锅炉二次风挡板特性试验数据的处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于热能工程领域，涉及锅炉二次风挡板特性试验数据的处理方法。
【背景技术】
[0002] 火力发电机组在投产调试阶段或大修结束后，经常开展炉膛空气动力场试验，在 冷态条件下，模拟炉膛内的热态运行状况，了解气流流动特性，检查燃烧器安装角度是否正 确，检验旋转气流是否偏斜、贴边或刷壁，为热态运行和燃烧调整提供必要依据；炉膛空气 动力场试验包括三个阶段，一是通过调节节流缩孔开度，对一次风送粉管道进行阻力平衡， 二是二次风挡板特性试验，三是调整炉膛风量配比进入自模化状态，进入炉内检查和测试 气流状态。
[0003] 锅炉冷态试验中的二次风挡板特性试验是在风箱和炉膛出口之间的压差保持不 变情况下，测量不同挡板开度下的喷口风速；具体地说，试验时保持锅炉运行表盘上二次风 箱和炉膛出口差压不变，在挡板开度为100 %、75 %、50 %、25 %、0 %等5个状态下，分别测 量所有二次风喷口的风速值，并记录风箱-炉膛差压A P以及气流压力P和温度t等参数； 二次风挡板特性试验是空气动力场试验中工作量最大的环节，该环节的试验数据应得到更 加充分的处理，使其在实际生产中发挥更大的指导作用。
[0004] 目前，挡板特性试验数据常被绘制成喷口风速（或风量）随挡板开度的变化曲线， 以供调整风速参考，如《660MW超超临界四角切圆锅炉冷态空气动力场试验研究》、《1913t/ h超临界四角切圆锅炉冷态空气动力场的试验研究》、《2023th亚临界四角切圆锅炉冷态空 气动力场的试验研究》等文献都对试验数据进行了类似的处理；虽然根据喷口风速和挡板 开度关系曲线，可迅速确定空气动力场试验第三阶段中应维持的二次风挡板开度，但因气 流密度、风箱-炉膛出口压差的变化，该曲线不能用于热态运行调整。
[0005] 《锅炉冷态空气动力场试验数据在热态调整中的应用》、《四角切圆锅炉冷态空气 动力场试验》、《炉膛风箱压力、风门开度和二次风速的关系研究》等文献，对二次风挡板特 性试验数据进一步处理后，得到了挡板阻力系数，并将该阻力系数应用于热态运行风量计 算，但这些文献在数据处理过程中，忽略了炉膛压降，认为风箱到炉膛出口的压降等于风箱 到二次风喷口的压降；采用这种假设得到的喷口风速将大于实际值；为提高喷口风速计算 精度，文献《锅炉二次风喷口流量的数学模型及测量方法探讨》提供的方案是直接测量风箱 和二次风喷口之间的压差，绕开了炉膛压降问题；但因二次风喷口数量众多，该方案需要新 装大量的压力测点，增加了试验成本，且这些新测点在实际生产中需要投入大量的运行维 护费用。
【发明内容】
[0006] 为解决现有技术存在的缺点，本发明具体公开了一种锅炉二次风挡板特性试验数 据的处理方法，该方法通过计算不同开度下挡板的阻力系数，得到热态运行时二次风喷口 的风速，特别适用于锅炉热态运行状态下二次风喷口风速的监测和调整。
[0007] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0008] -种锅炉二次风挡板特性试验数据的处理方法，包括以下步骤：
[0009] (1)将锅炉二次风挡板特性试验数据分成两组，第一组是二次风挡板开度为 100%时的试验数据，第二组是二次风挡板开度分别为a%、b%、c%、d%时的试验数据； [0010] (2)对第一组数据进行处理，得到炉膛阻力损失系数ζ ^
[0011] (3)根据第一组数据处理得到的炉膛阻力损失系数，分别计算挡板开度为a%、 b%、c%、d%以及100%时，二次风挡板的阻力系数ζ j;
[0012] (4)根据上述阻力系数的计算值，绘制阻力系数一挡板开度的关系曲线；
[0013] (5)结合气流温度、二次风箱-炉膛出口压差，计算热态运行时的二次风喷口风 速。
[0014] 所述步骤⑵的方法具体为：
[0015] 1)根据气流压力P和温度t的测量值，计算气流密度P ;
[0016] 2)根据喷口速度的测量值Uj，计算炉膛入口气流平均速度u。；
[0017] 3)计算二次风箱到二次风喷口出口的压降APb;
[0018] 4)根据上述气流平均速度u。、压降八匕以及风箱-炉膛出口差压ΔΡ的测量值， 计算炉膛阻力损失系数ζ,。
[0019] 所述步骤3)中计算二次风箱到二次风喷口出口的压降APb的具体方法为：
[0020]
[0021] 其中，G1为气流从风箱进入二次风管道的局部阻力系数；ζ ,为气流从二次风管 道进入炉膛的局部阻力系数；ζ。为二次风挡板开度为100%时的阻力系数。
[0022] 所述步骤4)中计算炉膛阻力损失系数G的具体方法为：
[0023]
[0024] 所述步骤（3)的方法具体为：
[0025] a)在二次风挡板相应的开度下，根据气流压力ρ和温度t的测量值，计算气流密度 P ;
[0026] b)根据喷口速度的测量值Uj，计算炉膛入口气流平均速度u。；
[0027] c)根据炉膛阻力损失系数G的值，以及风箱-炉膛出口差压ΔΡ的测量值，计算 二次风箱到二次风喷口出口的压降AP b;
[0028] d)根据APb以及喷口速度的测量值\，计算挡板在该开度下的阻力系数ζ ?<3
[0029] 所述步骤c)中计算二次风箱到二次风喷口出口的压降八匕的方法为：
[0030]
[0031] 所述步骤d)中计算挡板在该开度下的阻力系数ζ ;的方法为：
[0032]
[0033] 所述步骤（5)中计算热态运行时的二次风喷口风速的方法具体为：
[0034] I)分别测量二次风箱-炉膛出口差压Δ Ρ、二次气流压力ρ和温度t的参数值；
[0035] II)计算气流密度P ;
[0036] III)记录各个二次风挡板的开度值，根据阻力系数一挡板开度曲线，得到各二次 风挡板的阻力系数值ζ .];
[0037] IV)假设二次风箱到二次风喷口出口的压降值为APJ ;
[0038] V)分别计算各二次风喷口的风速U];根据式（9)，计算炉膛入口气流平均速度u。；
[0039] VI)根据炉膛阻力系数G以及二次风箱-炉膛出口差压ΔΡ，计算二次风箱到二 次风喷口出口的压降值，记为Δ/f;
[0040] VII)计算二次风箱到二次风喷口出口压降的假设值和计算值的偏差，即 |辦-辦1的值，若该值大于设定的微小量ε，则甩替代_，返回步骤V)重新计算，直到 |Δ/?-Δ^|小于设定的微小量ε ;
[0041] VIII)最后一次的二次风喷口风速七的计算值，作为二次风喷口风速的最终监测 结果。
[0042] 所述步骤V)中计算二次风喷口风速Uj的方法具体为：
[0043]
[0044] 其中，Δ/?为二次风箱到二次风喷口出口的压降值的中间校正值。
[0045] 所述步骤（3)中二次风挡板开度分别为75%、50%、25%、0%以及100%。
[0046] 本发明认为，从二次风箱到炉膛出口的压降ΔΡ分为4个部分：①气流从风箱进入 二次风管道的局部压降A P1，②经过二次风挡板的压降△ Ρ,，③气流从二次风管道进入炉 膛的局部压降ΑΡ。，④炉膛内压降APyBP
[0047] Δ P = Δ P1+ Δ P j+ Δ P0+ Δ Pl ⑴
[0048] 局部压降作是气体从大空间进入管道的问题，该处的局部阻力系数ζ诹 0· 5,即 ζ 工=0· 5 ;
[0049] 局部压降ΔΡ。看作是气流从管道进入大空间的问题，该处的局部阻力系数ζ。取 1.0,即 ζ 〇= 1.0 ;
[0050] 挡板压降ΔΡ,根据挡板的阻力系数ζ ,计算，挡板阻力系数ζ ,被认为是挡板开 度的函数，ζ ,是本发明中待确定的量；
[0051] 局部压降Δ Pp Δ ρ，Δ P。分别按下式计算：
[0052] (2)
[0053] Ρ)
[0054] .(4):
[0055] 式（2)、（3)、⑷中，P为空气密度，根据气流压力ρ和温度t的测量值得到：
[0056]
(5)
[0057] 式（5)中p。为当地大气压力（Pa)。
[0058] 炉内压降Δ Pl是炉膛入口气流静压力P。和出口气流静压力Pc之差：
[0059] APl= P0-Pc (6)
[0060] 对于切向燃烧锅炉，炉内流动的主要运动形式是有限空间内的旋转运动，随着气 体向炉膛出口流动，沿炉膛高度方向能量逐渐消耗，气体的旋转强度逐渐在衰减，能量的衰 减主要由紊流交换而造成，本发明引入炉膛入口处气流全压+￥与出口气流静压P。之 间的压差，该压差采用炉膛阻力损失系数G计算，并认阻力系数ζ 不同气流状态下保 持不变：
[0061]
(7)
[0062] 根据式（6)和式（7)，炉内压降Δ匕按下式计算：
[0063]
(8;)
[0064] 炉膛阻力损失系数G也是本发明中待确定的量。
[0065] 式（2)、式（3)、式（4)中，u。为炉膛入口气流平均速度，它是各个二次风喷口速度 Uj与其面积A j的加权平均值：
[0066]
[0067] 式（1)右边前三