新安装的锅炉或在役锅炉大修后，在热态运行前通常要进行炉内冷态空气流场试验。冷态试验是依靠冷态模化技术，通过冷态时对锅炉进行的有关试验来了解风门档板的开度一流量特性：确认燃烧系统中配风的均匀性；考核燃料与烟风系统：炉内气流充满度和涡流区的范围等气流分布情况；测量水冷壁贴壁风速和水平烟道风速的分布，从而掌握冷态炉内气流的流动规律。它不仅可以为锅炉热态运行提供参考依据，而且为运行中的诸多问题如结焦、火焰中心偏斜、炉膛出口烟温偏差等问题的分析和对策的制定提供帮助：此外，它还为探索合理安全的低负荷运行方式带来了方便。因此，冷态试验是一种简单易行、效率高的对锅炉安全经济运行具有现实指导意义的试验方法。本次试验是在实炉上进行的，锅炉实物图见图3.1。
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一、冷态模化条件
在相似理论的基础上通过模化试验来研究锅炉内的空气流场。实践经验表明，对锅炉进行冷态模化试验研究，能够比较真实的反映炉内实际的空气流场工况，由相似原理可知，在实炉上进行冷态空气流场试验研究应满足两个条件：①各股射流流动工况均应进入自模化区（即界限雷诺数取为100000），众所周知，对流动过程起主要怍用的是雷诺准则：Re=PVD/μ，它表明了流动惯性力与粘性力之比值。在等温流动时，它决定了气流运动的阻力特性，而压力与惯性力的比值通常以欧拉准则Eu来表示即：
Eu=△p/pv
2=f（Re）
当Re大于一定值后，Eu值不再与Re数有关而保持为一定值，即此时惯性力是决定因素，而粘性力的影响可以忽略不计，因此气流质点的运动轨迹主要受惯性力的支配而不再受Re值的影响，气流运动状态进入自模化区。对大多数锅炉，Re≥105时即进入自模化区。②应维持冷、热态时各股射流动量比相等。
二、锅炉冷态调试
本次冷态试验主要解决六个方面的问题：
①检验锅炉的烟风系统能否正常运行；
②调平前后各风喷口风速；
③检验二次风门与执行机构能否正常工作并整定二次风门流量特性；
④部分流场数据的测量；
⑤炉内流场示踪研究；
⑥生物质冷态喷吹试验
试验系统简图如图3.2所示、
系统图中各数字和字母的意义见下表：
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系统图中各数字和字母的意义 |
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1 |
引风机总风门 |
2 |
送风机总风门 |
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3 |
二次风机总风门 |
A |
后二次风总风门 |
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B |
前二次风机总风门1 |
C |
顶二次风右风门 |
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D、E、F |
一次风风门 |
G |
顶二次风左风门 |
（1）锅炉烟风系统调整
主要考核锅炉的烟风系统是否能正常运行，检验项目包括：三个风机（送风机／引风机/二次风机）、炉排、门孔、风门、执行机构、锅炉原有表计、新增的四个测点（指示总送风量的均速管流量计、指示总二次风量的均速管流量计、前一次风道静压、旋风除尘器前烟道负压）等。通过试验发现锅炉的烟风系统在数值模拟计算所确定的工
况下能够正常运行。总送风量、总二次风量、风道负压试验原始数据见附录F。
（2）前后各风喷口风速调平
1）前墙二次风调平
将送风机风门开度调到60%、二次风机风门开度调到60%、引风机风门开度调到70%、前二次风门开度打到7档、后二次风门开度打到7档，开始进行风口风速的调平，用靠背管和热线风速仪测量各风口风速，根据测量的数据进行调节，每个风口内都设置有可调节的阻力件，通过调节阻力件把各个风口的风速调平并逼近数值模拟计算确定的风速（24 m/s）大小为止，然后将阻力件焊牢固。共进行了三轮调节，原始数据见附录G，调平前风口速度见图3.3，风口最终调平见图3.4。
由图3.3中可见初始状态的前二次风各喷口之间的流速很不均衡，最小风速出现在1号喷口，最大流速出现在12号喷口，喷口间最大速度差约为4.6 m/s，会造成炉内流场严重偏斜，所以必须进行调平。由图3.4可见经过调节后前墙二次风的14个风口的速度都已逼近数值计算的速度值24m/s，最小风速出现在10号喷口，最大流速出现在
5号喷口，喷口间最大速度差约为1.3m／s，与调整前的状态相比，喷口流速分布均匀性大为改善。
2）后墙二次风调平
前墙二次风调平后开始进行后墙二次风的调平，后墙二次风共15个风口，每个风口内都设置有可调节的阻力件，反复进行“调节一测试一再调节”的步骤，直到把风口的风速调到逼近数值模拟计算的速度值17m/s，共进行了5轮调节，原始数据见附录H，调平前和调平后的风口风速分别见图3.5和图3.6。
对照后二次风的初始状态（图3.5）和调平后的状态(图3.6)可见，原先严重不均衡的后二次风各个喷口的流速被基本调平。
3）顶二次风和一次风调平
通过调节顶二次风和一次风的风门将顶二次风和一次风风速调平，最终调平结果见图3.7和图3.8，由图3.7可见经过调平后顶二次风风口风速已经逼近数值模拟的速度值16.5 m/s：由图3.8可见经过调平后一次风风口风速已经逼近数值模拟的速度值11m/S。
（3）二次风门流量特性整定
完成前后二次风调平之后，基本可以认为前后二次风喷口的流速均衡，在此基础上进行两个二次风门的“风门开度一流量”特性整定，为制定燃烧系统的运行规程提供必要的基础数据。前后二次风管道示意图如图3.9所示，二次风系统为多管路系统，流量分配受所有风门共同影响，所以对二次风门的“风门开度一流量”特性进行整定。
风门标示：A代表后二次风门，B代表前二次风门，后接数字代表风门档位，档位（风门开度）由小到大分为7档。例如A283表示后二次风门为2档位，前二次风门为3档位，共测量了四个工况的数据，内场数据见表3,2。内场数据经过处理可得各二次风量与风门开度之间的关系。炉内测量的数据为内场数据，其余为外场数据。
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二次风门特性内场数据表 |
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A3B7 |
前1 |
18.8 |
|
前7 |
18.2 |
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前14 |
17.8 |
|
后1 |
14.5 |
|
后8 |
14.6 |
|
后15 |
14.7 |
|
A7B3 |
前1 |
17.1 |
|
前7 |
17.2 |
|
前14 |
17.0 |
|
后1 |
16.1 |
|
后8 |
16.3 |
|
后15 |
16.5 |
|
A2B5 |
前1 |
16.6 |
|
前7 |
16.4 |
|
前14 |
16.4 |
|
后1 |
13.1 |
|
后8 |
12.8 |
|
后15 |
12.9 |
|
A5B2 |
前1 |
16.8 |
|
前7 |
16.3 |
|
前14 |
16.3 |
|
后1 |
15.6 |
|
后8 |
15.5 |
|
后15 |
15.2 |
各种工况下前后二次风的计算量、比值见下表：
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工况 |
前二次风计算量/（m3/h） |
后二次风计算量（m3/h） |
前二次风量/后二次风量 |
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A3B7 |
2107.4 |
1804.7 |
1.17 |
|
A7B3 |
1973.0 |
2015.0 |
0.98 |
|
A2B5 |
1900.0 |
1599.0 |
1.19 |
|
A5B2 |
1900.0 |
1908.0 |
0.995 |
由上表可见，二次风系统中风量调节受到前二次风门和后二次风门的共同影响，调节前二次风门时，前二次风量变化的同时后二次风量也会变化，此时需要调节后二次风门维持后二次风量，前后二次风门是相互关联的。
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