前言
四角切向燃燒方式以其燃燒充分、爐膛內熱負荷分佈均勻、煤種適應性好等優點在我國火電站中被廣泛採用。
該種燃燒方式, 其爐內空氣動力場不僅影響燃煤氣流的著火, 而且直接關係到爐壁結渣、爐膛出口煙溫偏差及爐膛內煙氣充滿程度等問題。
實際切圓直徑是指爐膛橫截面上對稱十字中心線上的最大切向速度位置點相連形成圓的平均直徑。
一般使用實際切圓直徑來衡量爐內旋轉氣流的充滿程度, 判斷氣流貼壁、沖牆等情況。
一、對結渣的影響
爐膛壁面結渣是一種普遍現象, 它會使爐內傳熱熱阻增加、傳熱惡化, 甚至引發事故, 影響鍋爐安全運行。
結渣過程是一個複雜的物理化學過程和流體動力學過程, 其與爐內空氣動力場的組織又有著密切的關係。
實際切圓直徑是表徵爐內空氣動力場的一個重要參數, 因此, 要合理的組織好爐內空氣動力場, 必要條件是選擇恰當的爐內實際切圓直徑, 使燃燒中心適中。
如山東某台670t/h 燃燒無煙煤的鍋爐, 運行後結渣嚴重, 冷態實驗發現, 爐內實際切圓直徑偏大, 後將實際切圓直徑減小, 運行表明較好地解決了結渣問題。
研究表明, 在實際燃燒過程中, 從燃燒器噴出的氣流總是在某種程度上偏離設計方向, 因此, 爐內的實際切圓直徑總是大於假想切圓直徑。
從圖1 中可以看出, 徑向速度越大時氣流沖牆的可能性越大。 當切圓直徑較大(d =800mm)
時, 徑向速度在某些區域向著壁面:切圓直徑較小(d =430mm)時, 徑向速度全部向著爐膛中心。
因此, 適當減小設計假想切圓直徑, 將會使一次風沖牆的可能性減小, 從而減小結渣趨勢。
二、對煙速煙溫偏差的影響
煙速煙溫偏差的產生主要是由於爐膛內的混合旋轉上升氣流在爐膛出口處仍然存在較大的煙氣殘餘旋轉。
所以, 減小煙速煙溫偏差的關鍵是減小爐膛出口處煙氣殘餘旋轉。 若切圓直徑越大從而使爐膛出口煙氣殘餘旋轉增加, 增大了煙溫煙速偏差。
三、對著火和燃燒穩定性的影響
四角切向燃燒鍋爐是利用上游鄰角火焰點燃下游煤粉氣流的, 所以實際切圓的大小對煤粉的著火有著較大的影響, 尤其是在燃燒器橫截面上。
由圖2 可以看出:當切圓較小時, 上游鄰角火焰在爐膛較中心的地方與下游一次風煤粉混合,
使煤粉著火較晚, 容易造成燃燒不穩定;當切圓太大時, 上游鄰角火焰在煤粉燃燒器的根部（進入爐膛的初期）進行點燃, 此時容易引起水冷壁或燃燒器周圍結焦;
當切圓大小適中時, 上游鄰角火焰在煤粉燃燒器的適當位置進行點燃, 使煤粉著火和燃燒穩定, 不會導致爐內結焦。
四、影響爐內實際切圓尺度的因素
爐內氣流的實際切圓直徑主要決定於設計假想切圓直徑和射流的偏轉程度。 造成爐內氣流偏斜的原因有很多種, 主要是:
(1)爐內的旋轉氣流所產生的橫向推力會迫使燃燒器噴口出來的射流偏斜。
(2)從燃燒器噴口出來的射流對周圍氣體(在爐內是高溫煙氣)有捲吸作用, 造成射流偏斜。
(3)直流燃燒器的本射結構特性對射流也有一定的影響。
可以看出影響實際切圓直徑的參數主要反映在燃燒器結構及運行因素上。