一次风管内流动特性与流速测量

　　1引言

　　四角布t直流姗烧器的电站锅炉，在我国火力发电机组中占绝大多数，其一次风速的均匀性对锅炉的安全经济运行起着重要作用。保持适当的一次风速是建立良好的炉内空气动力工况和稳定燃烧的必要条件。如果一次风速的测量不准确，将使锅炉处于实际配风不均的运行状况，极易引起火焰中心偏斜，燃烧不稳，从而导致嫩料不完全燃烧，锅炉效率降低，严重时直接引起锅炉的灭火放炮。同时，火焰偏斜炉会导致燃烧器烧损变形，炉膛出口烟温偏差增大，引发受热面超温及炉管爆漏等事故。而且一次风速过低将导致一次风管堵管甚至一次风管着火。一次风速低、煤粉偏多的燃烧器附近形成还原性气氛区，这将使灰的熔化温度降低，从而引起局部结渣。因此，锅炉一次风速的准确测量直接影响到锅炉启动调试、燃烧调整等工作。

　　生产现场的风速测量，一般使用皮托管、笛形管、靠背管等动压测量仪器。这些测量仪器要求在测量截面流场分布均匀的情况下进行测量。当某截面75%以上的动压值(与速度的平方成正比)大于最大测定值的1/10时可以认为截面速度分布符合均匀性的要求，一般要求是在测量截面前要有6~8倍的直管段，在测量截面后有2~3倍的直管段可以保证测量的准确性。

　　在生产现场，由于一次风管道结构的限制，可提供测量的条件是有限的，节流部件、弯头等常常使测量条件变得较为恶劣。在这种情况下，要实现一次风速的准确测量，合理选择测量截面极为重要。因此，研究复杂管道条件下的一次风流动特性对准确测量一次风速具有重要意义。本文通过数值模拟，揭示了缩孔(管道上的调节挡板)后的一次风流动特性，并为合理选择测量截面，准确测量一次风速提供了依据。

　　2一次风流动特性的数值模拟

　　流动问题的数值解法已成为解决实际问题的重要工具。为得到管内一次风的流动特性，以某锅炉的一次风管道为模拟对象进行数值模拟。调节缩孔安装在垂直管段上，一次风流经缩孔和缩孔后的垂直管段经弯头进入水平管道。缩孔后弯头前的垂直管段长为8倍的管径，一次风速的初始值设定为35m/s.数值模拟在以下两个工况下进行:工况一，缩孔挡板的面积占管道截面的30%;工况二，缩孔挡板的面积占管道截面的60% o

　　3计算结果及分析

　　计算结果表明，气流通过缩孔后，流速分布呈现明显的不对称性，并在挡板后出现回流区.

　　图1为工况一挡板后区域不同截面轴向速度分布。横坐标为中心截面上X方向的位置，纵坐标为轴向(Z方向)速度分布。图中7条曲线分别表示档板处、档板后1倍管径处、2倍、3倍、4倍、6倍及8倍管径处的轴向速度分布.通过比较分析可以看出左右偏差随着远离档板而削弱的过程，在8倍管径处(即弯头人口截面)这种不均匀性已经消失。还可看出在1倍管径处存在明显的回流区，而且回流速度最大达到12m/s.