算:

當煤粉氣流流經彎管時,由于離心力的作用使煤粉密集于管道外壁處,摩擦阻力較內壁很大,由于密集煤粉間及煤粉與壁面間相互摩擦和撞擊,運動內量受到損失。(適用于純空氣彎管管道阻力計算,μξ純空氣彎管管道阻力系數)(適用于風粉流動時的彎管管道阻力計算,0ξ風粉流動時的彎管管道阻力系數)

圖1 節流元件結構

值得注意的是,由于一次風管的管道布置由水平管道,垂直管道,彎管三部分組成。風粉氣流在三種管道中所受到的力不同,故各段的煤粉分布也各不相同。所以各個段的修正因子K也不盡相同。

2.2 截流元件的阻力計算

節流元件有固定縮孔(節流孔板)和可調縮孔(月牙形和弧形屬此列)兩大類。—般情況下,在垂直管道上可采用圓形節流元件；在水平管道上可采用弧形或月牙形節流元件(圖1）。

節流孔板的阻力計算:

純氣體條件下,節流孔板的阻力系數與孔板的型式和節流比有關,在煤粉氣流中,節流孔板的阻力系數還與煤粉濃度有關。節流孔板的阻力系數對應于未經節流時管內平均速度。

圓形節流元件

弧形節流元件和月牙形節流元件:

其中m值分別為:

弧形節流元件

月牙形節流元件:

并聯一次風管的總阻力計算公式可以寫成:

值得注意的是在第一項的摩擦阻力計算時,由于水平管道和垂直管道的煤粉分布狀況不同,同時受力的方向情況也大不相同。故修正因子k不同。在計算管道阻力計算時,應該區分計算。

3 煤粉分配器

制粉系統并列送粉管間風粉分配不勻,除管道阻力差別而引起的分配不勻之外,還有由于分叉處固有的分配不勻造成的。磨煤機出口至各并列輸粉管入口的風粉分配下均屬于制粉設備本身固有的風量分配不均。減小這種分配不均,應在進入并列支管之前裝設煤粉分配器、分配箱或其他分配元件,應當指出。煤粉分配器只能減小并列支管入口處的風粉分配不均。

4 粗粉分離器

粗粉分離器是燃煤電站鍋爐制粉系統的關鍵設備之一,其性能直接影響著制粉系統及整個機組的安全和經濟運行。粗粉分離器的作用,是將磨煤機磨出的煤粉依顆粒的大小進行分選,把粒度小于某粒度級的細粉合格煤粉,作為產品隨干燥氣流輸送至煤粉分離器或直接進人爐膛而把粒度大于這一粒度級的粗顆粒不合格煤粉從氣流中分離出來,并返回磨煤機重新磨制。一個性能理想的粗粉分離器,能把合格的煤粉隨氣流輸送出,而不混入返回磨煤機的粗粉中去,無為地增加磨煤機的負荷,影響其出力,增大電耗量而且能把大于規定粒度級的不合格的煤粉分離出來并返回磨煤機重磨,而不隨合格的煤粉進人爐膛,影響鍋爐燃燒的穩定性,增加飛灰可燃物的含量,影響鍋爐熱效率。

粗粉分離器的改造是對調平一次風粉的總要措施,如果粗粉分離器的分離效果不好,不合格的煤粉隨氣流進入粗粉分離器出口的一次風管中,增加了煤粉中的粗大顆粒份額, 大大降低了煤粉的均勻性。由于煤粉的均勻性的降低,經過煤粉分配器的分別進入并聯一次風管中。導致并聯一次風粉管內一次風粉的分布不均勻。

5 結語

(1)一次風粉的分布均勻性,是在四角切圓燃燒鍋爐風粉配平的主要方面,影響一次風粉均勻性的因素很多。在研究風粉失衡時,應該首先確定影響一次風粉失衡的部位,然后進行調衡。

(2)在計算一次風粉管道阻力時,現場一般是進行冷態試驗,首先進行冷態調平。但是風粉氣流與純空氣的氣流的流動差異,在冷態條件下調平,仍然會造成較大的誤差,仍有待于繼續研究。

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