摘 要：对冲布置旋流燃烧器的锅炉，燃烧器回流区的长度尺寸是影响煤粉气流在炉内燃烧特性的重要特征参数。本文通过某锅炉厂生产的1000MW对冲锅炉冷态动力场试验，改变单个燃烧器内、外二次风门，中心风门开度，观察并测量其回流区长度尺寸的变化，通过分析得出并优化适用于锅炉点火前各燃烧器手动风门的初步调整数据，为热态启动提供了理论依据。
关键词：对冲锅炉；旋流燃烧器；回流区；冷态调整
引 言
对冲锅炉因其燃烧器布置方式，能够使进入炉膛的热量延炉膛宽度方向均匀分布，减缓炉膛及对流换热区域烟温偏差和气流对水冷壁的冲刷，使得对冲布置旋流燃烧器的锅炉随着国内电力行业的发展，在高参数、高负荷的机组中得到了广泛的应用。但是，旋流燃烧器在炉膛中布置节距较大，相邻燃烧器之间没有互相支持，单支燃烧器的自稳燃性及燃尽能力要求较高。而其中，燃烧器的回流区与喷口的距离，直接影响着煤粉气流进入炉膛的着火距离与稳燃特性。
回流区的长度测量，目前一般有两种方法：一是通过计算机软件数值模拟流场得出；二是通过炉膛冷态空气动力场试验实际测量。本文某工程东锅1000MW锅炉冷态空气动力场试验，在保证实现自模化的一次风速和二次风量的前提下，改变单支燃烧器内、外二次风门，中心风门开度，炉内采用飘带法观察并使用热线风速仪实际测量燃烧器回流区至喷口的距离，记录并分析试验数据，讨论并总结优化出适用于锅炉点火前各燃烧器手动风门的初步调整数据，为热态启动配风调整提供一些指导性意见。
1 冷态空气动力场试验原理
锅炉动力场试验是根据流体动力学相似原理，在自模化区内用冷风模拟锅炉燃烧时的空气动力状态来预测锅炉燃烧工况，为热态燃烧调整提供依据和参考。本工程试验根据自模化理论，将一次风按设计风速得出冷态时一次风自模化风速，然后根据设计一、二次风动量比得出冷态时自模化的成比例的二次风风速，并计算验证试验所测量的每种工况下炉内气流均达到了自模化条件。
2 改变外二次风门开度
2.1试验内容
调整试验层旋流燃烧器前、后墙对应磨煤机风量120t/h，对应层二次风箱左前、右前、左后、右后墙风量均为180t/h左右，燃烧器中心风手动门全开。炉膛前后墙对应8支燃烧器，在试验燃烧器层水平截面，观察延双“川”形钢丝等距离固定的飘带并测量实际风速。
单支燃烧器测量数据如下：（以内、外二次风门全开为例）。
外二次风门75°，内二次风90°
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2.2试验结果
试验测量，内二次风门全开（90°），外二次风门全开（75°），回流区长度500mm。逐渐关小外二次风门开度，回流区长度逐渐变小。外二次风门开度60°，回流区长度距离1；外二次风门开度45°，回流区长度距离2；外二次风门开度20°，回流区长度距离3。外二次风门为切向布置的叶轮式风门档板，调节外二次风门档板的开度，对回流区长度影响较大，外二次风门开度越小，燃烧器旋流强度越强，回流区长度越短。
2.3分析和总结
旋流燃烧器的外二次风，不仅能够配合叶片倾角固定的内二次风门共同参与调整二次风旋流强度的调整，同时作为燃烧器分级供风的最外边一层，用于提供燃烧器充分燃烧的足够的空气量，保证单支燃烧器的燃尽率。
外二次风门在全开和关至20°左右，回流区长度从500mm缩短至距离3，虽然能够使得燃烧器旋流强度增大，缩短着火点与喷口的距离，稳定燃烧；但是，过小的外二次风门开度，会使得燃烧器卷吸的空气量减少，不利于煤粉充分燃烧，同时可能造成燃烧区域因为过分缺氧造成的结焦和沾污，甚至烧毁燃烧器。
3 改变内二次风门开度
3.1试验内容
调整试验层旋流燃烧器前、后墙对应磨煤机风量，对应层二次风箱左前、右前、左后、右后墙风量，燃烧器中心风手动门位置同上一工况。在外二次风门全开的情况下，调整内二次风门开度进行观察和测量。
3.2试验结果
试验测量，外二次风门全开（75°），内二次风门全开（90°），回流区长度500mm。逐渐关小内二次风门开度，回流区长度逐渐变小。内二次风门开度50°，回流区长度初始距离。内二次风门开度越小，燃烧器喷口旋流强度越小，回流区长度越长，喷口处煤粉着火点越远，不利于燃烧器稳燃。
3.2分析和总结
正常燃烧器着火点距离喷口大概500mm至1000mm之间，燃烧器火焰的回流区长度对其着火点具有一定参考依据。在锅炉首次冷态启动前，不应使其回流区长度过长，可保持较小的回流区长度，对燃烧器着火稳定性和提高点火初期煤粉燃尽率具有一定意义。
4 综合调整
4.1分析及试验
本工程锅炉膛成长方形，前后墙距离16m，左右墙距离33m。燃烧器分三层对冲布置，延前、后墙布置8支燃烧器，共48支。单支燃烧器水平间距3.5m，上下层燃烧器间距5.5m，燃烧器独立性较强。燃烧器设计为低NOx旋流煤粉燃烧器，在考虑到单支煤粉燃烧特性的同时，炉膛内同层，甚至各层燃烧器组织燃烧都应当综合进行考虑和调整。
基于此种考虑，对内、外二次风门进行了一部分组合试验。内二次风门全开（45°），外二次风门全开（50°），回流区长度距离2；内二次风门全开（90°），外二次风门全开（60°），回流区长度距离2；内二次风门全开（45°），外二次风门全开（20°），回流区长度距离3。
4.2总结
综合分析内、外二次风门各种开度组合，回流区长度在内、外二次风门全开此种基础工况下，距离喷口500mm，此长度能够满足点火稳燃的要求，所以为了防止燃烧器喷口结焦等情况的发生，建议全部燃烧器中心风门全开，均为90°
为保证前、后墙燃烧器热负荷均匀，减缓刷墙，防止出现“前墙压后墙”或者“前墙压后墙”等现象，同层对应燃烧器二次风门开度应尽量相同。
综合考虑炉膛内燃烧特性，对冲锅炉需要考虑燃烧区域低NOx燃烧，左右墙刷壁，燃烧器着火稳定性，燃尽率，甚至高温腐蚀等问题，在点火前首次调整内、外二次风门手动门时，建议同层靠近中间燃烧器旋流强度适当增强，稳定燃烧；靠近左右墙燃烧器为防止刷壁和高温还原性腐蚀，适当降低旋流强度，并补充足够的二次风。
通过上述燃烧器试验，建议燃烧器开度如下表：
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5结 论
通过冷态空气动力场试验，改变燃烧器内、外二次风门开度并测量其回流区长度尺寸，能够为对冲锅炉热态启动提供实际可参考的理论与技术依据。本文通过冷态燃烧器回流区测量和分析，得出的结论具有一定普适性，对于新建机组首次点火前进行的内、外二次风门的初次调整具有一定的参考意义。
参考文献
[1]某锅炉厂燃烧设备说明书
[2]林正春,范卫东,李友谊. 一种低NOx旋流燃烧器流场特性的研究[J].动力工程，2008，28（03）:355-360