燃烧器下摆时冷灰斗内结渣的试验和数值模拟.pdf

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1、燃烧器下摆时冷灰斗内结渣的试验和数值模拟刘文酷(上海诺特飞博燃烧设备有限公司，上海200333)摘要：近年来，摆动式燃烧器主要用于大型的四角切圆燃烧锅炉，通过摆动式燃烧器进行调节再热气温，其调节灵敏、调温幅度大、简单、不需要增加功率消耗以及附加受热面等优势，所以在大型四角切圆燃烧锅炉得到广泛应用。在运行过程中，由于使用不当会出现炉内结渣等现象，使用燃烧器局部超温。在使用摆燃烧器调节再热汽温时，如果摆幅度过大会出现燃烧器下摆时冷灰斗，从而出现冷灰斗内结渣的情况，导致严重的结渣事故发生。本文主要针对

2、燃烧器摆动的前提下冷灰斗内的灰渣沉积进行有效的分析，并且对燃烧器下摆条件和燃烧器水平的冷灰斗内结渣的试验，从而得出燃烧器下摆时冷灰斗内结渣的数据，同时结合炉内结渣过程的数值模拟，通过模拟了解燃烧器下摆时冷灰斗内结渣的的特性。关键词：结渣；数值模拟；摆动式燃烧器摆动式燃烧器主要用于大型的四角切圆燃烧锅炉，通过摆动式燃烧器进行调节再热气温，其调节灵敏、调温幅度大、简单、不需要增加功率消耗以及附加受热面等优势。其燃烧器可以在±20。一±300的范围内进行上下方向摆动，在利用摆动式燃烧器调节再热汽温”1

3、。在燃烧器负荷较低或者炉膛吸热较多的时候，气温还达不到额定值的情况下，其喷口就要向上摆动；负荷较高或者炉膛吸热较少的时候，气温高于额定值的情况下，其喷口就要向下摆动。本文通过600MW锅炉按模化理论进行实验，对燃烧器摆动的前提下冷灰斗内的灰渣沉积进行有效的分析，现报告如下o，。1燃烧器下摆时冷灰斗内结渣的试验对某家电厂进行调查显示，其600MW燃煤锅炉主要是通过四角切圆燃烧锅炉进行调节再热气温。通过按模化理论进行实验，摆动式燃烧器进行再热控制循环汽包炉中，其炉膛断面为19558mmXl6432．

4、5mm，容积为15484m3。在燃烧器中炉膛的4角同时布置4组切向摆动式燃烧器，可以在上、下方向±20。内进行摆动，以便于调节再热汽温【3】。在燃烧器建立冷模试验台架，送风量为15000m讥，利用平衡通风的方式，使炉膛维持微负压并保障炉内流动可以顺利进入第二自模化区。通过保持炉膛微负压进行引风机平衡通风，利用五孔探针、热线风速仪等来测量炉内速度场；同时利用烟花示的踪定性来表示炉内流动的状态。在燃烧器中设计配风条件时对燃烧器下摆、水平进行粒径颗粒在冷灰斗内的沉积试验，当燃烧器下摆到最低的位置时，通

5、过不同的示踪粒径对冷灰斗内的总沉积量，燃烧器下摆和粒径是影响冷灰斗内的颗粒沉积的主要因素”‘。在燃烧器下倾的时候，冷灰斗内粒子沉积量明显增加，然而在相同的下倾角度中，配风一样，粒子粒径和沉积量就越大，其粒子沉积的分布情况也是一样，如图1。霹拦雕图1冷灰斗壁面上的颗粒沉积分布特性()(，m)在冷态模化实验的模拟过程中，肯定是存在着一定误差，比如：热态运行锅炉中，在风出口煤粉颗粒的燃烧过程中颗粒的直径会不断减小，热态下炉内向上流动的趋势显著，其冷灰斗固体颗粒的比例也明显降低闭。实验表明，导致燃烧器下

6、摆时冷灰斗内结渣严重的主要因素是最底层二次风厚度太薄，只有337mm，在最底层二次风对一次风的作用比较弱，所以燃烧器下摆的时候，二次风的支撑作用就更低了。2燃烧器下摆时冷灰斗内结渣的数值模拟在燃烧器下摆时冷灰斗内考虑到热态燃烧在煤粉颗粒、炉内冷热态等气流中差距较大，其热态条件下气流向上流动的状态比较明显，通过数值模拟的方式，对燃烧器下摆时冷灰斗内结渣的进行热态三维模拟”1。燃烧器下摆时冷灰斗内中影响炉内结渣的因素有：一是煤自身结渣的功能，导致煤自身结渣的原因是受煤中矿物质的影响；二是灰粒在壁面的

7、粘附生长，由于底部热传导性使渣层表面的温度提高，灰粒在壁面就容易形成物理、化学的粘附，其化学机理主要是指碱化、氧化以及气体与渣本身发生硫化等现象使渣层更加厚；三是灰粒向壁面的输运过程，灰粒向壁面的输运机理由热迁移(<10斗m颗粒)、非均相反应(<1斗m颗粒)、惯性迁移(>10斗m颗粒)、凝结这四种机理构成；四是炉内温度场、气相流场的结渣反作用，随着炉内温度水平的提高就会形成结渣，同时还会影响气相流畅导致恶性循环的现象”’。燃烧器下摆时冷灰斗内的数值模拟的结渣过程主要考虑到颗粒与壁面的碰撞频率、粘

8、结效率这两个指标。其中炉内的多数颗粒的惯性机理均达到壁面，但是在颗粒输运中烟气湍流脉动起着非常重要的作用，湍流涡中颗粒可以吸收能量到达边界层。颗粒到达壁面时并不是都粘在壁上，在渣层、颗粒的影响下粘结效率的渣层、粘性、组分、颗粒的温度出颗粒的粘性的公式：Ⅳ1=∑Pi(T，，)+[卜P．ff，)lPs盯s)式中Pi(T，)的颗粒中组分il-l的粘结概率，k是指颗粒自身的温度，Psffs)壁表面的粘结概率。颗粒粘度斗和临界粘性斗判断Pi(rk)值求得：斗=10”“怖。删2+(下转第114页)112l化