四角切圆油气锅炉空气动力特性冷模试验研究

摘要

本文以某630MW亚临界四角切圆燃油气锅炉为原型，在1∶15缩小搭建的冷模试验台上，采用风速测量定量分析和烟花示踪定性分析的方法，研究了假想切圆设计值、燃烧器上下组间距、八角燃尽风、对角大小切圆等对炉内空气动力场分布的影响，为大型油气锅炉的燃烧系统设计提供重要的设计参考。
　　试验表明:油炉主燃烧器具有大高宽比的特点，通过对主燃烧器分组及拉大上下组燃烧器间的距离，可以有效地减少炉内切圆直径，降低由于切圆过大而造成气流冲刷水冷壁和发生高温腐蚀的可能性，但下组燃烧器过低，会增加气流对炉底水冷壁的冲刷。假想切圆直径设计值越小，炉内实际切圆越小，切圆放大倍数越大。而八角燃尽风相对主燃区四角切圆，射流刚性强和补气条件好，其切圆设计直径最大但放大倍数最小。受八角燃尽风流场影响，燃烧器区切圆直径从下往上沿程呈现出先增大后减小的变化趋势，九层燃烧器中在油二次风第八层截面处达到最大值。通过烟花示踪发现，主燃烧器采用大小双切圆设计可以减少单切圆布置时下组燃烧器的椭圆度和切圆直径，但对上组燃烧器影响较小，对八角燃尽风旋转气流几乎没有影响。油炉中八角燃尽风布置，使得炉膛出口气流稳定，炉膛出口垂直向上气流前后侧、左右侧分布均匀，有利于减少烟速偏差对水平布置的过热器传热的影响。
　　前墙贴壁风速测量研究发现:在前墙中轴线附近贴壁风速最大，并向中轴线两边逐渐减小。主燃区下组燃烧器区的贴壁风速明显大于上组燃烧器区和燃尽风上方的贴壁风速。在四角各层主气流平均喷射速度约为24.5m/s时，前墙在中轴线右侧10cm、下组燃烧器油二次风第三层处平行于前墙的贴壁风速达到最大值7.86m/s。因此为了防止水冷壁受冲刷磨损、高温腐蚀和超温爆管的发生，实炉需在对应此区域的水冷壁区加强防腐涂料的喷涂或采用更好材质的水冷壁管，同时在热态运行过程中应重点加强此区域水冷壁温度的监测。

目录

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致谢

摘要

图表目录

1 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 油气锅炉的特点

1．2．1 燃油气锅炉介绍

1．2．2 燃油气锅炉腐蚀发生的成因及防止措施

1．2．3 燃油锅炉降低NOx的措施

1．3 四角切向燃烧锅炉的流动特性

1．3．1 四角切向燃烧特点及切向布置分类

1．3．2 表征炉内过程的重要参数指标

1．3．3 四角切向燃烧炉内空气动力场影响因素

1．4 本文研究内容

2 试验系统及模化方法

2．1 试验系统

2．2 炉内模化技术及试验模化计算

2．2．1 炉内模化技术

2．2．2 试验模化计算

2．3 试验内容

2．4 试验方法

2．4．1 热式风速计测试原理

2．4．2 烟花示踪

2．4．3 测孔布置及风速测试方法

2．5 本章小结

3 油炉冷模炉内空气动力场特性研究

3．1 试验方案

3．2 试验结果及分析

3．2．1 切圆设计直径、上下组间距变化对炉内切圆的影响

3．2．2 炉内流场烟花示踪分析

3．2．3 折焰角处炉膛出口垂直向上空气流速分析

3．3 试验结论

4 送风系统改造后油炉冷模空气动力场试验研究

4．1 改造后的试验台介绍

4．2 测试工况

4．3 风量及模化计算

4．3．1 冷模进入自模区时所需的最小送风量的计算

4．3．2 从各喷口进入炉膛的总风量

4．4 主气流旋转切圆大小及贴壁风速分布

4．4．1 主燃烧器油二次风截面主气流旋转切圆大小

4．4．2 满负荷工况下的烟花示踪

4．4．3 炉膛前墙各点贴壁风速分布研究

4．4．4 网格法测量炉膛出口空气垂直流速

4．5 本章小结

5 全文总结及进一步工作展望

5．1 全文总结

5．2 本文的主要创新点

5．3 进一步工作展望

参考文献

附录：作者简介及攻读硕士学位期间主要成果