在电站锅炉中，无论是中间储仓式制粉系统还是直吹式制粉系统，其一次风管道都是分层并列布置。在并列管路中，由于管道的布置情况并不完全相同，因而造成各支管的总阻力系数不相等，这样就会导致各一次风管中风粉混合物流速和浓度的不一致。在这样的情况下，可能会导致过量NO_x的生成、碳不完全燃烧热损失的增加，使锅炉效率下降；对于四角切圆燃烧锅炉势必会引起炉内燃烧切圆的偏斜、燃烧工况的不稳定以及由此可能产生的炉内结渣、燃烧传热恶化，乃至被迫停炉事故的发生^［1］。因此，采取有效的方法对各并列一次风管进行阻力调平，消除各一次风管在实际运行时风粉流动阻力不平衡量，具有很重要的意义。
　　目前，电站锅炉制粉系统各一次风管道的阻力调平一般都是采用冷态纯空气阻力调平法，即在冷态情况下，当纯空气流过同一层一次风管时，在几根阻力较小的一次风管上加开度合适的节流圈，使其与阻力最大一根的一次风管相平衡。实质上，这样的阻力调整方法，只能保证锅炉燃烧系统同一层各一次风管至燃烧器出口的阻力在冷态下的平衡，而不能保证实际运行时管内流过煤粉-空气混合物时的阻力平衡，这样就造成锅炉在实际运行时各一次风管中风粉流速和浓度的不一致^［2］。对此，下面将对冷态调平而实际运行时不平衡的原因进行分析，并由此得出为了保证实际运行时同一层各一次风管的阻力平衡而应该采用的方法—冷态阻力不平衡调整法和动态平衡调整法。

　　在锅炉燃烧系统中，对于纯空气流过的一次风管道时，其阻力特性可用下式表示：

　　　　　　　　　　P_g——空气密度，kg/m³；
　　　　　　　　　　H——管道高度，m。
　　在一般情况下，锅炉一次风管路系统中重力流阻可忽略不计，这样上式可变为：

　　对于如图1所示的四角切圆燃烧锅炉一次风布置方式，由于同一层4根并列一次风管长度不等以及弯头个数和弯曲角度不一样，导致纯空气流过4根一次风管时总阻力系数K_g1、K_g2、K_g3和K_g4并不相等，假设此时4根一次风管中的空气流量分别为Q_g1、Q_g2、Q_g3和Q_g4，而4根一次风管总流量为Q_g，那么

　　由上式可知，4根一次风管中的流量分别为：

　　显而易见，由于4根并列一次风管总阻力系数不相等，使得流过各根风管的空气流量也不相等。为了使冷态情况下，各根风管的阻力特性相同，这就要求在4根一次风管中阻力相对较小的3根一次风管上加装节流装置，使它们各自的阻力系数与另一根阻力最大的一次风管相等，这就是所谓冷态调平法。也就是说，若假设1号一次风管的总阻力系数K_g1为最大，那么在冷态情况下，其余3根一次风管所装节流装置的阻力系数ΔK_g2、ΔK_g3和ΔK_g4分别为：

　　这样也就保证了在冷态情况下，4根并列一次风管的空气流量相等。

　　在上面的讨论分析中仅考虑纯空气流过一次风管时的情况，在锅炉实际运行时，一次风管中流过的是空气与煤粉的混合物，此时的阻力特性与流过纯空气时不一样。在工程应用中，对于象锅炉一次风管中煤粉浓度一般小于1的情况下，国内外一些研究机构^［3～5］在总结了多相流动实验数据的基础上，提出了一种较为简便并且现在被广泛采用的计算气固两相流阻的方法，即气固两相流动时沿程、局部和节流装置阻力系数λ_μ、ξ_μ和ΔK_μ分别可以用纯空气流动时的λ₀、ξ₀和ΔK_g乘以煤粉浓度修正值(1+C_μμ)，也就是：

式中　　　μ——固气比，kg/kg；
C_μ1、C_μ2、C_μ3——分别为试验得出的修正系数。
　　这时，对于如图1所示的4根并列一次风管，它们的阻力系数K_μ1、K_μ2、K_μ3、K_μ4分别变为：

　　脚标1、2、3、4分别表示所对应的一次风管号。
　　考虑冷态平衡工况，由于已在2、3和4号管上加了节流圈，其节流装置的阻力系数变为：

　　这时，2、3和4号一次风管流过空气-煤粉混合物时，实际阻力系数K^′_μ2、K^′_μ3和K^′_μ4为：

　　显然，K_μ1≠K^′_μ2≠K^′_μ3≠K^′_μ4，也就说明一次风管在冷态调平下热态时是不平衡的，为了使热态时并列一次风管中流过空气-煤粉气流时阻力特性相一致，这就要求2、3和4号一次风管中所加节流圈的阻力系数变为：

　　这时2、3、4号管中节流圈在流过纯空气时的阻力系数为：

　　这说明在现场调试时，为了保证运行时锅炉一次风管中风粉的平衡，在冷态调整时必须给一次风管一个阻力不平衡量，即冷态不平衡调整法。2、3、4号一次风管在冷态调整时，阻力不平衡量分别为：

　　在实际运行时，不同的锅炉负荷情况下，一次风管中的煤粉浓度μ是不一样的。这样，由上面的计算公式分析可得，冷态不平衡调平时所计算得到的ΔK^′_g2，ΔK^′_g3和ΔK^′_g4也是不一样的。因此，在冷态调整前，应该首先计算出在锅炉经常运行的负荷变化范围内，一次风管内不同煤粉浓度μ情况下分别对应所加节流装置的节流阻力大小，再根据节流圈阻力特性计算式^［5］计算出相应的节流圈开度m，即m=f(μ)。然后，在冷态实际调试时，确定一个满足在锅炉基本负荷情况下一次风管风粉平衡的冷态不平衡调整量(即节流圈开度)，这样，当锅炉不在基本负荷下运行时，可根据负荷变动的大小，即一次风管中所对应的煤粉浓度μ的变化，对节流圈的开度m作相应的调整，这就是动态平衡调整法。

　　对于上面所讲过的动态平衡调整法，可以用相应的计算机编程计算完成。首先输入同一层并列各一次风管的参数，包括管径D、管段长度L，弯管个数n和曲率半径R/D。另外还输入空气密度、煤粉密度以及在运行负荷范围内煤粉浓度(即固气比)变化的幅变，调用相应计算沿程和局部阻力系数的公式，计算出煤粉气流流过各根风管时的总阻力系数K_μi；然后，计算出几根阻力较小的一次风管所应该加节流圈的阻力系数的大小ΔK^′_μi，根据相应的节流圈阻力特性计算公式换算成纯空气流过同样节流圈时的阻力系数ΔK^′_gi，再计算出阻力不平衡调整量和节流圈的推荐开度。

5.1采用冷态平衡调整法不能保证锅炉机组在实际运行时各一次风管内风粉分配的均匀性，这样会导致同一层各一次风管内流速和煤粉浓度的不一致，进而会引发炉内燃烧工况的不稳定。
5.2　为了在锅炉实际运行时使同一层各一次风管能达到风粉分配均匀，必须在冷态调试时进行不平衡调整，节流装置的开度按照数学模型式(11)计算出的阻力大小来确定，不平衡调整量按数学模型式(12)求得。
5.3　在锅炉实际运行时，随着锅炉负荷的变化，一次粉管道的节流装置的开度应作适当的动态调整，动态调整量的计算可由计算机来完成。

1　岑可法.锅炉燃烧试验研究方法及测量技术.北京：水利电力出版社，1987
2　Ravikanth A, Sastru M, And John P. A new approach to coal/air flow balancing. 21th International Technical Conference on Coal Utilization & Fuel Systems, 1996
3　华东电力设计院等.输粉系统元件阻力特性试验研究.热力发电，1979(5)
4　华绍曾等译.实用流体阻力手册.北京：国防工业出版社，1985
5　哈尔滨锅炉厂译.煤粉制造设备的计算和设计标准.1958
6　热工研究院.制粉系统合理设计布置方法研究报告.1991