一次風(fēng)管風(fēng)粉均勻性影響因素研究

1、一次風(fēng)管風(fēng)粉均勻性影響因素研究2011年第8期東北電力技術(shù)_''''',2軎:,<¨V¨論i.一次風(fēng)管風(fēng)粉均勻性影響因素研究ResearchonUniformityofWindpowderwithInfluencingFactorforPfimaAirPipeline侯致福,楊玉環(huán),高建強(華北電力大學(xué)能源動力與機械X-程學(xué)院,河北保定071003)摘要:各一次風(fēng)管的風(fēng)粉均勻性是影響爐內(nèi)燃燒工況的重要因素,對制粉設(shè)備的穩(wěn)定運行和鍋爐燃燒的穩(wěn)定及經(jīng)濟性有顯著影響.文中分析了一次風(fēng)管風(fēng)粉均勻性的主要影響因素,并提出了相應(yīng)的解

2、決方案.通過對阻力型影響因素的分析建立了一次風(fēng)管的阻力動態(tài)計算模型,并根據(jù)實例用不同方法設(shè)計了節(jié)流孔的尺寸,為在線監(jiān)測風(fēng)粉的均勻配平提供了理論依據(jù),對調(diào)整各送粉管道阻力特性的一致有益.關(guān)鍵詞:風(fēng)粉均勻性;一次風(fēng)管;阻力配平;影響因素Abstract:Windpowderuniformityofeachprimaryairpipelineisamajorfactorinfluencingcombustionstatusinboilers.whichhasanobviousinfluenceonstableoperationofmillingequipment,andstabilityandeco

3、nomyofboilerburning.Majorfactorofwindpoweruniformityofprimaryairpipelineisanalyzedandcorrespondingsolutionsispropose.Resistancedynamiccalculationmodelofprimaryairpipelineisestablishedbyanalysisonresistancetypeinfluencefactors,andthesizeoforificeisdesignedindifferentwaybasedonexamples,allthishaslaida

4、theoreticalfoundationforonlinemonitoringofwindpowerevenbalanceandhasagreatsignificanceinadjustinguniformityofeachpowerconveyingpipelineresistancecharacteristics.Keywords:Windpowderuniformity;Primaryairpipeline;Resistancetrim;Influencingfactors中國分類號TK223.2文獻標志碼A文章編號10047913(2011)08000103目前,國內(nèi)四角切圓燃燒鍋爐

5、煙道煙溫的分布嚴重影響鍋爐的穩(wěn)定運行.各一次風(fēng)管的風(fēng)粉均勻性是影響爐內(nèi)燃燒工況的重要因素,對制粉設(shè)備的穩(wěn)定運行和鍋爐燃燒的穩(wěn)定及經(jīng)濟性有顯著影響¨J.影響煙氣分布不均的因素很多,其中一個重要因素就是四角燃燒器的四角一次風(fēng)粉的均勻性.一次風(fēng)粉的均勻性包括兩方面:一是同層各角一次風(fēng)管的風(fēng)量(風(fēng)速)均勻;二是同層各燃燒器的風(fēng)粉成比例.本文分析了一次風(fēng)管風(fēng)粉均勻性的主要影響因素,并提出了相應(yīng)的解決方案;通過對阻力型影響因素的分析,建立了一次風(fēng)管的阻力動態(tài)計算模型,并根據(jù)實例用不同方法設(shè)計了節(jié)流孔的尺寸,為在線監(jiān)測風(fēng)粉的均勻配平提供了理論依據(jù),對調(diào)整各送粉管道阻力特性的一致有益.1阻力影響同層

6、四角燃燒器的4根一次風(fēng)粉管道是由同一臺磨煤機提供煤粉的,一次風(fēng)總管經(jīng)煤粉分配器分出4根一次風(fēng)粉管道到達各角的燃燒器.對于并聯(lián)管路各支管的壓降總是相等的,即:p=RGp1=ap2=p3=p4RlG2_R2Gi=R3G;=R4Gj式中:R為并聯(lián)管路各支管阻力,Pa;G為各支管流量,kg/s;ap為各支管壓降,Pa.根據(jù)以上可知,各角燃燒器的一次風(fēng)粉是否均勻,首先要考慮并聯(lián)管的阻力是否達到平衡,因管道的空間布置不可能達到盡善盡美,并聯(lián)管的阻力差有時會達到單根管總阻力的1/3.目前一般采用節(jié)流元件進行管道阻力平衡的調(diào)節(jié),電站鍋爐并聯(lián)送粉管道的阻力均衡是管道安全運行及爐內(nèi)優(yōu)良燃燒的重要保證.1.1管道磨

7、擦阻力計算管道總阻力包括管道磨擦阻力,煤粉提升的壓頭損失,彎管局部阻力及為均衡并聯(lián)管道的阻力所加裝節(jié)流孔的局部阻力.制粉系統(tǒng)中煤粉管主要由水平管(包括傾斜),垂直管和彎管3種管道形式組成.因煤粉在各個管道內(nèi)受力情況不同,因此在管道內(nèi)摩擦阻力系數(shù)也不相同.垂直管道:管中心煤粉濃度低,管壁四周濃度高.水平管道:管底濃底高且顆粒粗,水平管道上部煤粉濃度低,且煤粉顆粒較細.帶粉氣流管內(nèi)阻力Apf.計算通用公式如下一.2東北電力技術(shù)2011年第8期適用于純空氣管道阻力的計算:=A.L(1)-適用于風(fēng)粉流動管道阻力的計算:APi.=A(2)一e一帶粉氣體磨擦阻力系數(shù)通用公式:A=Ao(1+缸)(3)式中:

8、A.,A為純空氣和風(fēng)粉流的摩擦阻力系數(shù)(工程中通常取送粉管道A.為0.015);D為管道當量直徑,m;P.為純空氣密度,kg/m;P為風(fēng)粉氣流平均密度,kg/m;L為管道長度,m;/.t為煤粉濃度;K為修正因子(通常由實驗獲得).帶粉氣流在水平管和垂直管內(nèi)流動時,摩擦阻力系數(shù)與煤粉濃度的關(guān)系如表1所示.表1帶粉氣流的摩擦阻力系數(shù)純空氣氣體在管道內(nèi)流動時摩擦阻力系數(shù)A.與流動狀態(tài)(由雷諾數(shù)決定)及管道內(nèi)壁相對粗糙度有關(guān);而帶粉氣體在管內(nèi)流動其摩擦阻力系數(shù)還與氣體含粉濃度及管道空間走向有關(guān).1.2彎管處局部阻力計算當煤粉氣流流經(jīng)彎管時,因離心力的作用使煤粉密集于管道外壁處,摩擦阻力較內(nèi)壁大,由于密

9、集煤粉間及煤粉與壁面間相互摩擦和撞擊,運動能量受到損失,所有彎管的局部阻力系數(shù)均按以下通式進行計算j:考o=kakekc考=():0式中:k.為彎管轉(zhuǎn)角修正系數(shù);k為彎管截面修正系數(shù)(對于圓形截面彎管k=1.0);o為包含關(guān)閉粗糙度影響在內(nèi)的純空氣下彎管的原始阻力系數(shù).對于90.彎管的阻力系數(shù)查文獻,非90.彎管局部阻力系數(shù)基本上可用90.彎管時的局部阻力系數(shù)乘以因子(0/90)表示:(日)=(90)(0/90)適用于純空氣彎管阻力的計算,純空氣彎管的阻力系數(shù)為Ao0=(Po/2)(4)適用于風(fēng)粉氣流流動時彎管的阻力計算,風(fēng)粉流動時彎管的阻力系數(shù)為=(pw/2)(5)帶粉氣體摩擦阻力系數(shù)的通用

10、公式=(1+缸)(6)帶粉氣流摩擦阻力系數(shù)如表1所示.綜合國內(nèi)外的實驗結(jié)果,西安熱工研究所推薦式中k=5.5.1.3節(jié)流元件阻力計算節(jié)流元件分為固定縮孔(節(jié)流孔板)和可調(diào)縮孔(月牙形和弧形)兩類.一般情況下,在垂直管道可采用圓形節(jié)流元件;在水平管道可采用弧形或月牙形節(jié)流元件.純氣體條件下,節(jié)流孔板阻力系數(shù)與孔板型式和節(jié)流比有關(guān);在煤粉氣流中,節(jié)流孔板阻力系數(shù)還與煤粉濃度有關(guān).節(jié)流孔板阻力系數(shù)對應(yīng)于未經(jīng)節(jié)流時管內(nèi)平均速度.節(jié)流孔板的阻力系數(shù)計算如下引.圓形節(jié)流元件:,1,2.,【063037一m4),一I.m+.J弧形和月牙形節(jié)流元件:/1,2.,【J圓形節(jié)流元件m值的確定:m=(d/D)=()

11、弧形節(jié)流元件m值的確定:一4,/1-3-一2(萬)叫月牙形節(jié)流元件m值的確定:m=2arctanv/2h一-2c一,硎式中:h=(h/D).對于節(jié)流孔板的阻力計算,可按照局部阻力元件計算公式進行計算:卸=(7)式中:為節(jié)流孔板的阻力系數(shù).1.4垂直管道煤粉提升阻力計算在垂直向上流動的煤粉管道中,應(yīng)把提升煤粉造成的壓力損失計算在內(nèi).在直吹式制粉系統(tǒng)中,提升煤粉的阻力計算如下-3:ap=ppgH(8)2011年第8期東北電力技術(shù)3式中:h為垂直管遁的總長度,ino在實際中應(yīng)根據(jù)動態(tài)管道的阻力計算結(jié)果來調(diào)根據(jù)以上各式推導(dǎo)出并聯(lián)一次風(fēng)管總阻力的計整節(jié)流孔板的位置或改變一次風(fēng)擋板的開度,使各算公式:送粉

12、管道的阻力特性趨于一致,從而保證四角燃燒毫cmc卸o,罷魯美實現(xiàn)煙氣均勻分布,保【A.+銣J+p.3其它影響因素+卸+砉(1+缸)(9)3.1煤粉分配器需要注意在對第一項摩擦阻力計算時,因水平管制粉系統(tǒng)并列送粉管間風(fēng)粉分配的不均,除因道和垂直管道煤粉分布狀況不同,同時受力方向也不管道的阻力差引起外,還有因分叉處固有的分配不相同,因此其修正因子也不同,應(yīng)區(qū)分進行計算.均造成的.磨煤機出口至各并列輸粉管入口的風(fēng)粉分配不均屬于制粉設(shè)備本身固有的,減少這種2實例計算分配不均應(yīng)在進入并列支管前裝設(shè)煤粉分配器,分對于并聯(lián)管中最大阻力管道通常不進行節(jié)流,配箱或其它分配元件.需指出煤粉分配器只能減少認為其節(jié)流

13、孔圈孔徑d等于輸送管內(nèi)徑D;其它并列支管入口處風(fēng)粉分配不均.并聯(lián)管根據(jù)其水平管總長L,垂直管總長H,3?2粗粉分離器純氣流時彎管總阻力系數(shù)等,依據(jù)式(9)確粗粉分離器是燃煤電站鍋爐制粉系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)定節(jié)流孔內(nèi)徑d,使管道原始阻力和節(jié)流孔的阻力備之一,其性能直接影響制粉系統(tǒng)及整個機組的安之和等于最大阻力管的阻力./D一般為0.8全和經(jīng)濟運行.粗粉分離器的作用是將磨煤機0.9,當4/D:0.8仍不能平衡該管阻力偏差時,磨出的煤粉按顆粒大小進行分選,將粒度小于某粒應(yīng)考慮增加節(jié)流孔板數(shù)量.度級的細粉(合格煤粉)作為產(chǎn)品隨干燥氣流輸某火電機組為1025t/h的鍋爐,配有3套中送至煤粉分離器或直接進入爐膛,

14、而將粒度大于這速磨煤機正壓直吹式制粉系統(tǒng),四角切圓燃燒方一粒度級的粗顆粒(不合格煤粉)從氣流中分離式,煤粉燃燒器分6層布置,每臺磨煤機每端出1:3出來并返回磨煤機重新研磨,而不隨合格的煤粉有4根并聯(lián)管向同一層燃燒器供粉,一次風(fēng)送粉管進入爐膛影響鍋爐穩(wěn)定燃燒,增加飛灰可燃物含道的尺寸為D450×12mm,本文只列出了其中一量,影響鍋爐熱效率.性能理想的粗粉分離器能層送粉管道的水平管和垂直管的總長度及彎管數(shù)將合格的煤粉隨氣流送出而不混入返回磨煤機的量,角度.本鍋爐采用圓形節(jié)流元件,具體數(shù)據(jù)及粗粉中去,無謂增加磨煤機負荷,影響出力及增計算結(jié)果如表2所示.大電耗.轟2實例計笪結(jié)集編號1水平管

15、段/mm垂直管段/mm彎管數(shù)量及角度/(.)1979年我國聯(lián)合實驗組西安熱工研究所不同方法設(shè)計的節(jié)流:fL/mm蘇聯(lián)1958年計算標準蘇聯(lián)1971年計算標準實際節(jié)流孔的選擇實測風(fēng)速/(m?s)煤粉濃度燦327751351O5(90)+2(45)內(nèi)徑375數(shù)量1內(nèi)徑369數(shù)量1內(nèi)徑379數(shù)量1內(nèi)徑378數(shù)量1內(nèi)徑356數(shù)量125.1O.657328135105(90)+2(45)0OOOOOO0O024.9O.620975135105(90)+2(45)373138l137413721356125.3O.6(下轉(zhuǎn)第l8頁)鋁叭""n18東北電力技術(shù)2011年第8期開環(huán)放大倍數(shù)

16、來減小油動機時間.由于暫不具備進行脫網(wǎng)動態(tài)試驗的條件,DEH縮小一次調(diào)頻死區(qū).過大的一次調(diào)頻死區(qū)會改造后進行了靜態(tài)試驗,沖轉(zhuǎn)至額定轉(zhuǎn)速3000r/降低頻率的穩(wěn)定性.rain,并網(wǎng)前空負荷控制精度滿足要求.取消一次調(diào)頻限幅.為避免機組超速,應(yīng)該結(jié)古五取消關(guān)調(diào)節(jié)閥方向的任何限制.在加負荷方向上可緬術(shù)晤.設(shè)置適當?shù)南拗?DEH改造后的機組必須參與一次調(diào)頻,為了修改超速限制.因103%超速限制功能易引達到靜特性正確,穩(wěn)定性好,動態(tài)響應(yīng)快,滿足發(fā)系統(tǒng)振蕩,最終造成全網(wǎng)停電,建議取消,或在DEH所要求的基本指標,機組一次調(diào)頻功能模仿短時間內(nèi)只能動作一次.由于電網(wǎng)發(fā)生甩負荷時,了原機械液壓系統(tǒng)調(diào)頻的動作過程

17、,但增加了死區(qū)油開關(guān)并不一定跳閘,因此不能單靠油開關(guān)跳閘信的限制,這樣,既保證了電網(wǎng)頻率大幅度波動時,號使OPC電磁閥動作來限制機組超速.應(yīng)該利用一次調(diào)頻快速動作增,減機組負荷的要求,又防止加速度大動作OPC電磁閥來抑制甩負荷飛升轉(zhuǎn)速.了一次調(diào)頻頻繁動作對機組正?？刂频臄_動;同測定靜態(tài)特性.調(diào)節(jié)系統(tǒng)不等率對一次調(diào)頻時,可以根據(jù)機組不同工況和電網(wǎng)負荷波動情況,的大小及系統(tǒng)的穩(wěn)定性起到重要作用.通過帶負荷靈活應(yīng)用軟件一次調(diào)頻易于組態(tài)修改的特點,完善試驗測量出每套DEH調(diào)節(jié)系統(tǒng)實際的靜態(tài)特性機組的調(diào)頻功能.叫o測定信號延遲時間.DEH的信號延遲時間參考文獻:大小對系統(tǒng)的穩(wěn)定性起到重要作用.1文賢馗,

18、康鍵,申自明.火電廠汽輪機控制系統(tǒng)改造修改甩負荷試驗步驟.機組在3000r/minM?北京:中國電力出版社,004?空負荷運轉(zhuǎn)時,設(shè)法投入DEH的一次調(diào)頻功能,23程分析中國電觀察機組轉(zhuǎn)速是否穩(wěn)定.在試驗前設(shè)法屏蔽掉送到fgYr.DEH系統(tǒng)的油開關(guān)狀態(tài)信號,避免其在甩負荷試王瑛玖(1967一),男,學(xué)士,工程師,從事熱電廠技術(shù)改造驗時發(fā)生變化.利用加速度大OPC功能限制機組和技術(shù)管理工作.超調(diào)量.其余按常規(guī)步驟進行甩負荷試驗.(收稿日期201105一lO)(上接第3頁)的一致有益.粉皇霎:均堡差參考文獻:要措施.如粗粉分離器的分離效果不好,不合格煤"粉隨氣流進人粗粉分離器出口的一次風(fēng)管中,將增1賈鴻椎制粉系統(tǒng)設(shè)計與運行M?北京:水利水電出版加煤粉中的粗大顆粒份額,大大降低煤粉的均勻'性,將使低質(zhì)量煤粉氣流進入并聯(lián)各一次風(fēng)管,導(dǎo)23算毫蓑致一次風(fēng)粉分布不均勻程度增加,引起送粉管煙氣一分布不均,嚴重影響鍋爐運行的安全性和經(jīng)濟性.3華東電力設(shè)計院.輸粉系統(tǒng)元件阻力特性試驗研究J.熱力發(fā)電,1979,(5):810.4結(jié)論4范衛(wèi)東,章明川,何磊,等.管道內(nèi)氣固兩相流顆粒濃a.分析了一次風(fēng)管風(fēng)粉均勻性的主要影響因度和風(fēng)速測量方法的試驗研究?儀器儀表,oo'4(1)