CN105160158A - 锅炉二次风挡板特性试验数据的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一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：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；对第一组数据进行处理，得到炉膛阻力损失系数；分别计算各开度下二次风挡板的阻力系数；绘制阻力系数—挡板开度的关系曲线；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。本发明在挡板特性试验数据处理时，引入炉膛阻力损失系数，这种方案比忽略炉内压力损失的方案更能准确计算二次风量。

Description

锅炉二次风挡板特性试验数据的处理方法

技术领域

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

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。

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ΔP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。

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。

《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

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。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一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：

(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；

(2)对第一组数据进行处理，得到炉膛阻力损失系数ζ_L；

(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；

(4)根据上述阻力系数的计算值，绘制阻力系数—挡板开度的关系曲线；

(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。

所述步骤(2)的方法具体为：

1)根据气流压力p和温度t的测量值，计算气流密度ρ；

2)根据喷口速度的测量值u_j，计算炉膛入口气流平均速度u₀；

3)计算二次风箱到二次风喷口出口的压降ΔP_b；

4)根据上述气流平均速度u₀、压降ΔP_b以及风箱-炉膛出口差压ΔP的测量值，计算炉膛阻力损失系数ζ_L。

所述步骤3)中计算二次风箱到二次风喷口出口的压降ΔP_b的具体方法为：

${\mathrm{\ΔP}}_b=\frac{{\mathrm{\ζ}}_i+{\mathrm{\ζ}}_j+{\mathrm{\ζ}}_O}{2}{\mathrm{\ρu}}_0^2;$

其中，ζ_i为气流从风箱进入二次风管道的局部阻力系数；ζ_j为气流从二次风管道进入炉膛的局部阻力系数；ζ_o为二次风挡板开度为100％时的阻力系数。

所述步骤4)中计算炉膛阻力损失系数ζ_L的具体方法为：

${\mathrm{\ΔP}}_b=\mathrm{\Δ}P-({\mathrm{\ζ}}_L-1)\frac{{\mathrm{\ρu}}_0^2}{2}.$

所述步骤(3)的方法具体为：

a)在二次风挡板相应的开度下，根据气流压力p和温度t的测量值，计算气流密度ρ；

b)根据喷口速度的测量值u_j，计算炉膛入口气流平均速度u₀；

c)根据炉膛阻力损失系数ζ_L的值，以及风箱-炉膛出口差压ΔP的测量值，计算二次风箱到二次风喷口出口的压降ΔP_b；

d)根据ΔP_b以及喷口速度的测量值u_j，计算挡板在该开度下的阻力系数ζ_j。

所述步骤c)中计算二次风箱到二次风喷口出口的压降ΔP_b的方法为：

${\mathrm{\ΔP}}_b=\mathrm{\Δ}P-({\mathrm{\ζ}}_L-1)\frac{{\mathrm{\ρu}}_0^2}{2}.$

所述步骤d)中计算挡板在该开度下的阻力系数ζ_j的方法为：

${\mathrm{\ζ}}_j=\frac{2{\mathrm{\ΔP}}_b}{{\mathrm{\ρu}}_j^2}-\mathrm{1.5.}$

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：

I)分别测量二次风箱-炉膛出口差压ΔP、二次气流压力p和温度t的参数值；

II)计算气流密度ρ；

III)记录各个二次风挡板的开度值，根据阻力系数—挡板开度曲线，得到各二次风挡板的阻力系数值ζ_j；

IV)假设二次风箱到二次风喷口出口的压降值为

V)分别计算各二次风喷口的风速u_j；根据式(9)，计算炉膛入口气流平均速度u₀；

VI)根据炉膛阻力系数ζ_L以及二次风箱-炉膛出口差压ΔP，计算二次风箱到二次风喷口出口的压降值，记为

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，即的值，若该值大于设定的微小量ε，则用替代返回步骤V)重新计算，直到小于设定的微小量ε；

VIII)最后一次的二次风喷口风速u_j的计算值，作为二次风喷口风速的最终监测结果。

所述步骤V)中计算二次风喷口风速u_j的方法具体为：

$u_j=\sqrt{\frac{2{\mathrm{\ΔP}}_b^j}{(1.5+{\mathrm{\ζ}}_j)\mathrm{\ρ}}};$

其中，为二次风箱到二次风喷口出口的压降值的中间校正值。

所述步骤(3)中二次风挡板开度分别为75％、50％、25％、0％以及100％。

本发明认为，从二次风箱到炉膛出口的压降ΔP分为4个部分：①气流从风箱进入二次风管道的局部压降ΔP_i，②经过二次风挡板的压降ΔP_j，③气流从二次风管道进入炉膛的局部压降ΔP_O，④炉膛内压降ΔP_L，即

ΔP＝ΔP_i+ΔP_j+ΔP_O+ΔP_L(1)

局部压降ΔP_i看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_i取0.5，即ζ_i＝0.5；

局部压降ΔP_O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_O取1.0，即ζ_o＝1.0；

挡板压降ΔP_j根据挡板的阻力系数ζ_j计算，挡板阻力系数ζ_j被认为是挡板开度的函数，ζ_j是本发明中待确定的量；

局部压降ΔP_i、ΔP_j和ΔP_O分别按下式计算：

${\mathrm{\ΔP}}_i={\mathrm{\ζ}}_i\frac{{\mathrm{\ρu}}^2}{2}---\left(2\right)$

${\mathrm{\ΔP}}_j={\mathrm{\ζ}}_j\frac{{\mathrm{\ρu}}^2}{2}---\left(3\right)$

${\mathrm{\ΔP}}_O={\mathrm{\ζ}}_O\frac{{\mathrm{\ρu}}^2}{2}---\left(4\right)$

式(2)、(3)、(4)中，ρ为空气密度，根据气流压力p和温度t的测量值得到：

$\mathrm{\ρ}=0.003483\frac{p_0+p}{273.15+t}---\left(5\right)$

式(5)中p₀为当地大气压力(Pa)。

炉内压降ΔP_L是炉膛入口气流静压力P₀和出口气流静压力P_c之差：

ΔP_L＝P₀-P_c(6)

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_c之间的压差，该压差采用炉膛阻力损失系数ζ_L计算，并认阻力系数ζ_L在不同气流状态下保持不变：

$P_0+\frac{{\mathrm{\ρu}}_0^2}{2}-P_c={\mathrm{\ζ}}_L\frac{{\mathrm{\ρu}}_0^2}{2}---\left(7\right)$

根据式(6)和式(7)，炉内压降ΔP_L按下式计算：

${\mathrm{\ΔP}}_L=({\mathrm{\ζ}}_L-1)\frac{{\mathrm{\ρu}}_0^2}{2}---\left(8\right)$

炉膛阻力损失系数ζ_L也是本发明中待确定的量。

式(2)、式(3)、式(4)中，u₀为炉膛入口气流平均速度，它是各个二次风喷口速度u_j与其面积A_j的加权平均值：

$u_0=\frac{\underset{j}{\Σ}{u}_j{A}_j}{\underset{j}{\Σ}{A}_j}---\left(9\right)$

式(1)右边前三项压降之和记为ΔP_b，它是二次风箱到二次风喷口出口(也是炉膛入口)的压降：

ΔP_b＝ΔP_i+ΔP_V+ΔP_O(10)

二次风箱内的压力记为P_A，它与炉膛入口气流静压力P₀之差即为ΔP_b

ΔP_b＝P_A-P₀(11)

二次风箱内的压力P_A与炉膛出口气流静压力P_c之差即为锅炉运行表盘上的风箱-炉膛出口压差ΔP，该差压是二次风挡板特性试验中的测量数据。

ΔP＝P_A-P_c(12)

将式(11)写成ΔP_b＝P_A-P₀＝(P_A-P_c)-(P₀-P_c)，将式(6)和式(12)代入，并结合式(8)得到

${\mathrm{\ΔP}}_b=\mathrm{\Δ}P-({\mathrm{\ζ}}_L-1)\frac{{\mathrm{\ρu}}_0^2}{2}---\left(13\right)$

将式(2)、式(3)、式(4)代入式(10)，得到

${\mathrm{\ΔP}}_b=\frac{{\mathrm{\ζ}}_i+{\mathrm{\ζ}}_j+{\mathrm{\ζ}}_O}{2}{\mathrm{\ρu}}_0^2---\left(14\right)$

若已知二次风箱到二次风喷口出口(也是炉膛入口)的压降ΔP_b以及喷口风速u_j，可采用下式计算二次风挡板的阻力系数ζ_j：

${\mathrm{\ζ}}_j=\frac{2{\mathrm{\ΔP}}_b}{{\mathrm{\ρu}}_j^2}-1.5---\left(15\right)$

若已知二次风箱到二次风喷口出口(也是炉膛入口)的压降ΔP_b以及二次风挡板的阻力系数ζ_j，可采用下式计算喷口风速u_j

$u_j=\sqrt{\frac{2{\mathrm{\ΔP}}_b}{(1.5+{\mathrm{\ζ}}_j)\mathrm{\ρ}}}---\left(16\right)$

附图说明

图1为某300MW锅炉燃烧器喷口布置示意图；

图2二次风挡板特性试验测量的喷口风速与挡板开度关系示意图；

图3为二次风箱到炉膛出口的压降示意图；

图4SOFA挡板阻力系数与挡板开度示意图；

图5周界风挡板阻力系数与挡板开度示意图；

图6贴壁风挡板阻力系数与挡板开度示意图；

图7油枪二次风挡板阻力系数与挡板开度示意图；

图8层二次风挡板阻力系数与挡板开度示意图；

图9AA底部二次风挡板阻力系数与挡板开度示意图。

具体实施方式

下面结合附图具体实施方式对本发明的具体方案进行详细说明。

应当理解，本发明的重点是对锅炉二次风挡板特性试验数据的处理方法进行改进，对于涉及到的挡板的开度，本领域技术人员能够根据需要自行选择，本实施例以100％、75％、50％、25％、0％等开度状态对本发明方法进行说明。

本发明采用的技术方案分为两个主要步骤：

第一步是计算炉膛阻力损失系数ζ_L；

第二步是根据第一步确定的炉膛阻力损失系数ζ_L，计算各个二次风的挡板的阻力系数ζ_j。

确定炉膛阻力损失系数ζ_L时，采用的是挡板开度为100％时的试验数据；

在100％挡板开度下，本发明认为，此时挡板阻力系数为0.3，即ζ_j＝0.3；炉膛阻力损失系数ζ_L的计算步骤为：

1)根据气流压力p和温度t的测量值，利用式(5)计算气流密度ρ；

2)根据喷口速度u_j的测量值，利用式(9)计算炉膛入口气流平均速度u₀；

3)将ζ_j＝0.3，ζ_i＝0.5，ζ_o＝1.0代入式(14)，计算二次风箱到二次风喷口出口(也是炉膛入口)的压降ΔP_b；

4)将ΔP_b、u₀以及风箱-炉膛出口差压ΔP的测量值代入式(13)，求解炉膛阻力损失系数ζ_L。

在确定了炉膛阻力损失系数ζ_L以后，采用如下步骤，分别计算挡板开度为75％、50％、25％、0％等4个状态下，各个二次风挡板的阻力系数ζ_j；

1)根据气流压力p和温度t的测量值，利用式(5)计算气流密度ρ；

2)根据喷口速度的测量值u_j，利用式(9)计算炉膛入口气流平均速度u₀；

3)根据炉膛阻力损失系数ζ_L的值，以及风箱-炉膛出口差压ΔP的测量值，采用式(13)计算二次风箱到二次风喷口出口(也是炉膛入口)的压降ΔP_b；

4)根据ΔP_b以及喷口速度的测量值u_j，采用式(15)计算挡板在该开度下的阻力系数ζ_j。

利用挡板开度为75％、50％、25％、0％的阻力系数ζ₇₅、ζ₅₀、ζ₂₅、ζ₀，以及开度为100％时的阻力系数ζ₁₀₀，绘制阻力系数和挡板开度的关系曲线。

在炉膛阻力损失系数ζ_L和挡板阻力系数ζ_j确定以后，利用阻力系数ζ_j，监测热态运行状态时各二次风喷口风速u_j，步骤如下：

1)测量二次风箱-炉膛出口差压ΔP、二次气流压力p和温度t等参数值；

2)利用式(5)计算气流密度ρ；

3)记录各个二次风挡板的开度值，根据阻力系数和挡板开度曲线，得到各二次风挡板的阻力系数值ζ_j；

4)假设二次风箱到二次风喷口出口(也是炉膛入口)的压降值

5)利用式(16)计算各二次风喷口的风速u_j；

6)利用式(9)计算炉膛入口气流平均速度u₀；

7)根据测定的炉膛阻力系数ζ_L以及二次风箱-炉膛出口差压ΔP，利用式(13)计算二次风箱到二次风喷口出口(也是炉膛入口)的压降值，记为

8)计算二次风箱到二次风喷口出口(也是炉膛入口)压降的假设值和计算值的偏差，即计算的值，若该值大于给定的微小量ε，则用替代从步骤4)重新计算，直到小于给定的微小量；

最后一次的计算值作为二次风喷口风速的最终监测结果。

实施例一：

实施对象是一台300MW锅炉，该锅炉为上海锅炉厂生产制造的亚临界、一次再热、控制循环锅炉，锅炉型号为SG-1025.7/18.3-M840，采用单炉膛、倒U型露天布置、四角切园燃烧，配有5套由RP923磨煤机组成的正压直吹式制粉系统，每套制粉系统向同层四只燃烧器供粉，5层煤粉燃烧器上至上依次记为A、B、C、D、E，其中A层为等离子煤粉燃烧器；二次风喷口的布置为：最上层是4层分离燃尽风(SeparatedOverfireAir，SOFA)喷口，分别为SOFA1、SOFA2、SOFA3和SOFA4；每层煤粉燃烧器周围都布置了周界风，分别记为A周界风、B周界风、C周界风、D周界风、E周界风；AB、BC层为油枪二次风；设有3层层二次风，分别为CD层层二次风、DE层层二次风和EE层层二次风，其中DE层层二次风和EE层层二次风分别附带有贴壁风；最底层为AA二次风；总计有19层二次风喷口，5层煤粉燃烧器喷口，该300MW锅炉燃烧器喷口在垂直方向的布置及面积见图1。

该锅炉二次风挡板特性试验时，气流温度t＝34℃,压力为460Pa，试验过程中维持二次风箱到炉膛出口的压降为500Pa即ΔP＝500Pa，分别在二次风挡板开度为100％、75％、50％、25％、0％时，测量炉膛四角的19层二次风喷口的风速，测量结果见表1、表2、表3、表4和表5，这些表中的数据可绘制成喷口风速和挡板关系的曲线，见图2，这是二次风挡板特性试验中进行的数据处理，通常也只进行这样的处理。

根据气流压力和温度，利用式(5)得到试验过程的气流密度ρ＝1.15kg/m³；

表1挡板开度100％时的喷口风速

二次风喷口	#1角	#2角	#3角	#4角
					SOFA4二次风	24.2	23.2	24.1	23.4
SOFA3喷口二次风	24.5	24.5	24.5	24.5
					SOFA2喷口二次风	24.6	24.6	24.6	24.6
SOFA1喷口二次风	24.8	24.8	24.8	24.8
					OFA二次风	23.5	27.2	23.2	22.7
EE贴壁风	26.6	27.1	25.3	24.5
					EE层二次风	25.0	26.9	24.6	23.9
E层周界风	26.6	26.7	25.2	24.2
					DE贴壁风	26.5	25.9	26.2	25.8
DE层二次风	23.7	25.0	24.3	23.7
					D层周界风	25.9	26.5	27.2	27.5
CD层二次风	26.7	29.0	23.3	24.7
					C层周界风	25.6	26.9	24.2	23.9
BC层贴壁风	26.8	24.9	26.7	25.6
					BC层油枪二次风	23.3	23.1	25.1	24.5
B层周界风	26.9	26.5	25.1	24.1
					AB油枪二次风	23.5	23.0	24.1	22.5
A周界风	25.1	27.3	26.2	26.5
					AA二次风	22.6	27.3	26.2	26.5

表2挡板开度75％时的喷口风速

二次风喷口	#1角	#2角	#3角	#4角
					SOFA喷口	23.2	21.1	22.7	22.2
SOFA喷口	22.9	21.7	22.3	22.7
					SOFA喷口	23.7	24.3	24.7	24.1
SOFA喷口	23.1	24.5	24.0	24.6
					OFA贴壁风	23.1	22.8	21.4	22.3
EE贴壁风	26.1	26.4	25.0	24.1
					EE紧凑燃尽风	20.9	24.3	22.3	21.8
E层周界风	26.1	26.2	24.1	23.0
					DE贴壁风	24.8	24.5	25.1	24.6

DE层二次风	21.5	22.3	23.4	19.7
					D层周界风	25.4	26.3	26.4	27.1
CD层二次风	21.0	23.3	22.4	16.7
					C层周界风	24.1	26.5	23.1	23.5
BC层贴壁风	24.3	24.2	26.1	24.5
					BC层油枪二次风	21.1	21.9	23.0	22.0
B层周界风	26.4	26.0	24.0	23.1
					AB油枪二次风	21.4	21.1	22.0	21.0
A周界风	25.6	26.9	25.4	26.1
					AA二次风	22.4	22.7	23.0	21.9

表3挡板开度50％时的喷口风速

二次风喷口	#1角	#2角	#3角	#4角
					SOFA喷口	17.3	15.1	16.2	15.5
SOFA喷口	17.6	15.6	17.1	15.9
					SOFA喷口	18.2	19.7	19.2	19.5
SOFA喷口	18.7	19.9	18.5	19.7
					OFA贴壁风	17.2	19.3	16.8	16.7
EE贴壁风	21.6	20.0	22.5	20.8
					EE紧凑燃尽风	16.4	20.0	15.9	16.5
E层周界风	20.9	18.6	21.1	19.9
					DE贴壁风	22.6	20.9	21.5	23.2
DE层二次风	17.9	18.8	17.6	13.8
					D层周界风	21.8	20.8	23.3	22.8
CD层二次风	17.6	19.8	16.6	14.8
					C层周界风	17.9	18.5	19.1	19.1
BC层贴壁风	23.1	20.7	22.5	23.0
					BC层油枪二次风	17.3	16.4	19.0	20.6
B层周界风	21.9	19.6	21.5	19.8
					AB油枪二次风	17.8	16.7	18.0	18.6
A周界风	21.1	20.5	22.3	21.8
					AA二次风	19.9	20.0	15.4	17.6

表4挡板开度25％时的喷口风速

二次风喷口	#1角	#2角	#3角	#4角
					SOFA喷口	10.9	10.6	10.9	11.3
SOFA喷口	10.6	10.9	10.2	11.2
					SOFA喷口	10.1	11.2	11.1	11.0
SOFA喷口	10.5	11.0	10.5	11.2
					OFA贴壁风	9.7	13.1	10.6	10.1
EE贴壁风	17.8	15.7	17.5	15.2
					EE紧凑燃尽风	10.2	11.7	8.5	11.2

E层周界风	16.5	14.3	17.5	14.5
					DE贴壁风	16.1	15.7	17.6	16.9
DE层二次风	11.4	12.0	11.5	9.5
					D层周界风	17.5	16.8	18.1	17.2
CD层二次风	11.1	13.0	10.5	10.5
					C层周界风	15.5	14.1	15.5	14.7
BC层贴壁风	16.8	15.1	17.4	16.7
					BC层油枪二次风	14.1	12.7	14.8	14.2
B层周界风	17.5	15.3	17.9	14.2
					AB油枪二次风	13.1	12.5	13.8	14.1
A周界风	17.3	16.2	17.1	16.2
					AA二次风	13.8	13.3	10.6	11.0

表5挡板开度0％时的喷口风速

二次风喷口	#1角	#2角	#3角	#4角
					SOFA喷口	4.5	5.3	4.0	5.0
SOFA喷口	4.8	5.0	4.9	5.2
					SOFA喷口	3.7	4.5	4.7	4.3
SOFA喷口	3.6	4.7	4.1	4.4
					OFA贴壁风	3.5	5.2	2.8	1.6
EE贴壁风	9.4	10.5	10.2	8.1
					EE紧凑燃尽风	5.6	4.4	3.1	3.1
E层周界风	8.1	9.1	10.1	8.3
					DE贴壁风	9.5	9.1	9.8	8.8
DE层二次风	5.3	4.8	4.1	3.3
					D层周界风	8.7	11.9	10.8	9.2
CD层二次风	5.0	7.8	4.8	2.3
					C层周界风	7.1	9.0	8.1	8.2
BC层贴壁风	9.0	9.9	9.5	8.7
					BC层油枪二次风	6.0	3.2	3.2	3.0
B层周界风	9.1	10.1	10.5	8.5
					AB油枪二次风	5.0	4.2	4.2	3.5
A周界风	8.9	11.0	10.1	8.2
					AA二次风	6.6	6.1	4.8	6.2

本发明在进行二次风挡板特性试验数据处理时，气流流动阻力组成见图3；

先利用表1的数据确定炉膛阻力损失系数ζ_L：

根据表1中的喷口风速值以及图1中的喷口面积，利用式(9)计算炉膛入口气流平均速度u₀＝24.81m/s；

认为挡板100％开度下的阻力系数ζ₁₀₀＝0.3，将ζ_j＝ζ₁₀₀，ζ_i＝0.5，ζ_o＝1.0代入式(14)，计算二次风箱到二次风喷口出口(也是炉膛入口)的压降ΔP_b＝639.0Pa；

将ΔP_b、u₀以及风箱-炉膛出口差压ΔP＝500Pa代入式(13)，解得炉膛阻力损失系数ζ_L＝1.32；

在确定了炉膛阻力损失系数ζ_L以后，分别计算挡板开度为75％、50％、25％、0％等状态下，各个二次风挡板的阻力系数ζ_j：

现以表2中挡板开度为75％的数据为例，挡板阻力系数计算方法如下：

根据表2中挡板开度为75％时喷口风速测量值以及图1中的喷口面积，利用式(9)计算炉膛入口气流平均速度u₀＝22.96m/s；

根据炉膛阻力损失系数ζ_L＝1.32，以及风箱-炉膛出口差压ΔP＝500Pa，利用式(13)计算二次风箱到二次风喷口出口(也是炉膛入口)的压降ΔP_b＝655.0Pa；

根据ΔP_b＝655.0Pa以及表2中喷口速度的测量值u_j，利用式(15)计算挡板在该开度下的阻力系数ζ_j，结果见表6；

同样可计算挡板开度50％、25％、0％时的阻力系数ζ₅₀、ζ₂₅、ζ₀，见表7、表8和表9；

与挡板开度为75％、50％、25％、0％时的计算方法一样，100％挡板开度下的阻力系数也可采用式(15)计算，结果见表10；

表10中所有挡板阻力系数的平均值为0.27，接近假设值0.3，这说明假设100％开度下挡板阻力系数为0.3是合理的；

表6挡板开度75％时的阻力系数ζ₇₅

喷口名称	#1角	#2角	#3角	#4角
					SOFA4喷口	0.6092	1.0499	0.7031	0.8035
SOFA3喷口	0.6648	0.9108	0.7828	0.7031
					SOFA2喷口	0.5211	0.4225	0.3608	0.4546
SOFA1喷口	0.6275	0.3913	0.4709	0.3759
					OFA贴壁风	0.6275	0.6838	0.9789	0.7828
EE贴壁风	0.1665	0.1288	0.3164	0.4546
					EE层二次风	1.0989	0.4225	0.7828	0.8888
E层周界风	0.1665	0.1538	0.4546	0.6460
					DE贴壁风	0.3458	0.3913	0.3019	0.3759
DE层二次风	0.9559	0.7828	0.5733	1.4252
					D层周界风	0.2596	0.1412	0.1288	0.0458
CD层二次风	1.0742	0.5911	0.7625	2.5706
					C层周界风	0.4546	0.1166	0.6275	0.5557
BC层贴壁风	0.4225	0.4385	0.1665	0.3913
					BC层油枪二次风	1.0499	0.8670	0.6460	0.8455
B层周界风	0.1288	0.1793	0.4709	0.6275

AB油枪二次风	0.9789	1.0499	0.8455	1.0742
					A周界风	25.6	26.9	25.4	26.1
AA二次风	22.4	22.7	23.0	21.9

表7挡板开度50％时的阻力系数ζ₅₀

喷口名称	#1角	#2角	#3角	#4角
					SOFA4喷口	2.5009	3.7517	3.0627	3.4841
SOFA3喷口	2.3657	3.4204	2.5950	3.2365
					SOFA2喷口	2.1150	1.5854	1.7482	1.6491
SOFA1喷口	1.9243	1.5237	1.9987	1.5854
					OFA贴壁风	2.5476	1.7147	2.7426	2.7936
EE贴壁风	1.0665	1.4936	0.8653	1.2677
					EE层二次风	2.9521	1.4936	3.2365	2.8983
E层周界风	1.2413	1.9612	1.1896	1.5237
					DE贴壁风	0.8444	1.2413	1.0904	0.7247
DE层二次风	2.2372	1.8879	2.3657	4.7877
					D层周界风	1.0196	1.2677	0.7057	0.8035
CD层二次风	2.3657	1.5544	2.8454	3.9667
					C层周界风	2.2372	1.9987	1.7823	1.7823
BC层贴壁风	0.7440	1.2945	0.8653	0.7636
					BC层油枪二次风	2.5009	2.9521	1.8170	1.3217
B层周界风	0.9967	1.6170	1.0904	1.5544
					AB油枪二次风	2.2793	2.7936	2.1958	1.9612
A周界风	1.1896	1.3493	0.9079	1.0196
					AA二次风	1.5237	1.4936	3.5490	2.3657

表8挡板开度25％时的阻力系数ζ₂₅

喷口名称	#1角	#2角	#3角	#4角
					SOFA4喷口	9.0711	9.6779	9.0711	8.3360
SOFA3喷口	9.6779	9.0711	10.5718	8.5124
					SOFA2喷口	10.8121	8.5124	8.6936	8.8798
SOFA1喷口	9.8919	8.8798	9.8919	8.5124
					OFA贴壁风	11.8484	5.8187	9.6779	10.8121
EE贴壁风	2.4640	3.5954	2.6011	3.9361
					EE层二次风	10.5718	7.6749	15.8834	8.5124
E层周界风	3.1132	4.6419	2.6011	4.4736
					DE贴壁风	3.3453	3.5954	2.5546	2.8974
DE层二次风	8.1642	7.2219	7.9968	12.4164
					D层周界风	2.6011	2.9500	2.3337	2.7454
CD层二次风	8.6936	5.9317	9.8919	9.8919
					C层周界风	3.7277	4.8174	3.7277	4.3122
BC层贴壁风	2.9500	4.0083	2.6483	3.0034

BC层油枪二次风	4.8174	6.2869	4.2339	4.7287
					B层周界风	2.6011	3.8653	2.4198	4.7287
AB油枪二次风	5.8187	6.5381	5.0950	4.8174
					A周界风	2.6964	3.2857	2.7952	3.2857
AA二次风	5.0950	5.6002	9.6779	8.8798

表9挡板开度0％时的阻力系数ζ₀

喷口名称	#1角	#2角	#3角	#4角
					SOFA4喷口	62.3370	44.5199	79.2937	50.2080
SOFA3喷口	54.6068	50.2080	52.3401	46.3069
					SOFA2喷口	92.9266	62.3370	57.0197	68.4135
SOFA1喷口	98.2454	57.0197	75.4006	65.2717
					OFA贴壁风	104.0265	46.3069	163.3852	503.4609
EE贴壁风	13.1299	10.2252	10.9250	18.2028
					EE层二次风	39.7213	65.2717	133.0161	133.0161
E层周界风	18.2028	14.1104	11.1723	17.2647
					DE贴壁风	12.8235	14.1104	11.9600	15.1929
DE层二次风	44.5199	54.6068	75.4006	117.2052
					D层周界风	15.5789	7.6286	9.5828	13.7729
CD层二次风	50.2080	19.7475	54.6068	242.8667
					C层周界风	24.1437	14.4593	18.2028	17.7252
BC层贴壁风	14.4593	11.6895	12.8235	15.5789
					BC层油枪二次风	34.4083	124.7402	124.7402	142.1333
B层周界风	14.1104	11.1723	10.2252	16.3920
					AB油枪二次风	50.2080	71.7823	71.7823	104.0265
A周界风	14.8199	9.1835	11.1723	17.7252
					AA二次风	28.1763	33.2407	54.6068	32.1290

表10挡板开度100％时，计算的阻力系数ζ₁₀₀

喷口名称	#1角	#2角	#3角	#4角
					SOFA4喷口	0.3911	0.5577	0.4068	0.5226
SOFA3喷口	0.3451	0.3451	0.3451	0.3451
					SOFA2喷口	0.3301	0.3301	0.3301	0.3301
SOFA1喷口	0.3007	0.3007	0.3007	0.3007
					OFA贴壁风	0.5055	-0.0030	0.5577	0.6493
EE贴壁风	0.0653	0.0080	0.2302	0.3451
					EE层二次风	0.2720	0.0305	0.3301	0.4389
E层周界风	0.0653	0.0536	0.2440	0.3911
					DE贴壁风	0.0771	0.1510	0.1134	0.1638
DE层二次风	0.4717	0.2720	0.3756	0.4717
					D层周界风	0.1510	0.0771	-0.0030	-0.0355
CD层二次风	0.0536	-0.1831	0.5400	0.3153

C层周界风	0.1899	0.0305	0.3911	0.4389
					BC层贴壁风	0.0420	0.2863	0.0536	0.1899
BC层油枪二次风	0.5400	0.5755	0.2579	0.3451
					B层周界风	0.0305	0.0771	0.2579	0.4068
AB油枪二次风	0.5055	0.5936	0.4068	0.6877
					A周界风	0.2579	-0.0140	0.1134	0.0771
AA二次风	0.6684	-0.0140	0.1134	0.0771

利用挡板开度为75％、50％、25％、0％的阻力系数ζ₇₅、ζ₅₀、ζ₂₅、ζ₀，以及开度100％时的阻力系数ζ₁₀₀，绘制挡板阻力系数和开度的关系曲线，结果见图4、图5、图6、图7、图8、图9，根据这些曲线，可确定任意挡板开度下的阻力系数；

在得到炉膛阻力损失系数ζ_L和挡板阻力系数ζ_j以后，在热态运行时，可进行二次风喷口风速监测，以上述锅炉在300MW负荷运行时的数据为例：

1)二次风箱-炉膛出口差压ΔP＝822Pa，炉膛压力p_L＝-30Pa，二次气流压力p≈ΔP+p_L＝792Pa，温度t＝304℃；

2)利用式(5)计算气流密度ρ＝0.62kg/m³；

3)根据二次风挡板的运行开度，利用图4、图5、图6、图7、图8和图9，得到挡板阻力系数，见表11；

4)假设二次风箱到二次风喷口出口(也是炉膛入口)的压降值

5)利用式(16)计算各二次风喷口的风速u_j，结果见表11；

6)利用式(9)计算炉膛入口气流平均速度u₀＝25.8m/s；

7)根据炉膛阻力系数ζ_L＝1.32、表11中挡板阻力系数以及二次风箱-炉膛出口差压ΔP＝822Pa，利用式(13)计算二次风箱到二次风喷口出口(也是炉膛入口)的压降值 ${\mathrm{\ΔP}}_b={\mathrm{\ΔP}}_b^c=757Pa,$

8)二次风箱到二次风喷口出口(也是炉膛入口)的压降的假设值与计算值之差为760－757＝3Pa﹤5Pa，表11中的喷口风速就是最终的监测值。

根据上述热态运行时喷口风速计算方法，也可在电厂控制系统中可实现二次风喷口风速的在线监测。

采用本发明提供的数据处理方法对二次风挡板特性试验进行数据处理，所得结果能更准确监测二次风风量，上述锅炉在240MW负荷下，采用本发明的方案得到二次风总风量为550t/h；采用本发明得到的炉膛出口过剩空气系数在各种负荷工况下都能和实际测量值很好地相符。

表11热态运行时的挡板开度、阻力系数和喷口风速

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种锅炉二次风挡板特性试验数据的处理方法，其特征是，包括以下步骤：

(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；

(2)对第一组数据进行处理，得到炉膛阻力损失系数ζ_L；

(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；

(4)根据上述阻力系数的计算值，绘制阻力系数—挡板开度的关系曲线；

(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。

2.如权利要求1所述的一种锅炉二次风挡板特性试验数据的处理方法，其特征是，所述步骤(2)的方法具体为：

1)根据气流压力p和温度t的测量值，计算气流密度ρ；

2)根据喷口速度的测量值u_j，计算炉膛入口气流平均速度u₀；

3)计算二次风箱到二次风喷口出口的压降ΔP_b；

4)根据上述气流平均速度u₀、压降ΔP_b以及风箱-炉膛出口差压ΔP的测量值，计算炉膛阻力损失系数ζ_L。

3.如权利要求2所述的一种锅炉二次风挡板特性试验数据的处理方法，其特征是，所述步骤3)中计算二次风箱到二次风喷口出口的压降ΔP_b的具体方法为：

${\mathrm{\ΔP}}_b=\frac{{\mathrm{\ζ}}_i+{\mathrm{\ζ}}_j+{\mathrm{\ζ}}_O}{2}{\mathrm{\ρu}}_0^2;$

其中，ζ_i为气流从风箱进入二次风管道的局部阻力系数；ζ_j为气流从二次风管道进入炉膛的局部阻力系数；ζ_o为二次风挡板开度为100％时的阻力系数。

4.如权利要求2所述的一种锅炉二次风挡板特性试验数据的处理方法，其特征是，所述步骤4)中计算炉膛阻力损失系数ζ_L的具体方法为：

${\mathrm{\ΔP}}_b=\mathrm{\Δ}P-({\mathrm{\ζ}}_L-1)\frac{{\mathrm{\ρu}}_0^2}{2}.$

5.如权利要求1所述的一种锅炉二次风挡板特性试验数据的处理方法，其特征是，所述步骤(3)的方法具体为：

a)在二次风挡板相应的开度下，根据气流压力p和温度t的测量值，计算气流密度ρ；

b)根据喷口速度的测量值u_j，计算炉膛入口气流平均速度u₀；

c)根据炉膛阻力损失系数ζ_L的值，以及风箱-炉膛出口差压ΔP的测量值，计算二次风箱到二次风喷口出口的压降ΔP_b；

d)根据ΔP_b以及喷口速度的测量值u_j，计算挡板在该开度下的阻力系数ζ_j。

6.如权利要求5所述的一种锅炉二次风挡板特性试验数据的处理方法，其特征是，所述步骤c)中计算二次风箱到二次风喷口出口的压降ΔP_b的方法为：

${\mathrm{\ΔP}}_b=\mathrm{\Δ}P-({\mathrm{\ζ}}_L-1)\frac{{\mathrm{\ρu}}_0^2}{2}.$

7.如权利要求5所述的一种锅炉二次风挡板特性试验数据的处理方法，其特征是，所述步骤d)中计算挡板在该开度下的阻力系数ζ_j的方法为：

${\mathrm{\ζ}}_j=\frac{2{\mathrm{\ΔP}}_b}{{\mathrm{\ρu}}_j^2}-\mathrm{1.5.}$

8.如权利要求1所述的一种锅炉二次风挡板特性试验数据的处理方法，其特征是，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：

I)分别测量二次风箱-炉膛出口差压ΔP、二次气流压力p和温度t的参数值；

II)计算气流密度ρ；

III)记录各个二次风挡板的开度值，根据阻力系数—挡板开度曲线，得到各二次风挡板的阻力系数值ζ_j；

IV)假设二次风箱到二次风喷口出口的压降值为

V)分别计算各二次风喷口的风速u_j和计算炉膛入口气流平均速度u₀；

VI)根据炉膛阻力系数ζ_L以及二次风箱-炉膛出口差压ΔP，计算二次风箱到二次风喷口出口的压降值，记为

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，即的值，若该值大于设定的微小量ε，则用替代返回步骤IV)重新计算，直到小于设定的微小量ε；

VIII)最后一次的二次风喷口风速u_j的计算值，作为二次风喷口风速的最终监测结果。

9.如权利要求8所述的一种锅炉二次风挡板特性试验数据的处理方法，其特征是，所述步骤V)中计算二次风喷口风速u_j的方法具体为：

$u_j=\sqrt{\frac{2{\mathrm{\ΔP}}_b^j}{(1.5+{\mathrm{\ζ}}_j)\mathrm{\ρ}}};$

其中，为二次风箱到二次风喷口出口的压降值的中间校正值。

10.如权利要求1所述的一种锅炉二次风挡板特性试验数据的处理方法，其特征是，所述步骤(3)中二次风挡板开度分别为75％、50％、25％、0％以及100％。