热机试验(冷态试验)

四、煤粉炉冷态空气动力场试验
1.概述 ㈠空气动力场
炉膛空间气流运动方向和速度的分布 ㈡试验对象：新安装投运炉；大修后的锅炉 ㈢主要目的：直观检查炉内气流的分布、扩散、
扰动、混合情况，判断气流工况是否良好。
注：炉膛运行的可靠性和经济性，在很大程度 上取决于空气动力工况（即风、粉、烟的流 动情况）
切圆燃烧方式
尺寸成比例； 一般电厂均在实际锅炉上进行试验与热态时相似
要求：冷态时的Re数=热态的平均Re数
或：冷态Re数大于流动自模化区的界限Re数
说明：①流动状态主要用Re数来表征
②Re=wd/ν(运动粘度)=惯性力/粘性力
③自模化区－当Re数大于一定值后，流体 惯性力远大于粘性力，流动图形不随Re数 的增加而变化的流动状态。（此时，随Re 数增加，只有空间各点速度绝对值成比例 增加，而速度场图形不再变化）
—指示是否正确，最大风量是否足够 3.空板阻力特性试验 ㈠目的：确定一次风量与布风板阻力之间
的关系 ㈡方法:
⑴在空板(无料层)状态下，启动引风机和 一次风机，维持炉膛负压为20～30Pa （或二次风口负压为零，此时风室静压即 为空板压降）；
空板阻力特性试验
⑵逐渐升高一次风机转速，测定在不同一 次风流量下的风室静压；
⑷打开炉门，观察静止料层表面的平整度。
5.料层阻力特性试验
㈠目的：测定一次风量与料层差压的关系， 确定临界流化点（从固定床转变为流化床 的转折点）。
㈡方法：
在布风板上放上不同厚度（取300、400、 500毫米）的料层，按空板阻力特性试验的 方法，分别测定不同厚度的料层加空板的 总阻力特性ΔPZ= f (Q)，进而得出不同厚度 的料层阻力特性ΔPL=f(Q)。 根据料层阻力的变化特性，确定冷态下的临 界点位置。
口出口处）；
⑶测点选择
沿炉膛截面对称十 字形布置测点， 测气流各向速度， 然后按比例画风 速图（玫瑰图）， 连接最大切向速 度所在位置，即 得实际切圆直径；
㈣测量法可给出较准确的数量分布，但不够 直观。
4.观测要点
㈠旋流燃烧器 ⑴射流形式－开式或闭式； ⑵射流特性－扩散角大小、回流区尺寸及 回流速度； ⑶射流旋转强度及速度分布； ⑷1K与2K的混合特性—混合点位置及混 合时的强度； ⑸调节有关部件后，对上述特性的影响。
⑶特点：①飘带过长时容易打绞，既影响观察，又会 带来指示偏差；
②在弱风区飘带的敏感性差－飘带有一定强度，风 速低时不易飘动；
③观察记录工作量大，不适宜大尺寸炉膛，仅用于 中小容量炉。
㈡烟花法
⑴在各次风管距出口2米左右处，安放烟花示踪剂；
⑵示踪剂在风管中与风混合充满喷口，依靠风的引 射进入炉膛；
⑶火花的产生－用钢管做成类似注射器结构，筒内 填锯末，置于火上烘烤至阴燃状态；将注射器插入 风道上的开孔，将阴燃的锯末徐徐推进，即形成火 花流束。
表盘值
风量（m3/h)
4.布风均匀性检查
㈠目的：检查布风板的配风是否均匀，流化时有无 死料层
㈡方法
⑴加入料层约500mm，启动引风机和一次风机， 维持炉膛负压为20～30Pa；
⑵逐渐提高一次风机转速，使风量超过临界沸腾 风量，底料处于良好沸腾状态；
⑶逐渐降低一次风机转速，在一次风机转速低于 10Hz（20%额定风量）时，停止一次风机和引风 机运行。
⑶逐渐降低一次风机转速，测定在不同一 次风流量下的风室静压；
⑷取上行（升高）与下行（降低）时的流 量和风室静压的平均值，绘制空板阻力 特性曲线ΔPk=f(Q)。
空板阻力特性曲线
空板压降 mmH20 600
空板压降特性曲线
500
400
300
200
100
0
0
5000
10000
15000
20000
实测值
五、流化床炉冷态试验
1.试验前的检查与准备 ㈠检查： 炉膛、分离器、返料系统、风室、风板 和风帽、返料口、落煤口、放渣管、风 门档板等，清理干净无杂物； ㈡准备： ⑴准备仪表 —风量表、风压表、差压计、动压测量装 置等，仪表齐全，性能完好，安装正确；
流化床锅炉 结构示意
二次风
石 灰 煤石 粒
返料风 一次风
流化床锅炉 结构图
⑵准备底料
—用炉渣或溢流渣，粒度与运行床料相 近，保持干燥； ⑶准备试验材料－记录表格、纸笔、仪表 用材（酒精、水或水银）； ⑷进行风门档板检查－位置、方向、操作 灵活性和正确性； ⑸检查炉墙严密性，消除漏风； ⑹进行风机试转－检查转动方向、轴承温 度和振动、电机电流等。
2.风量核定试验
W火焰燃烧方式
～58.2m
～47m
9078 宽17340
17678
～17m
～29m ～25m ～21m ～18m
6m
㈣工况良好的主要表现：
⑴火焰中心适中，无冲刷贴墙现象； ⑵风粉分布均匀，扩散混合良好； ⑶烟气对煤粉加热良好，有利于着火稳定 ⑷火焰充满好，无死滞旋涡区。 ㈤基本原则
使冷态试验结果与热态气流工况尽量接近。 需满足的条件： ⑴几何相似—试验设备与实际设备的结构相同，
⑷如发现返料不通畅时，应检查分离器、料腿及返 料器是否堵塞，返料风是否开启，必要时应调整返 料风的送风位置，再进行试验，直至满意为止。
㈢方法二：
⑴在返料器的立管上设置一加灰漏斗，在试验 前加入0～1mm细灰，使返料阀充满细灰；
⑵缓慢开启返料风，同时观察炉膛返料口，当 有细灰开始流入炉膛时，记录返料器启动风量、 风室静压及风门开度；
⑶继续开大返料风量，使返料增多，同时记录 相应的风门开度；
⑷注意连续向漏斗中加入细灰，以保持立管中 的料柱高度； ⑸通过称量加入漏斗的细灰量和记录试验时间， 可确定单位时间内的返料流量。
课堂作业3
5.煤粉炉冷态空气动力场试验的主要观测 内容有哪些?
6.如何通过试验确定流化床锅炉的临界风 量?
⑷一般炉膛，界限Re数≥104。
⑶边界相似（入口条件相似）
—使火嘴的风量分配方式与热态相似。 故要求各喷口射流：
①冷、热态动量相等 因冷态时1K中无煤粉，为保持动量相等， 则1K风量应适当加大） ②冷、热态动量比相等 ③冷热态的Re数相等。
2.试验前的准备
㈠技术准备 ⑴按设计风速和风温，计算各射流的动量； ⑵根据相似原则，确定试验所需风速； ⑶计算试验所需风量，调整和控制风量，
㈠任务:
核定现场风量表和通风能力,了解引、送风 机的风量和风压能否满足燃烧需要；
㈡方法
⑴在空板（无料层）状态下，启动引、送风 机进行通风；
⑵保持炉膛负压为20～30Pa，逐步提高风 机转速，观察风室静压、风机电流及风门开 度指示器的变化，以判断风机的出力是否符 合铭牌参数；
⑶测量并计算实际风量，核对风量表指示
使其满足计算要求； ㈡安装测点 安装位置：冷风、热风、再循环风、1K、
2K、3K等管道；
㈢检查和校正燃烧器
⑴结构完好程度、尺寸、标高、安装角度 —应符合设计要求
⑵风门档板开度和严密性 —实际开度与指示开度应一致；
⑶风压表计的正确性。 ㈣对风烟道进行冷态标定
用标准测速管（皮托管）和笛形管分别 测量流速，对结果进行比较，求得标定系 数（计算风量用的修正系数）
6.返料风调整试验
㈠目的：调整返料器供风量，使返料器工作正常
㈡方法一：
⑴在布风板上铺上粒径1毫米以下、厚度约为300～ 500毫米的细灰；
⑵启动引、送风机，将风量开至最大，运行10分钟 左右；
⑶调整通风量，使炉膛保持负压；打开炉门，开启 返料风，观察返料情况；通过适当调整返料风大小， 使返料又多又均匀；然后记录下此时返料风的风量 和风压；
⑷特点：
①火花的寿命较短，仅能观察出口气流，对大炉膛 不易观察炉内气流轨迹；
②在示踪摄像相片中，不易将射流与回流区分清楚
㈢测量法
⑴用测速仪测量各点射流速度和方向 ⑵测速仪： ①喷口出口平面气流 —速度探针、皮托管、旋杯式风速仪； ②炉膛空间气流 —热球风速仪、热线风速仪（可测范围
0.05～10m/s，可用于测量弱风区） —磁电高频风速仪（适宜高风速区，如喷
㈤其它
⑴通风吹扫1～2小时，保持受热面清洁； ⑵搭设脚手架，用于观测(尽量不影响气 流的流动)； ⑶安装照明、观察、测量、照相或摄像设 备。
3.观测方法
㈠飘带法
⑴在燃烧器喷口上系长飘带，观察气流情况－刚度、 贴墙、切圆位置等；
⑵在火嘴出口或上方适当距离的横截面上，拉数层 铁丝网络，扎上短飘带，观察截面上的气流方向和 速度分布。
300毫米料层
400毫米料层
500毫一米次料风层量(m3/h)
㈢说明：
⑴对宽筛分床料，不存在明显的拐点，可 用对应流态化与固定床的两条特性曲线 的切线的交点作为拐点。 ⑵热态风量大于冷态风量，故热态临界流 化风速小于冷态临界风速； ⑶实际运行风速应大于临界风速，以保证 床料中大颗粒也完全流化； ⑷在负荷降低时，应保证实际流速大于临 界流速，否则会造成流化不良而结渣。
空板520+毫料米层料总层压+ 空降板特总性压降特性
总压降KPa 10
8
6
4
2
0
0
5000
10000
15000
20000
风量(m3/h)
料层压降 (K5Pa)
某厂料2 0 吨层/压时C降F B特锅炉性料层压降特性
4
3
2
1
0
0 3000 5000 7000 9000 11000 13000 15000 16000 17000
㈡直流燃烧器
⑴射流特性－射程、速度衰减情况（沿轴 线的速度变化）； ⑵射流偏斜情况－偏离几何中心情况 ⑶切圆大小及所在位置； ⑷1K与2K的混合特性； ⑸调节倾角后的影响－混合与偏斜情况。