130 t/h CFB锅炉供风冷态空气动力场的测试

何 斌，陈 阳

(中国铝业贵州分公司，贵州 贵阳550014)

130 t/h CFB锅炉供风冷态空气动力场的测试

何 斌，陈 阳

(中国铝业贵州分公司，贵州 贵阳550014)

对130 t/h CFB锅炉供风系统空气动力场进行了相关的测量，结果表明:该CFB锅炉一、二次风管路和点火风管路挡板特性较好，随着流化风量的增大，布风板阻力增大，料层阻力呈线性关系增大，布风板的阻力大小符合设计值，能保证布风均匀和床料良好流化。其测试结果为工业CFB锅炉供风系统的风机选型提供了可靠的数据。

CFB锅炉;供风系统;冷态空气动力场;测试研究

0 引言

锅炉燃烧工况的优劣在很大程度上决定炉膛的空气动力工况[1]，大量实验结果表明:锅炉炉膛冷态和热态的空气动力场结构是相似的，因此，冷态空气动力场的测试结果，对锅炉热态的燃烧特性具有指导意义[2]。中铝贵州分公司热电厂1台循环流化床锅炉，型号为DG 130/9.81－3，单汽包，自然循环，高温旋风分离，J阀返料，该文旨在通过对该锅炉供风系统空气动力场进行冷态测试，了解和掌握各风量调节装置的冷态工作特性、布风板的阻力和料层阻力特性，确保锅炉顺利进行冷态点火启动和热态安全、稳定运行，防止床面结焦和设备烧损，而且，冷态空气动力场测试结果还为工业CFB锅炉供风系统的风机选型提供了可靠的数据，具有现实的指导意义。

1 CFB锅炉的供风系统

该CFB锅炉的供风系统主要包括一次供风系统、二次供风系统和J阀返料供风系统。从一次风机鼓出的空气经过空气预热器加热后，分为3个支路，第一支路的风引入炉膛下部风室，通过布置在布风板上的风帽吹入炉膛使床料流化，该管路还并联配有1台点火增压风机，以克服锅炉点火时点火器的阻力;第二支路的风经给煤增压风机增压后，送至3台气力播煤机;第三支路的风未经空气预热器预热直接作为给煤皮带的密封用风。从二次风机鼓出的空气经空气预热器加热后，直接经炉膛四周的二次风箱吹入炉膛助燃。J阀返料器共配备有2台高压头的罗茨风机，每台风机出力为100%，正常运行时，1台运行，1台备用。风量调节采用调节旁通管道挡板将多余空气送入一次风道内。

该CFB锅炉供风系统的风机主要有一次风机、二次风机、引风机、J阀风机、风道点火增压风机和播煤增压风机。各风机的性能参数见表1。

表1 供风系统风机参数汇总Tab.1 Summary Fan Parameters of Wind Supply System

2 试验前应具备的条件

(1)锅炉本体、烟风道及辅机全部检查完毕;一次风机、二次送风机、点火增压风机、播煤增压风机、引风机、给煤机全部正常投入运行。若有故障，应在试验前消除;

(2)所有试验用测点检查校验完毕，所有需要标定的测量装置和传压管路连接完毕，在测量现场有合适的脚手架，现场照明充足;

(3)试验场地道路畅通，清扫干净，扶梯栏杆齐全牢固，危险区应有明显标志，并有围栏围护;

(4)对炉膛、风帽进行彻底检查，确保床面干净、风帽排列符合设计、风帽孔眼畅通;

(5)锅炉本体及烟、风管道人孔门密封严密，烟风管道畅通无阻;

(6)准备好足够粒度0～6的底料(能铺满床面700 mm高)。

3 试验方法及内容

试验结合循环流化床锅炉的特点并参考《GB10184－88电站锅炉性能试验规程》及常规电站锅炉冷态试验方法进行，主要试验内容如下:

(1)一次风、点火风和播煤风管路挡板特性测定;

(2)二次风管路挡板特性测定;

(3)核实一、二次风机出力;

(4)测定炉膛布风板阻力(空板);

(5)测定炉膛不同料层下(400 mm、600 mm、700 mm)的料层阻力;

(6)测定J阀出力。

4 试验结果

4.1 一次风系统测量

在对一次风主管路挡板特性进行测定的同时，也对播煤风管路和点火风管路的挡板特性进行了测定。对一次风和点火风管路的挡板特性的测定分5个工况，开度分别为20%，40%，60%，80%，100%。播煤风有3路，分别标记为A，B，C，分3个工况，挡板开度分别为30%，60%，90%，对播煤风管路的挡板特性进行了测试。

在对一次风进行标定时，开启引风机和一次风机，通过改变一次风机入口挡板开度调整工况，工况调整后保持炉膛出口压力为0～－100 Pa，测试并记录临时测点的测量值。一次风和点火风管路挡板特性曲线见图1。

图1 一次风和点火风管路挡板特性曲线Fig.1 Damper’s Property Curves of Primary Air Pipeline and Ignition Air Pipeline

由图1可知，一次风和点火风管路挡板特性较好。随着挡板开度的增加，一次风和点火风的风量都随着增加。挡板开度在20%～60%范围内时，风量增加较快，挡板开度在60% ～100%范围内时，风量增加缓慢。在挡板开度为100%时，一次风量为96 503 m3/h，和表1对比可知，一次风机出力不足，只有81.1%。

表2 播煤风管路特性Tab.2 Property of the Fuel Spreading Air Pipelines

3路播煤风挡板特性见表2，由表2可知，随着挡板开度的增大，3个管路的风量也随着增大，A风管的挡板特性较好，但是，B、C风管的挡板特性较差，随着挡板开度的增大，风量增加不大。而且3个风管的风量分布很不均匀。

4.2 二次风系统测量

该锅炉有2路二次风，分别从炉膛高度不同的位置吹入炉膛。分5个工况，挡板的开度分别为20%、40%、60%、80%和100%，对二次风管道挡板特性进行测定。测定时，开启引风机和二次风机，保持炉膛出口压力为0～－100 Pa，记录临时测点的测量值。

二次风挡板特性见表3，由表3可知，随着挡板开度的增大，二次风量增大，但是增加的幅度越来越小。在挡板开度为100%下，二次风总量为34 734 m3/h，对比表1可知，二次风机的出力只有67.5%，这说明二次风管路的阻力比设计值大很多。

表3 锅炉2路二次风挡板特性Tab.3 Damper’s Property of Two Ways Secondary Air Pipeline

4.3 布风板阻力测定

布风板阻力是指布风板上不铺设物料时的阻力，为使通过布风板进入燃烧室的气流分布均匀，保证床料稳定均匀流化，要求布风板具有一定的阻力。布风板阻力主要由风帽的进口局部阻力、出口局部阻力及帽身通道的沿程摩擦阻力3部分组成。布风板具有合适的阻力是保证布风均匀和床料良好流化必须的条件。布风板阻力测定的结果可以作为以后锅炉冷态启动判断布风板风帽是否堵塞的重要依据。该CFB锅炉的布风板有效面积为21.7 m2，实验过程中将所有炉门关闭，开启引风机和一次风机，保持炉膛出口压力为0～－100 Pa，改变进入通过布风板的风量，测定不同流化风量下，布风板的阻力。布风板阻力测定结果见表4。

表4 锅炉炉膛布风板阻力试验结果Tab.4 Test Result of Resistance of Grid Plate in Boiler’s Hearth

4.4 炉膛料层阻力测定

测定料层阻力的目的是确定炉内床料的临界流化风量(或风速)，进而确定最低流化风量(或风速)。分别选取锅炉静止床料高度为500 mm、600 mm和720 mm，测定不同流化风量条件下，料层阻力的大小。实验前首先确保床料平整、所有炉门关闭，然后再开启引风机和一次风机，保持炉膛出口压力为0～－100 Pa，改变通过布风板的流化风量，测定对应的阻力。不同料层高度下，料层阻力随流化风量的变化趋势见图2。

由图2可知，随着流化风量的增大，料层阻力呈线性关系增大;相同流化风量条件下，料层高度越大，料层阻力越大，而且料层阻力增加的幅度大致相等。

图2 不同料层高度下，料层阻力随流化风量的变化趋势Fig.2 Variation Trend of Material Obstruction Depending on Fluidizing Air Rate with Different Height of Materials

4.5 J阀出力测定

通过对该炉J阀风量测量，得J阀风机的流量为1 685 m3/h，J阀风机出力与设计出力基本一致。

5 结语

(1)通过对该锅炉供风系统空气动力场的相关测量，可知，该CFB锅炉一次风管路和点火风管路挡板特性较好，3路播煤风的风量分布不均，只有A管路挡板特性较好。一次风机出力81.1%，二次风机出力67.5%，供风管路的阻力比设计值大很多，需要进一步优化一、二次风的管道布置。

(2)通过对布风板和料层阻力的测定，可知，随着流化风量的增大，布风板阻力增大，料层阻力呈线性关系增大，布风板的阻力符合设计值，能保证布风均匀和床料良好流化。

(3)J阀风机的流量为1 685 m3/h，出力与设计出力基本一致。

[1]有色冶金炉设计手册编委会.有色冶金炉设计手册[M].北京:冶金工业出版社，2000.

[2]曹欣玉，丁宁，赵凯，等.矩形六角燃烧水煤浆锅炉冷态空气动力特性的试验研究[J].动力工程，24(2):175－178.

[3]江苏省机械工业锅炉科技情报网.工业锅炉实用手册[M].南京:江苏科学技术出版社，1991.

Test on Cold Aerodynamic Field of Wind Supply System for 130 t/h CFB Boiler

HE Bin，CHEN Yang
(Guizhou Branch of Chalco，Guiyang 550014，China)

The related test on aerodynamic field of wind supply system for 130 t/h CFB boiler was conducted.The results showed that though the damper’s properties of primary air pipeline，secondary air pipeline and ignition air pipeline for the CFB boiler were good.With increasing the fluidizing air rate，the resistance of grid plate increased，and the material obstruction enhanced linearly.The resistance of grid plate was in line with the design value，which can ensure uniform air distribution and well fluidized bed material.The test results provided reliable data for selection of fan types for CFB boiler’s supply wind system.

CFB boiler;wind supply system;cold aerodynamic field;experimental research

TK31

A

1004－2660(2012)01－0029－04

2011－12－02.

何斌(1970－)，男，湖南人，工程师.主要研究方向:有色金属冶炼系统节能.E－mail:zlgzhb@126.com