锅炉冷态空气动力场试验.doc

锅炉冷态空气动力场试验锅炉冷态空气动力场试验技术方案 1试验目的通过本试验，可以直观地了解炉内气流的分布、扩散、扰动、混合是否良好，实际切园的大小、位置等。其结果可以帮助分析锅炉燃烧设备及各风粉管道的设计、安装、配风等可能出现的一些问题，从而为安装验收、投产、热态燃烧调整试验提供参考依据。 2引用标准、依据 2.1.火电工程启动调试工作规定（96版） 2.2.火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程（96版） 2.3.火电施工质量检验及评定标准（96版） 2.4.电力建设施工及验收技术规范（锅炉机组篇） 2.5.xxxxx锅炉设计说明书 3设备简介 3.1锅炉主要设计参数：名 称 单位 额定蒸发量 t/h 额定蒸汽温度 额定蒸汽压力 MPa 锅筒工作压力 MPa 给水温度 3.2煤粉燃烧器的主要设计参数：名称 单位 一次风速度 m/s 一次风率 % 二次风总风率 % 二次风风速 m/s 上二次风风率 % 中二次风率 % 下二次风率 % 边界二次风率 % 4试验前应具备的条件 4.1锅炉的烟风系统、制粉系统、燃烧设备安装完毕，内部所有异物已清除、并经通风试验合格。 4.2锅炉的送、引、一次、排粉风机试运转合格，能进行可靠操作。 4.3试验所需测点已经安装完毕。 4.4各人孔门、安全门、检查孔均处于关闭状态，防爆门正常。 4.5各烟、风系统风门、挡板的实际开度与指示的一致性经校验合格，各烟、风系统挡板门应开关灵活、固定可靠，全部能操作。 4.6各烟风管道系统压力指示能正常投入，能正确显示。 5试验前的准备工作 5.1在炉内最下层二次风口下边缘以下500mm截面处搭设一试验平台(铺满竹排并留一上下孔)，要求平台牢固，能承载10人在上面工作的重量。在12m运行层，平右侧人孔门炉膛内，搭设一个33m的小平台，旁边装设1m高防护栏杆，要求牢固可靠，并搭设一个脚手架与上下孔连接，要求牢固，上下方便。 5.2在炉内每个角的向火侧分别搭设一个10m高的脚手架，要求牢固可靠，可以承载2人上下行走，且不阻碍喷口气流。 5.3 在炉膛内布置36V行灯4盏，满足照明需要。 .4炉膛外左侧人孔门处设联系人员一名，负责炉内外的通讯联络。 6试验内容及步骤 6.1 炉内网面布置在炉膛下层一次风喷口中心标高截面处用铁丝布置一个“十”字形网面，用铁丝按锅炉厂说明制作两个切圆，安装在“十”字形网面中心。网面布置时，调试所试验人员现场进行指导和检查。 具体作法：平炉膛下层一次风喷口中心标高用两根铁丝拉“十”，找出炉膛中心，在中心上布置切圆，由四角A层一次风喷口中心各拉一根铁丝与切圆相切，在铁丝上沿喷口中心按喷口长度间距用电工胶布缠绕，作为A、B层一次风气流衰减度测量测点。在“十”铁丝上沿炉膛中心按300mm间距用电工胶布缠绕，作为下层一次风切圆测量测点。 6.2 燃烧器检查对燃烧器安装情况进行外观检查，检查燃烧器喷口的形状是否与图纸相符，油枪安装位置是否正确、合理；实测一组燃烧器喷口的实际尺寸；测量燃烧器的垂直度，检查燃烧器中心线安装是否垂直。对检查结果做好记录。 6.3各风机投运下总风压调整按照规程要求，先启动一侧引、送风机，待正常后，再启动另外一侧引、送风机。两侧风机均启动正常后，保持两侧引风机开度一致，两侧送风机开度一致，使两侧风机并列投入运行。调节送、引风机，逐渐增加各风机出力，调整锅炉总风量至试验要求。调整一、二挡板，使燃烧器出口风速达到满负荷条件下的冷态模拟值。调整好引风机静叶开度，维持炉膛负压在-30-50Pa的范围内。系统稳定后，对烟风系统吹扫20分钟，准备进行炉内空气动力场测量。 6.4 炉内空气动力场测量 一、二次风速调整到试验所需的冷态模拟值后，开始进行以下项目测量： 6.4.1用热式风速仪测量下层一次风喷口出口气流衰减特性，了解出口气流的衰减特性。测量时分两组同时进行，每组2人，对喷口的出口气流沿喷口中心轴线对风速进行实测。 6.4.2用热式风速仪测量一、二次风喷口出口实际风速； 6.4.3用热式风速仪测量下层一次风实际切圆的大小及位置，了解炉内气流的空气动力场情况； 6.4.4用热式风速仪测量贴壁风风速大小，对风速较高的地方做好记录。 7安全技术措施 7.1 试验设安全员一名,专门负责安全工作。 7.2 炉膛内搭的棚架工作平台一定要牢靠，炉膛内碎物、易燃物应清理干净。试验人员进入炉内前先启动风机清扫炉内一小时。 7.3 参加试验的人员应注意人身安全，进入炉内应着工作服、戴好安全帽、风镜及耳罩；在平台上行走应注意防止坠落；高空作业必须系好安全带。 7.4 电线、电源插座应绝缘良好,无漏电,并置于人孔门旁侧一米以上处。 7.5 在风机运行和并列过程中，应注意监视各风机电流，不得超过额定值。 7.6 在整个试验过程中，应注意人身及设备安全，如有危及人身及设备安全的情况出现，应立即停止试验。 8试验组织及人员分工 8.1 调试人员负责整个试验的指挥与协调，并负责提供对设备操作的要求及试验的技术指导。负责整个试验的观测、测试、记录工作。负责向参加试验的全体工作人员进行技术、安全交底。负责对搭设的平台、脚手架，安装的照明、测点进行验收。 8.2安装单位根据试验要求，负责炉内测风平台、脚手架的搭设，照明的安装，试验所需测点的安装，并负责设备的维护，配合试验的进行。 8.3 电厂运行单位负责试验期间的设备运行操作、监护，按调试措施积极配合调试人员做好工作。 8.4监理单位在全过程中行使质量监理职责。锅炉冷态空气动力场试验措施 1、设备系统概述 1.1内蒙古大唐托克托发电有限责任公司一期工程为2600MW汽轮发电机组，其中锅炉岛为哈尔滨锅炉厂引进美国ABB-CE技术设计制造HG-2008/17.4-YM5型亚临界、一次中间再热、单炉膛、型布置、四角切圆燃烧、平衡通风、紧身封闭布置、固态排渣、强制循环汽包型燃煤锅炉。 1.2本锅炉炉膛截面尺寸为：18542mm（宽）17448mm（深），采用四角布置的双切圆、摆动式燃烧器，两个切圆直径分别为1882和1458。其燃烧器采用水平浓淡煤粉燃烧技术，其原理就是利用煤粉进入燃烧器一次风喷嘴体后经百叶窗的离心分离作用，将煤粉气流分成浓淡两部分，两部分之间用隔板分开，浓相气流着火特性好；另外燃烧器出口处设有带波纹形的稳燃钝体，有助于高温烟气回流区的形成。这两种结构的结合提高了低负荷稳定运行的能力。 1.3燃烧器采用ABB-CE技术的传统大风箱结构，由隔板将大风箱分隔成若干风室，其中顶部燃尽风室三个，上端部辅助风室一个，煤粉风室六个，油风室四个，中间辅助风室三个，下端部辅助风室一个 ，共有五种18个风室。其中顶部燃尽风室喷嘴可作手动12水平摆动以起到削弱炉膛上部的气流旋转减少炉膛出口烟温偏差的作用，辅助风喷嘴及油配风喷嘴可作30上下摆动，6个煤粉一次风喷口可作27上下摆动。为防止通过燃烧器风箱的二次风产生过大的涡流，减少阻力损失，改善由于在燃烧器风箱内气流转向所引起的偏斜，在燃烧器风室内均设置了一块或两块导流板，这些导流板和各个喷嘴内设置的垂直和水平相交的导流板同炉膛的水冷壁大切角结构形成了对切向燃烧器系统一、二次风各股射流的综合控制，以防止进入炉膛的气流偏斜，从而保证炉膛内形成良好的空气动力场。另外在油燃烧器喷嘴中设置了专门的稳燃叶轮，以在喷嘴处建立和维持一个回流区，从而得到稳定的火焰，回流区里产生的炽热光环给燃油提供了连续的点火热源。 1.4燃烧器设计热力参数见下表：序号 项目 单位 数值 1 一次风率 % 26.875 2 一次风速 m/s 30 3 一次风温 76.7 4 二次风率 % 67.734 5 二次风速 m/s 50 6 二次风温 329 7 二次风中周界风份额 % 14.3 8 二次风中辅助风份额（包括燃尽风） % 85.7 9 二次风中燃尽风份额 % 20.3 2试验理论依据 2.1锅炉燃烧工况的稳定性和经济性对现代大型发电机组安全经济运行有着至关重要的作用，而燃烧工况的优劣在很大程度上决定于燃烧器及炉膛的空气动力工况，四角切圆燃烧器良好的空气动力工况对炉内燃烧过程的影响主要表现在以下几个方面： 2.1.1从燃烧中心区域卷吸足够的高温烟气回流至一次风粉混合物射流的根部，从而保证了一次风射流着火的稳定性。 2.1.2提供合理的一、二次风配比，使着火燃料能及时得到充分的空气供应，并均匀扩散混合，使燃料充分燃烬。 2.1.3使炉膛具有良好的火焰充满度，并形成合适的燃烧火焰中心。 2.1.4各燃烧器射流角度正确、刚性合理。从而可以避免射流的偏斜，冲刷水冷壁及各股射流的相互干扰和冲撞。 2.2内蒙古大唐托克托发电有限责任公司1、2号锅炉为新建机组，为了了解该锅炉燃烧器空气动力工况，应选择一台锅炉进行冷态空气动力场试验，其目的是模拟炉膛及燃烧器热态运行时的空气流动状况，从而全面的检查燃烧器安装的角度是否正确，了解气流的混合和流动特性，形成切圆后火焰的旋转情况及火焰中心是否偏斜，气流是否有贴边、刷壁情况以及火焰在炉膛的充满度等，为机组热态运行及燃烧调整提供可靠的理论依据。 2.3锅炉在实际运行时，炉膛内的气流工况属于粘性流体不等温的稳定受迫运动，但对于大型电站锅炉来讲，因为无法准确地了解炉膛在热态工况下的温度场分布情况，故通常在炉膛模拟试验时一般按等温模化考虑。进行炉内冷态等温模化试验时,应遵守的原理是： 2.3.1几何相似：由于冷态试验与热态运行在相同炉子上进行，因此满足几何相似原理； 2.3.2气流运动状态相似，即欧拉准则相等：当雷诺数Re大于一定值后，欧拉数保持恒定不变，流动状态将显示出不再随Re数的增加而变化的特性，气流速度和Re再增加时，只有空间各点速度的绝对值按比例增加，而其欧拉数和速度的分布图形不再变化。因此，只要保证冷态试验条件下采用的Re数超过进入自模化区的临界Re数或与热态的Re数相等，即可达到冷态模拟热态的相似性。通常，对于这种炉型当Re数达到或超过7.5104时，炉膛及燃烧器出口的流场即能满足进入自模化区的条件。 2.3.3边界条件相似，主要考虑满足燃烧器出口射流的相似性，首先保证燃烧器的风量分配方式要与热态相仿，其次要求冷态时的各股射流的Re数应与热态时相等或已进入自模化区，还必须维持冷态试验与热态运行各股射流的惯性力相等即动量比相等。 3、编制依据 3.1火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程（1996年版） 3.2内蒙古大唐托克托发电有限责任公司1、2号机组启动调试大纲 3.3火电工程调整试运质量检验及评定标准（1996年版） 3.4华北电力集团公司关于贯彻火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程的实施规定和管理制度汇编 3.5哈尔滨锅炉厂提供托克托发电有限公司锅炉说明书 3.6工程流体力学 4、试验方法及范围 4.1本次试验综合采用测速法及烟花示踪法， 将烟花置于燃烧器一次风喷口内并点燃，通过照相及摄像记录下烟花在一、二次风射流中的轨迹，以此观察和分析该燃烧器及炉膛的空气动力工况。试验用的烟花是特制的，要求喷射的初速度小，火焰颜色为麦黄色，烟花颗粒度小且均匀，喷射时间约为一分钟，采用电打火方式点燃，且同层燃烧器四角必须同时点燃。试验中用热线风速仪在炉内对燃烧器喷口二次风速进行测量，记录下各燃烧器出口的流场分布情况，并控制喷口处的一次风速和二次风速。 4.2试验控制参数 根据相似原理，经理论计算（雷诺数Re取1.0105）冷态试验时满足进入自模化区的试验参数为：炉膛最小风速0.0845 m/s，进入炉膛的最小风量为18.6t/h，一次风速32.86m/s，二次风速34.88m/s。试验中可选择大于上述计算风速的整数值，本试验中取一次风速为33m/s，二次风速为35m/s。试验中控制炉膛压力为-50100Pa。 5、组织与分工 5.1生产单位：负责完成必要的生产准备工作，如运行规程及系统图册的编写、运行人员培训及有关设备的挂牌工作；在试验中负责设备的启停操作、运行调整、运行参数记录及例行检查并协助试验人员进行有关试验测试数据的记录工作。 5.2施工单位：负责完成本试验要求的炉膛脚手架的搭设、后屏过处观测平台的搭设、试验用照明的准备、烟花固定支架的加工及安装、炉底试验用对角线和定位灯的安装固定等工作；负责配合各项相关试验的阀门调整、安装烟花及设备的监管和消缺工作，负责试验现场的安全、消防等工作。 5.3调试单位：负责编制试验措施；在试验中的担任技术总负责，组织协调试验工作的开展，负责对所有参与试验人员进行技术交底和测试培训工作；负责试验中的测试工作及试验中的照相、工业摄像及数据采集系统的调试与数据采集工作；负责对试验结果进行分析并提出调整方案，整理所有试验数据并编写试验报告。 5.4监理单位：参加试验工作并检督本措施的实施。 6、试验前应具备的条件 6.1生产准备工作就绪，主、辅岗运行人员配备齐全，经过培训具备上岗条件； 6.2通讯系统调试工作完成，通讯联系畅通，炉内外通迅手段完备； 6.3试验范围内厂房沟道盖板齐全，楼梯、步道、护栏完好，所有杂物清理干净； 6.4循环水、闭式冷却水水、仪用空气、厂用空气等公用系统调试完毕并能正常投入； 6.5热控DCS系统具备在CRT上启、停操作设备的条件； 6.6烟风系统所有烟、风道安装完毕，内部杂物清理干净；炉膛、风道、烟道各处人孔门关闭； 6.7炉底渣斗、水封清理干净，具备上水条件； 6.8电除尘器内部清理干净，升压、振打试验完毕，灰斗加热具备投入条件； 6.9相关烟风系统、制粉系统、燃烧系统挡板的检查、传动完毕，投运正常； 6.10空气预热器、吸风机、送风机、一次风机、密封风机经分部试运结束，试运结果符合要求，具备投运条件； 6.11磨煤机及其系统按要求安装完毕，与燃烧器连接可靠；磨煤机内部清理干净，无施工人员作业；有关表计能投运，已具备通风条件； 6.12磨煤机出口分离器挡板内部检查完毕，所有挡板角度一致，且外部开度指示与内部实际位置对应；将所有磨煤机分离器挡板位置预调至45?； 6.13摆动燃烧器冷态调整完毕，各燃烧器位置正确，摆动火嘴置水平位置； 6.14 FSSS相关部分检查传动完毕，磨煤机具备通风条件； 6.15炉膛冷态通风试验结束，与空气动力场试验有关的风压、风量测点安装校验完毕，可投入使用； 6.16炉膛内部燃烧器区域脚手架按要求搭设完毕： 6.16.1脚手架搭设应便于在炉膛四角燃烧器区域进行测量工作； 6.16.2炉膛四角之间应设有人行过道，过道两侧必须设有护栏； 6.16.3脚手架不能妨碍燃烧器出口气流运动； 6.17在炉膛上方中央后屏过热器处按要求搭设好试验用观测平台： 6.17.1平台应搭设牢固，并有安全护栏； 6.17.2平台可布置为1000mm2000mm规格，不宜过大，否则将影响气流流动； 6.18炉膛内部燃烧器区域及后屏过热器区域准备好试验用照明； 6.19在炉膛出口，后屏过热器及屏式再热器之间拉好测试用的铁丝，并作好标记； 6.20在炉底拉好定位用的对角线,并在上挂好定位及照明用的指示灯(见附图)； 6.21准备好一次风调平所需的测速管并进行标定； 6.22准备好数量足够的试验用的烟花及相关设备； 7试验项目和程序 7.1一次风冷态调平试验由于现场条件的限制，同台磨的四根输粉管走向、行程都不同，造成阻力偏差，这一偏差若不予以消除，将造成同层四只燃烧器出口流速、煤粉均匀性的偏差，从而影响炉内正常的空气动力场及燃烧情况。因此，一次风调平是调试过程中的一项重要工作，同时也是进行空气动力场试验的前提； 7.1.1首先应将所有磨煤机出口煤粉管上的可调缩孔放在全开位； 7.1.2磨煤机出口分离器挡板放在45位置； 7.1.3启动空预器、吸风机、送风机、密封风机、一次风机各一台； 7.1.4关闭给煤机出口落煤管挡板，开启磨煤机出口门、入口隔绝门、入口冷热风隔绝门、冷风调节门、热风调节门、密封风门； 7.1.5调整冷、热风调节挡板,在的40%风量下通风510分钟； 7.1.6调整风量在100%、80%、60%额定风量下先进行测速装置（靠背管）系数的标定工作。标定工作完成后将靠背管装到各粉管上（靠背管应做好标记），然后进行一次风调平试验，在不同风量下调整可调缩孔，使得各粉管的风量相同，然后进行下一套制粉系统的调平工作； 7.2磨煤机一次风测速元件(机翼)的标定本锅炉制粉系统采用的一次风测速元件是机翼型测速元件，安装在磨煤机入口一次风管道上,为了使磨煤机投运后在准确风量下运行,以及掌握合理的风煤比,有利于调整燃烧,首先应对机翼型测速元件进行标定，标定方法采用出口标入口法，即在磨煤机出口测量四根粉管风量再考虑漏风量及密封风量的影响即为磨入口风量。 7.2.1启动空预器、吸风机、送风机、密封风机、一次风机各一台； 7.2.2关闭给煤机出口落煤管挡板，开启磨煤机出口门、入口隔绝门、入口冷热风隔绝门、冷风调节门、热风调节门、密封风门； 7.2.3维持一次风母管的风压恒定,调整磨煤机风量分别为100%、70%、40%额定风量； 7.2.4在上述三种通风状态下进行磨煤机出口风量、静压、温度、机翼差压的测量，同时对CRT上的风温、风量及风量计算等有关参数进行记录和校对； 7.3炉膛出口气流分布均匀性试验 7.3.1测定A层一次风与相临二次风混合时（未加入反切二次风）炉膛出口气流速度场； 7.3.2分别测定四层、五层一次风与相临二次风混合时，反切二次风OFA水平摆动机构在中间位置时炉膛出口气流速度场； 7.3.3分别测定四层、五层一次风与相临二次风混合时，反切二次风OFA水平摆动机构在?12?位置时炉膛出口气流速度场； 7.3.4通过对OFA不同位置时炉膛出口气流速度场的比较，为空气动力场试验及锅炉热态运行时提供调整的依据； 7.4冷态空气动力场试验 7.4.1单层一次风射流冷态模化试验（共六个工况） 7.4.1.1在试验所在层煤粉燃烧器喷口放置好烟花，预先布置好点火用的导线,烟花要固定好，防止被风吹走。 7.4.1.2开启两台空预器、吸风机、送风机、一次风机及一台密封风机，维持炉膛负压-50-100Pa； 7.4.1.3关闭其余磨的出口挡板及所有二次风小风门； 7.4.1.4调节磨的入口风量挡板控制燃烧器各出口一次风速达为33m/s； 7.4.1.5同时点燃该层燃烧器喷口的烟花,观察并记录烟花在一次风射流中的运动轨迹、切圆的形成情况、火焰中心是否偏斜及射流是否偏离燃烧器中心几何轴线。 7.4.2单层一次风射流与相临层二次风射流混合的冷态模化试验（本试验选择A、C、E三层燃烧器，即分为三个工况）； 7.4.2.1A层一次风射流与A层煤燃料二次风、下部辅助二次风及A层油燃料二次风射流混合的冷态模化试验； 7.4.2.2 C层一次风射流与C层煤燃料二次风、中部辅助二次风射流混合的冷态模化试验； 7.4.2.3 E层一次风射流与E层煤燃料二次风、上部辅助二次风射流混合的冷态模化试验； 7.4.3四层一次风射流与相临层二次风射流混合的冷态模化试验（共三个工况）； 7.4.3.1A、B、C、D层一次风射流与A层煤燃料二次风、B层煤燃料二次风、C层煤燃料二次风、D层煤燃料二次风、下部辅助二次风、中部辅助二次风、上部辅助二次风、A层油燃料二次风、OFA2层二次风、OFA1层二次风射流混合的冷态模化试验； 7.4.3.2C、D、E、F层一次风射流与C层煤燃料二次风、D层煤燃料二次风、E层煤燃料二次风、F层煤燃料二次风、中部辅助二次风、上部辅助二次风、OFA2层二次风、OFA1层二次风射流混合的冷态模化试验； 7.4.3.3A、B、E、F层一次风射流与A层煤燃料二次风、B层煤燃料二次风、E层煤燃料二次风、F层煤燃料二次风、A层油燃料二次风、D层油燃料二次风、下部辅助二次风、中部辅助二次风、上部辅助二次风、OFA2层二次风、OFA1层二次风射流混合的冷态模化