超临界电站煤粉锅炉机组设备及运行.ppt

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1、超临界电站煤粉锅炉机组超临界电站煤粉锅炉机组设备及运行设备及运行牛蔚然2009-42009-41.超临界机组现况超临界和超超临界机组，具有容量大超临界和超超临界机组，具有容量大参数高参数高能能耗低耗低可靠性高和环境污染小等特点可靠性高和环境污染小等特点 全世界主要的工业国家十分重视发展超临界和超超全世界主要的工业国家十分重视发展超临界和超超临界机组，前苏联境内超临界机组数量和总容量据临界机组，前苏联境内超临界机组数量和总容量据世界首位。在美国、德国、日本等国家也有相当数世界首位。在美国、德国、日本等国家也有相当数量的超临界机组。目前，日本是世界上超临界机组量的超临界机组。目前，日本是世界上超临

2、界机组技术最先进的国家，主要体现在发电煤耗最低，可技术最先进的国家，主要体现在发电煤耗最低，可实现变压运行。实现变压运行。2.我国的超临界机组我国从上世纪我国从上世纪8080年代后期开始重视发展超临界机组，上海石年代后期开始重视发展超临界机组，上海石洞口二厂、福建后石电厂引进的洞口二厂、福建后石电厂引进的600MW600MW超临界机组，南京超临界机组，南京热电厂、天津盘山电厂、内蒙古伊敏电厂、辽宁绥中电厂引热电厂、天津盘山电厂、内蒙古伊敏电厂、辽宁绥中电厂引进的进的300300、500500、800MW800MW超临界机组已经投入运行。在近几超临界机组已经投入运行。在近几年中，东方锅炉厂（国外

3、技术支持方日立）、哈尔滨锅炉厂年中，东方锅炉厂（国外技术支持方日立）、哈尔滨锅炉厂（国外技术支持方：（国外技术支持方：600MW600MW超临界锅炉三井巴布科克、超临界锅炉三井巴布科克、1000MW1000MW超超临界锅炉三菱重工）、上海锅炉厂（国外技术超超临界锅炉三菱重工）、上海锅炉厂（国外技术支持方阿尔斯通）三大锅炉厂分别通过技术引进和大量的研支持方阿尔斯通）三大锅炉厂分别通过技术引进和大量的研究工作，己基本掌握了超临界锅炉的制造技术，具备了批量究工作，己基本掌握了超临界锅炉的制造技术，具备了批量生产超临界锅炉的能力，引进技术国产化的上海外高桥生产超临界锅炉的能力，引进技术国产化的上海外高

4、桥2900MW2900MW、河南沁北电厂、河南沁北电厂2600MW2600MW、江苏常熟电厂、江苏常熟电厂2600MW2600MW、河南三门峡电厂、河南三门峡电厂2600MW2600MW等超临界机组相继建等超临界机组相继建成投产。成投产。我国超超临界机组也开始发展，除600MW机组外，将重点发展1000MW机组。目前投入商业运行的超超临界机组有山东邹县电厂21000MW和浙江玉环电厂41000MW机组。据初步统计，目前我国超临界机组的订货己超过100套、超超临界机组超过80套，在近几年内将会陆续投运。我国的超临界和超超临界机组建设已经进入了呈井喷状态的快速发展时期。3 山东的超临界机组2006

5、2006年至年至20082008年三年内，山东先后有邹县电厂年三年内，山东先后有邹县电厂21000MW21000MW超超临机机组、黄岛电厂超超临机机组、黄岛电厂2660MW2660MW、潍坊电厂潍坊电厂2670MW2670MW和费县电厂和费县电厂2600MW2600MW超临界机超临界机组建成投产组建成投产 ，也结束了山东省没有超临界和超超临，也结束了山东省没有超临界和超超临界机组的历史。界机组的历史。邹县电厂邹县电厂1000MW1000MW超超临界锅炉由东方锅炉厂（国超超临界锅炉由东方锅炉厂（国外技术支持方日立）制造，费县电厂外技术支持方日立）制造，费县电厂600MW600MW锅炉由锅炉由哈尔

6、滨锅炉厂（国外技术支持方：哈尔滨锅炉厂（国外技术支持方：600MW600MW超临界锅超临界锅炉三井巴布科克、炉三井巴布科克、1000MW1000MW超超临界锅炉三菱重工）超超临界锅炉三菱重工），黄岛电厂，黄岛电厂660MW660MW、潍坊电厂、潍坊电厂670MW670MW由上海锅炉由上海锅炉厂（国外技术支持方阿尔斯通）制造厂（国外技术支持方阿尔斯通）制造 4.超临界、超超临界的定义水的临界点压力为水的临界点压力为22.129MPa22.129MPa，温度为，温度为374.15374.15。压力超过临界压力的状态即为超临界状态，此时压力超过临界压力的状态即为超临界状态，此时汽水密度差消失，蒸发现

7、象消失，水可以从液态汽水密度差消失，蒸发现象消失，水可以从液态直接变成汽态。主蒸汽压力达到超临界状态的机直接变成汽态。主蒸汽压力达到超临界状态的机组称为超临界机组。组称为超临界机组。超超临界是人为的一种区分，也称为优化的或高超超临界是人为的一种区分，也称为优化的或高效的超临界参数。目前超超临界与超临界的划分效的超临界参数。目前超超临界与超临界的划分界限尚无国际统一的标准，国际上通常把汽机进界限尚无国际统一的标准，国际上通常把汽机进口汽压高于口汽压高于27MPa27MPa或蒸汽温度高于或蒸汽温度高于580580的机组定的机组定义为超超临界机组。义为超超临界机组。5.超临界锅炉的基本特点超临界锅炉

8、的基本特点与亚临界锅炉相比，超临界锅炉具有以下基本特点：1.直流锅炉。直流锅炉。超临界、超超临界机组只能采用直流循环方式，水在锅炉管中加热、蒸发和过热后直接向汽轮机供汽，不存在汽包。由于工质在锅炉各受热段内流动时的阻力损失都由给水泵来克服，超临界和超超临界机组需要较高的水泵压头，给水泵功率消耗大。2.具有锅炉启动系统。具有锅炉启动系统。直流锅炉在启动前必须建立一定的启动流量和启动压力，强迫工质流经受热面，使其得到冷却。因此，直流锅炉必须配套特有的启动系统，以保证锅炉启停和低负荷运行期间水冷壁的安全和正常供汽。3.3.采用复合变压运行方式。采用复合变压运行方式。采用复合变压运行方式。采用复合变压

9、运行方式。现代超临界和超超临现代超临界和超超临界机组采用复合变压运行的方式，即在高负荷界机组采用复合变压运行的方式，即在高负荷时保持额定的蒸汽压力，在低负荷时保持最低时保持额定的蒸汽压力，在低负荷时保持最低允许的供汽压力，在中间负荷时采用变压运行。允许的供汽压力，在中间负荷时采用变压运行。这种复合变压运行方式可使机组在高负荷运行这种复合变压运行方式可使机组在高负荷运行时保持额定压力，具有最佳的循环效率和良好时保持额定压力，具有最佳的循环效率和良好的负荷调节性能；在中间负荷，采用变压运行，的负荷调节性能；在中间负荷，采用变压运行，使汽轮机通流部分的容积流量基本不变，保持使汽轮机通流部分的容积流量

10、基本不变，保持较高的内效率，并使汽轮机高压缸的蒸汽温度较高的内效率，并使汽轮机高压缸的蒸汽温度保持稳定，因而热应力较小，具有快速变负荷保持稳定，因而热应力较小，具有快速变负荷的能力；在低负荷时定压运行可防止压力过低的能力；在低负荷时定压运行可防止压力过低出现流动不稳定等问题，因而具有最佳的综合出现流动不稳定等问题，因而具有最佳的综合性能。这样，采用变压运行可使机组具有夜间性能。这样，采用变压运行可使机组具有夜间停机、快速启动以及频繁启停和变负荷的能力，停机、快速启动以及频繁启停和变负荷的能力，并使机组在高负荷及低负荷时均保持高的效率，并使机组在高负荷及低负荷时均保持高的效率，以及具有更低的最小

11、负荷，从而满足中间负荷以及具有更低的最小负荷，从而满足中间负荷和调峰的要求。和调峰的要求。4.燃水比调节汽温。燃水比调节汽温。过热汽温由煤水比作为粗调，同时装有喷水减温器进行细调。再热汽温一般由燃烧器摆动或尾部烟道的烟气挡板进行调节，同时装有应急事故喷水。5.水冷壁型式。水冷壁型式。超临界锅炉一般在炉膛下辐射区采用螺旋管圈结构，在炉膛上辐射区的低热强度区采用垂直管圈结构。这样可以减轻热偏差、提高质量流速保证足够的冷却能力、防止低负荷下发生水动力多值性及脉动。6 1000MW超超临界锅炉简介 1 1 锅炉型式。锅炉型式。锅炉型式。锅炉型式。邹县发电厂邹县发电厂1000MW1000MW机组的机组的

12、DG3000/26.15-DG3000/26.15-1 1型锅炉为高效超超临界参数变型锅炉为高效超超临界参数变压直流炉、一次再热、平衡通风、运转层以上露压直流炉、一次再热、平衡通风、运转层以上露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构 型锅型锅炉。炉。2 2 锅炉主要设计参数：锅炉出口蒸汽参数锅炉主要设计参数：锅炉出口蒸汽参数26.25MPa(a)/605/60326.25MPa(a)/605/603，对应汽机的入口参数，对应汽机的入口参数25.0MPa(a)/600/60025.0MPa(a)/600/600。汽机额定功率。汽机额定功率(TRL)1000M

13、W(TRL)1000MW，对应汽机，对应汽机VWOVWO工况的锅炉的最大连工况的锅炉的最大连续蒸发量续蒸发量(B-MCR)(B-MCR)为为3033t/h3033t/h。锅炉设计煤种。设计和校核煤种为兖矿和济北煤矿的混煤。锅炉运行方式：带基本负荷并参与调峰。制粉系统：采用双进双出钢球磨正压直吹式制粉系统，每炉配6台BBD4360双进双出钢球磨煤机，5台磨煤机运行时带BRL负荷。给水系统：机组配置250%B-MCR调速汽动给水泵和一台30%B-MCR容量的电动调速给水泵。汽轮机旁路系统：采用25%B-MCR一级电动大旁路，仅启动时用，之后关死。锅炉保证热效率不小于锅炉保证热效率不小于93.8%9

14、3.8%，在，在35%35%100%B-MCR100%B-MCR工况下工况下NOxNOx排放量不高于排放量不高于300mg/Nm3300mg/Nm3。锅炉的启动时间锅炉的启动时间(从点火到机组带满负荷从点火到机组带满负荷)与汽轮与汽轮机相匹配机相匹配 。冷态起动冷态起动(停机超过停机超过7272小时小时)：10-1110-11小时小时温态起动温态起动(停机停机3232小时内小时内)：4-54-5小时小时热态起动热态起动(停机停机8 8小时内小时内)：3-3.53-3.5小时小时极热态起动极热态起动(停机小于停机小于1 1小时小时)：3 3小时小时锅炉热力特性项项 目目单单位位数数 值值锅锅炉保

15、炉保证热证热效率效率(BRL(BRL工况，按低位工况，按低位发热发热量量)%93.893.8炉膛容炉膛容积热负积热负荷荷KW/mKW/m3 37979炉膛截面炉膛截面热负热负荷荷MW/mMW/m2 24.54.5燃燃烧烧器区域面器区域面积热负积热负荷荷MW/mMW/m2 21.61.6空气空气预热预热器出口器出口热热一次一次风风温度温度351351空气空气预热预热器出口器出口热热二次二次风风温度温度358358炉膛出口炉膛出口过过剩空气系数剩空气系数1.141.14省煤器出口省煤器出口过过剩空气系数剩空气系数1.151.15省煤器出口烟气温度省煤器出口烟气温度356356空气空气预热预热器出口

16、烟气温度器出口烟气温度130130锅炉整体布置：锅炉的循环系统由启动分离器、锅炉整体布置：锅炉的循环系统由启动分离器、储水罐、启动再循环泵、下降管、下水连接管、储水罐、启动再循环泵、下降管、下水连接管、水冷壁上升管及汽水连接管等组成。在负荷水冷壁上升管及汽水连接管等组成。在负荷 25%B-MCR25%B-MCR后，直流运行，一次上升，启动分后，直流运行，一次上升，启动分离器入口具有一定的过热度。离器入口具有一定的过热度。燃烧器采用前后墙对冲分级燃烧技术。在炉膛前燃烧器采用前后墙对冲分级燃烧技术。在炉膛前后墙各分三层布置低后墙各分三层布置低NOxNOx旋流式旋流式HT-NR3HT-NR3煤粉燃烧

17、煤粉燃烧器，每层布置器，每层布置8 8只，全炉共设有只，全炉共设有4848只燃烧器。在最只燃烧器。在最上层燃烧器的上部布置了燃尽风喷口（上层燃烧器的上部布置了燃尽风喷口（AAPAAP）。）。每只燃烧器均配有机械雾化油枪，用于启动和维每只燃烧器均配有机械雾化油枪，用于启动和维持低负荷燃烧。油枪总输入热量相当于持低负荷燃烧。油枪总输入热量相当于30%B-30%B-MCRMCR锅炉负荷。锅炉负荷。煤粉及其输送用风煤粉及其输送用风(即一次风即一次风)经煤粉管道、燃烧器一次经煤粉管道、燃烧器一次风管、文丘里管，煤粉浓缩器后喷入炉膛；内二次风风管、文丘里管，煤粉浓缩器后喷入炉膛；内二次风(兼作停运燃烧器的

18、冷却风兼作停运燃烧器的冷却风)经二次风大风箱、燃烧器内、经二次风大风箱、燃烧器内、外二次风通道喷入炉膛；其中内二次风为直流，通过手外二次风通道喷入炉膛；其中内二次风为直流，通过手柄调节套筒位置来进行风量的调节。外二次风为旋流，柄调节套筒位置来进行风量的调节。外二次风为旋流，依靠气动执行器进行风量的调节。单只燃烧器内、外二依靠气动执行器进行风量的调节。单只燃烧器内、外二次风的风量分配通过调节各内二次风套筒开度和外二次次风的风量分配通过调节各内二次风套筒开度和外二次风调风器开度来实现的。风调风器开度来实现的。在燃烧系统中有一中心风系统，一股小流量的中心风通在燃烧系统中有一中心风系统，一股小流量的中

19、心风通过中心风管送入炉膛，以调整燃烧器中心回流区的轴向过中心风管送入炉膛，以调整燃烧器中心回流区的轴向位置，并提供点火时所需要的根部风。单只燃烧器中心位置，并提供点火时所需要的根部风。单只燃烧器中心风的风量分配通过调节每层中心风母管入口的气动执行风的风量分配通过调节每层中心风母管入口的气动执行器和单只燃烧器中心风手动挡板开度来实现。器和单只燃烧器中心风手动挡板开度来实现。锅炉启动系统。锅炉采用带有再循环泵的内置式启动循环系统，由启动分离器、贮水罐、再循环泵（BCP）、再循环流量调节阀（360阀）、贮水罐水位控制阀（361阀）、疏水扩容器、冷凝水箱、疏水泵等组成。7 超超临界锅炉设计特点及问题

20、1 1、锅炉水冷壁系统。邹县电厂、锅炉水冷壁系统。邹县电厂1000MW1000MW锅炉水冷壁锅炉水冷壁采用下部螺旋管圈、上部垂直管圈、中间加混合的采用下部螺旋管圈、上部垂直管圈、中间加混合的结构型式来降低水冷壁运行的热偏差。与其它超临结构型式来降低水冷壁运行的热偏差。与其它超临界和超超临界锅炉不同的是，其下炉膛螺旋管圈水界和超超临界锅炉不同的是，其下炉膛螺旋管圈水冷壁采用了内螺纹管并增大了螺旋管圈倾角和管屏冷壁采用了内螺纹管并增大了螺旋管圈倾角和管屏宽度。在高热流区域采用内螺纹管，可以降低水冷宽度。在高热流区域采用内螺纹管，可以降低水冷壁安全运行的最低质量流速，而内螺纹管增加的流壁安全运行的最

21、低质量流速，而内螺纹管增加的流动阻力则被降低质量流速所抵消。增大螺旋管圈可动阻力则被降低质量流速所抵消。增大螺旋管圈可以增加并联工作的管子数目，降低质量流速，同时以增加并联工作的管子数目，降低质量流速，同时避免低速下的汽水分层现象。邹县电厂避免低速下的汽水分层现象。邹县电厂1000MW1000MW锅锅炉的最低直流负荷为炉的最低直流负荷为25%BMCR25%BMCR，低于目前普遍采，低于目前普遍采用的用的303035%35%，是目前世界上最低。，是目前世界上最低。2.锅炉热偏差。锅炉容量大且采用前后墙对冲燃烧方式，使锅炉宽深比较600MW锅炉增大，炉膛宽度为33973.4mm，深度为15558.

22、4mm，宽深比达到2.184，并且沿炉宽每层布置8个燃烧器。过大的宽深比必然容易造成沿炉膛宽度方向上的热偏差，主要为汽温偏差和烟温偏差。汽温偏差，锅炉设计时可采取相应措施。烟温偏差主要依靠运行过程调整。3 3 新材料新材料-新型高温耐热钢新型高温耐热钢 。超超临界锅炉采用了。超超临界锅炉采用了高达高达605605的蒸汽温度，对材料提出了很高的要求，的蒸汽温度，对材料提出了很高的要求，所用材料应具有足够的持久强度、蠕变极限及屈所用材料应具有足够的持久强度、蠕变极限及屈服极限，还应具有较好的抗氧化性、耐腐蚀性及服极限，还应具有较好的抗氧化性、耐腐蚀性及良好的焊接性能和加工性能，并具有合适的热膨良好

23、的焊接性能和加工性能，并具有合适的热膨胀、导热及弹性系数。邹县胀、导热及弹性系数。邹县1000MW1000MW锅炉高温过锅炉高温过热器和高温再热器均采用了热器和高温再热器均采用了Super304HSuper304H和和HR3CHR3C等等新型高温耐热钢。但是应当注意的是，高温过热新型高温耐热钢。但是应当注意的是，高温过热器出口壁温报警值在满负荷下仅为器出口壁温报警值在满负荷下仅为620620，与主蒸，与主蒸汽温度只允许有汽温度只允许有1515的差别，这就对锅炉设计和的差别，这就对锅炉设计和调整提出了比亚临界和超临界锅炉跟加严格的要调整提出了比亚临界和超临界锅炉跟加严格的要求。求。8 超超临界锅

24、炉燃烧特性及试验研究 燃烧设备是锅炉的关键设备。由于超超临界锅炉的容量大幅增加，而单个燃烧器的热功率增加有限，因此百万千瓦级超超临界前后墙对冲燃烧锅炉布置有六层一次风，同层布置个八一次风喷口。锅炉炉膛的长宽比由目前机组锅炉炉膛的接近1:1变为接近2:1。燃烧系统设计特点：燃烧系统设计特点：燃烧系统设计特点：燃烧系统设计特点：采用较大的炉膛容积（采用较大的炉膛容积（29810 m329810 m3）和炉膛断面积）和炉膛断面积（529 m2529 m2），选取较小的炉膛热负荷（容积热负荷），选取较小的炉膛热负荷（容积热负荷79 79 kW/m3kW/m3、断面积热负荷、断面积热负荷4.5 kW/m

25、24.5 kW/m2），降低整个炉膛），降低整个炉膛温度，以便减小结渣的可能性，同时以满足温度，以便减小结渣的可能性，同时以满足NOxNOx排放排放要求；要求；燃烧器对称布置在炉膛的前后墙上，采用了合适的燃燃烧器对称布置在炉膛的前后墙上，采用了合适的燃烧器间距、燃烧器与侧水冷壁间的间距，以避免火焰烧器间距、燃烧器与侧水冷壁间的间距，以避免火焰冲刷受热面；冲刷受热面；选择能够防止对流受热面出现结渣的炉膛出口烟气温选择能够防止对流受热面出现结渣的炉膛出口烟气温度度(1016(1016)；采用合理的过热器和再热器管屏的横向节距和结构形采用合理的过热器和再热器管屏的横向节距和结构形式，防止部件管子出列

26、、变形和结渣；式，防止部件管子出列、变形和结渣；采用了较小的燃烧器热功率，采用采用了较小的燃烧器热功率，采用4848只较小功率的燃只较小功率的燃烧器；烧器；控制燃烧器中燃料和空气的分布，保证了沿整个炉膛控制燃烧器中燃料和空气的分布，保证了沿整个炉膛宽度的均匀燃烧并防止还原区的形成；宽度的均匀燃烧并防止还原区的形成；燃油期间的燃烧调整燃油期间的燃烧调整燃油期间的燃烧调整燃油期间的燃烧调整在锅炉点火启动过程中，发现燃烧器与油枪的配合存在较大问题，在锅炉点火启动过程中，发现燃烧器与油枪的配合存在较大问题，造成燃油时冒黑烟严重。造成燃油时冒黑烟严重。分析燃烧器配风发现，这是油枪燃烧初期缺风引起的。分析

27、燃烧器配风发现，这是油枪燃烧初期缺风引起的。BHKBHK设计设计的油枪出力较大，达到的油枪出力较大，达到1350kg/h1350kg/h，而油枪布置在煤粉燃烧器中心，而油枪布置在煤粉燃烧器中心，只有中心风才能有效供给油雾燃烧初期需要的大量空气，二、三只有中心风才能有效供给油雾燃烧初期需要的大量空气，二、三次风出口距离油枪喷嘴较远，旋转后扩展角较大，将外二次风调次风出口距离油枪喷嘴较远，旋转后扩展角较大，将外二次风调风器开度为风器开度为100%100%（燃油位），相应的扩展角为（燃油位），相应的扩展角为6060，而油枪本身，而油枪本身的雾化角较小，二次风无法有效参与油枪燃烧，且中心风箱流通的雾化

28、角较小，二次风无法有效参与油枪燃烧，且中心风箱流通面积远小于二次风。因此，调试初期在所有风门全开的情况下单面积远小于二次风。因此，调试初期在所有风门全开的情况下单纯增大炉膛进风量对消除黑烟效果有限。为此，首先更换了油枪纯增大炉膛进风量对消除黑烟效果有限。为此，首先更换了油枪雾化片，将油枪出力减至雾化片，将油枪出力减至900kg/h900kg/h；同时保证二次风总风量在；同时保证二次风总风量在30304040BMCRBMCR，关闭未运行燃烧器层的所有入口风门，关小运行，关闭未运行燃烧器层的所有入口风门，关小运行层大风箱入口风门，全开中心风入口风门，在减少无效进风的同层大风箱入口风门，全开中心风入

29、口风门，在减少无效进风的同时提高运行燃烧器层大风箱的风压，增大中心风的流量，当二次时提高运行燃烧器层大风箱的风压，增大中心风的流量，当二次风压达到风压达到1.71.71.8kPa1.8kPa后，油枪燃烧良好，火焰明亮，冒黑烟现后，油枪燃烧良好，火焰明亮，冒黑烟现象消除。象消除。燃煤时的燃烧调整燃煤时的燃烧调整燃煤时的燃烧调整燃煤时的燃烧调整为了保证煤粉的稳定着火和稳定燃烧，燃煤时必为了保证煤粉的稳定着火和稳定燃烧，燃煤时必须保证燃烧器具有一定的旋流强度，使回流烟气须保证燃烧器具有一定的旋流强度，使回流烟气量满足煤粉着火和稳定燃烧的需要。设计燃烧器量满足煤粉着火和稳定燃烧的需要。设计燃烧器外二次

30、风开度为外二次风开度为50%50%，图，图3-43-4中对应的扩展角大约中对应的扩展角大约为为7070，旋转强度相对较强。，旋转强度相对较强。燃烧器采用分层大风箱两侧进风方式，且炉膛较燃烧器采用分层大风箱两侧进风方式，且炉膛较宽，在挡板开度相同的情况下并不能保证同层宽，在挡板开度相同的情况下并不能保证同层8 8个个燃烧器的进风量相同，会造成沿炉膛宽度的氧量燃烧器的进风量相同，会造成沿炉膛宽度的氧量偏差和热偏差。而一次风、粉分配的不均匀也会偏差和热偏差。而一次风、粉分配的不均匀也会造成每个燃烧器对氧量的不同需求，因此燃烧器造成每个燃烧器对氧量的不同需求，因此燃烧器配风不仅要满足旋流强度的要求，而

31、且要满足每配风不仅要满足旋流强度的要求，而且要满足每个燃烧器燃烧对风量的需求。个燃烧器燃烧对风量的需求。HTHTNR3NR3燃烧器配风的主要特点是直流一次风燃烧器配风的主要特点是直流一次风直流内二次风旋流外二次风，其中旋流外二次直流内二次风旋流外二次风，其中旋流外二次风的空气量占燃烧区域空气总流量的风的空气量占燃烧区域空气总流量的60%60%左右，左右，通过调整其挡板开度可有效调节燃烧器供风与其通过调整其挡板开度可有效调节燃烧器供风与其出力相匹配，改善氧量分布均匀性，是调平燃烧出力相匹配，改善氧量分布均匀性，是调平燃烧器区域风量的主要手段。器区域风量的主要手段。保持燃烧器内二次风、中心风手动挡

32、板全开，将保持燃烧器内二次风、中心风手动挡板全开，将同层外二次风挡板由均匀开度同层外二次风挡板由均匀开度50%50%调整为调整为80%/50%/50%/80%/80%/50%/50%/80%80%/50%/50%/80%/80%/50%/50%/80%后，后，1000MW1000MW满负荷时的氧量分布如图。显然调整前满负荷时的氧量分布如图。显然调整前氧量沿炉宽度方向呈氧量沿炉宽度方向呈“M”M”形分布，此时炉膛中心形分布，此时炉膛中心与两侧局部缺氧会造成该位置与两侧局部缺氧会造成该位置COCO含量与飞灰可燃含量与飞灰可燃物升高，降低锅炉效率；还会增加沿炉宽方向烟物升高，降低锅炉效率；还会增加沿

33、炉宽方向烟气的温度偏差，引起受热面管壁金属超温。调整气的温度偏差，引起受热面管壁金属超温。调整后氧量分布均匀性明显改善。后氧量分布均匀性明显改善。炉内温度及结焦特性分析炉内温度及结焦特性分析炉膛温度可通过炉膛上的的观火孔，用红外温度计进行测量的。从观火孔在前墙56.8m标高处测量得到的屏区入口烟温沿炉宽分布表明，由于两侧墙处烟气的放热量较中间位置大，沿炉膛宽度烟温分布为中间高两侧低。屏区入口中间位置的烟温可达到1300以上。由于设计煤种和校核煤种的软化温度1350和1290，由此可以推断燃用设计煤种，特别是校核煤种发生分割屏过热器结焦是可能的。机组投产以来，多次出现夜间低负荷期间炉膛内掉焦的现

34、象，检查掉落的渣块形状，呈熔融的白色或淡黄色多孔块状，有时夹杂黑色焦碳粒，质地较为坚硬。锅炉掉焦严重时在集控室内有明显震感，2007年7月21日夜间7锅炉发生的严重掉焦甚至将炉底的事故放渣门鼓开，造成炉底水封失去，险些发生炉膛压力高而MFT。长时间满负荷运行期间检查也观察到分割屏过热器下部有明显的挂焦现象。结焦原因分析及控制措施结焦原因分析及控制措施结焦原因分析及控制措施结焦原因分析及控制措施1.1.锅炉燃煤品质变化对屏过结焦有很大影响，燃用灰熔锅炉燃煤品质变化对屏过结焦有很大影响，燃用灰熔点偏低的校核煤种会加剧锅炉的结焦，因此应尽量燃用点偏低的校核煤种会加剧锅炉的结焦，因此应尽量燃用灰熔点较

35、高的设计煤种。在煤质灰熔点下降时，应掺配灰熔点较高的设计煤种。在煤质灰熔点下降时，应掺配掺烧高灰熔点的煤种。掺烧高灰熔点的煤种。2.2.为了防止分割屏过热器结焦搭桥造成阻塞，屏式过热为了防止分割屏过热器结焦搭桥造成阻塞，屏式过热器管屏横向节距的设计值为器管屏横向节距的设计值为1714.5 mm1714.5 mm，并在屏式过热，并在屏式过热器区域两侧墙各布置了一支长吹灰器。但在运行过程中，器区域两侧墙各布置了一支长吹灰器。但在运行过程中，运行人员担心长吹卡涩在炉膛内无法退出，烧损后会掉运行人员担心长吹卡涩在炉膛内无法退出，烧损后会掉入炉底造成捞渣机卡死停炉，因此很少投入屏过长吹，入炉底造成捞渣机

36、卡死停炉，因此很少投入屏过长吹，这造成白天高负荷高烟温条件下分割屏下部结焦后不能这造成白天高负荷高烟温条件下分割屏下部结焦后不能及时清除，焦块会持续长大。夜间降负荷后，炉膛温度及时清除，焦块会持续长大。夜间降负荷后，炉膛温度下降，焦块也冷却收缩，进而破碎脱落，出现掉焦现象。下降，焦块也冷却收缩，进而破碎脱落，出现掉焦现象。因此应加强吹灰器的维修，确保吹灰器工作正常，使运因此应加强吹灰器的维修，确保吹灰器工作正常，使运行人员能够正常有效吹灰，及时清除焦块。加强炉膛吹行人员能够正常有效吹灰，及时清除焦块。加强炉膛吹灰，也可以有效降低炉膛粘污，提高炉膛吸热量，降低灰，也可以有效降低炉膛粘污，提高炉膛

37、吸热量，降低分割屏入口烟温，进而防止结焦。分割屏入口烟温，进而防止结焦。3.降低炉膛火焰中心高度，可以有效减小分割屏入口烟温。适当降低煤粉细度，控制煤粉R90不大于21%，可有效缩短火焰长度；适当降低上层燃烧器出力；确保渣斗水位正常、炉膛人孔门和看火孔关闭，减少炉膛漏风。4.适当降低燃尽风量，也可使火焰中心下降。这是因为燃尽风量改变，会改变主燃烧器和燃尽风区域的燃烧份额，当燃尽风量降低时，主燃烧器区域氧量充足，燃烧份额增加，燃烧中心下降，炉膛出口烟温降低。锅炉燃烧优化与低锅炉燃烧优化与低NOx排放控制排放控制锅炉燃烧效率和NOx排放之间存在着密切的联系，提高锅炉燃烧效率和降低NOx排放量 即相

38、辅相成又相互制约。试验时采用烟气分析仪测量空预器入口和出口烟气成分（O2，NOx），采用铠装热电偶测量排烟温度，在撞击式飞灰取样器处取飞灰、刮板捞渣机处取炉渣进行化验。在在1000MW1000MW工况，燃用设计煤种和校核煤种，工况，燃用设计煤种和校核煤种，6 6台台磨煤机运行的情况下，改变省煤器出口氧量，维磨煤机运行的情况下，改变省煤器出口氧量，维持其它参数不变，试验结果如图持其它参数不变，试验结果如图 。随着省煤器出口氧量提高，主燃烧器区域燃烧增随着省煤器出口氧量提高，主燃烧器区域燃烧增强，烟气温度升高，强，烟气温度升高，NOxNOx排放浓度升高，飞灰含排放浓度升高，飞灰含碳量下降。当省煤器

39、出口氧量大于碳量下降。当省煤器出口氧量大于3%3%以后，氧量以后，氧量变化对飞灰含碳量的影响减小，飞灰含碳量降低变化对飞灰含碳量的影响减小，飞灰含碳量降低趋势减缓，此时排烟热损失的提高将超过未完全趋势减缓，此时排烟热损失的提高将超过未完全燃烧热损失下降的影响，锅炉效率达到最高。因燃烧热损失下降的影响，锅炉效率达到最高。因此，实际运行中将省煤器出口氧量控制在此，实际运行中将省煤器出口氧量控制在3.0%3.0%左左右，锅炉的运行状态比较理想。右，锅炉的运行状态比较理想。从图中还可以看出燃用设计煤种时锅炉飞灰含碳从图中还可以看出燃用设计煤种时锅炉飞灰含碳量明显低于校核煤种，这是由于设计煤种的灰分、量

40、明显低于校核煤种，这是由于设计煤种的灰分、水分较低，挥发分和发热量较高，易于着火和燃水分较低，挥发分和发热量较高，易于着火和燃尽，在磨煤机运行台数相同的情况下，燃用设计尽，在磨煤机运行台数相同的情况下，燃用设计煤种时单台磨煤机出力较低，煤粉细度更细，也煤种时单台磨煤机出力较低，煤粉细度更细，也有利于燃尽。由于设计煤种和校核煤种的含氮量有利于燃尽。由于设计煤种和校核煤种的含氮量变化不大，煤种变化对变化不大，煤种变化对NOxNOx排放影响不明显。排放影响不明显。由于煤粉细度对于锅炉燃烧效率具有明显的影响，由于煤粉细度对于锅炉燃烧效率具有明显的影响，因此在煤种变化时及时改变煤粉细度可以更好地因此在煤

41、种变化时及时改变煤粉细度可以更好地提高经济性，因此，采用转动式调节煤粉细度的提高经济性，因此，采用转动式调节煤粉细度的分离器将比固定式的分离挡板分离器具有更大的分离器将比固定式的分离挡板分离器具有更大的灵活性和易调节性。灵活性和易调节性。风量配比的影响。氧量一定的情况下，燃尽风的风量直接风量配比的影响。氧量一定的情况下，燃尽风的风量直接影响燃烧器区域的风量分配和燃烧份额。在影响燃烧器区域的风量分配和燃烧份额。在1000MW1000MW工况工况下，燃用校核煤种，维持给煤量、一次风量、燃烧器和燃下，燃用校核煤种，维持给煤量、一次风量、燃烧器和燃尽风的中心风、内二次风、外二次风挡板不变，改变燃尽尽风

42、的中心风、内二次风、外二次风挡板不变，改变燃尽风层大风箱入口挡板开度，调整燃尽风量，试验结果如图风层大风箱入口挡板开度，调整燃尽风量，试验结果如图所示，随燃尽风量增加，主燃烧器区域风量和燃烧份额降所示，随燃尽风量增加，主燃烧器区域风量和燃烧份额降低，烟气温度降低，低，烟气温度降低，NOxNOx排放浓度直线下降，飞灰含碳量排放浓度直线下降，飞灰含碳量也随之增大，也随之增大，增加趋势先缓后急，燃尽风量较小时，飞灰含碳量增加较增加趋势先缓后急，燃尽风量较小时，飞灰含碳量增加较慢，燃尽风量超过慢，燃尽风量超过750t/h750t/h以后，飞灰含碳量增加明显。对以后，飞灰含碳量增加明显。对屏区的烟气温度

43、测量也发现，燃尽风量增加，燃尽风区域屏区的烟气温度测量也发现，燃尽风量增加，燃尽风区域的燃烧份额会增加，使屏区烟温升高，屏式过热器结焦危的燃烧份额会增加，使屏区烟温升高，屏式过热器结焦危险性增大。为保证燃尽和防止屏式过热器结焦，满负荷时险性增大。为保证燃尽和防止屏式过热器结焦，满负荷时燃尽风量控制在燃尽风量控制在650650750t/h750t/h时较好，此时时较好，此时NOxNOx排放浓度排放浓度也小于设计值也小于设计值300mg/Nm3300mg/Nm3（O2=6%O2=6%）。）。提高燃尽风可以降低提高燃尽风可以降低NOxNOx，但是飞灰含碳量会升，但是飞灰含碳量会升高，为了降低飞灰含碳

44、量，在高，为了降低飞灰含碳量，在1000MW1000MW工况下，工况下，燃用校核煤种，维持燃尽风量不变，进行了燃尽燃用校核煤种，维持燃尽风量不变，进行了燃尽风外二次风挡板开、关试验风外二次风挡板开、关试验 。在燃尽风量不变的情况下，外二次风全关后，由在燃尽风量不变的情况下，外二次风全关后，由于通流面积减小，通过中心风和旋流内二次风的于通流面积减小，通过中心风和旋流内二次风的流量增加，风速提高，增强直流中心风进入炉膛流量增加，风速提高，增强直流中心风进入炉膛中心的穿透力和旋流内二次风在水冷壁附近的旋中心的穿透力和旋流内二次风在水冷壁附近的旋转强度，使燃尽风在炉膛宽度和深度方向同烟气转强度，使燃尽

45、风在炉膛宽度和深度方向同烟气充分混合，既可保证水冷壁区域呈氧化性，防止充分混合，既可保证水冷壁区域呈氧化性，防止水冷壁结焦；同时可保证炉膛中心不缺氧，有利水冷壁结焦；同时可保证炉膛中心不缺氧，有利于燃尽，使飞灰含碳量下降。由于燃尽风量未增于燃尽，使飞灰含碳量下降。由于燃尽风量未增加，因此加，因此NOxNOx的改变不明显。的改变不明显。燃烧器中心风为油枪供风，在燃煤时其开度对燃燃烧器中心风为油枪供风，在燃煤时其开度对燃烧影响较大。机组负荷烧影响较大。机组负荷1000MW1000MW，维持省煤器出，维持省煤器出口氧量、燃尽风量不变，燃烧器中心风手动挡板口氧量、燃尽风量不变，燃烧器中心风手动挡板全开

46、，调整各层中心风母管入口电动门开度，改全开，调整各层中心风母管入口电动门开度，改变中心风流量，试验结果如图所示，随着燃烧器变中心风流量，试验结果如图所示，随着燃烧器中心风流量增加，炉渣含碳量下降，飞灰含碳量中心风流量增加，炉渣含碳量下降，飞灰含碳量先下降后上升，这是因为随中心风速增大，一次先下降后上升，这是因为随中心风速增大，一次风刚性增强，延长了下落煤粉的燃烧时间，使炉风刚性增强，延长了下落煤粉的燃烧时间，使炉渣含碳量下降，同时供氧条件改善，降低了飞灰渣含碳量下降，同时供氧条件改善，降低了飞灰含碳量，但是当中心风量过高后，会使着火点推含碳量，但是当中心风量过高后，会使着火点推迟，飞灰含碳量上

47、升。中心风门开度变化对迟，飞灰含碳量上升。中心风门开度变化对NOxNOx排放无明显影响。显然，中心风门开度排放无明显影响。显然，中心风门开度50%50%燃烧燃烧效果最好，开度不易过大或过小。效果最好，开度不易过大或过小。燃烧器投运方式和负荷的影响燃烧器投运方式和负荷的影响燃烧器投运方式和负荷的影响燃烧器投运方式和负荷的影响在在1000MW1000MW负荷下，负荷下，ABCDEABCDE五层燃烧器投入运行五层燃烧器投入运行时的飞灰含碳量和时的飞灰含碳量和NOxNOx均低于均低于ABCDEFABCDEF六层燃烧器六层燃烧器全部投入运行的情况，上层全部投入运行的情况，上层F F层燃烧器停运使燃烧层燃

48、烧器停运使燃烧器区域的燃烧强度增强，火焰中心下降，煤粉在器区域的燃烧强度增强，火焰中心下降，煤粉在炉内的行程增加有利于燃尽，同时煤粉浓度增大炉内的行程增加有利于燃尽，同时煤粉浓度增大有利于降低有利于降低NOxNOx排放。因此排放。因此5 5台磨煤机运有利于提台磨煤机运有利于提高燃烧效率和降低高燃烧效率和降低NOxNOx排放量，也有利于降低屏排放量，也有利于降低屏过热器挂渣的倾向。过热器挂渣的倾向。在在ABCDEABCDE五层燃烧器运行情况下，机组负荷由五层燃烧器运行情况下，机组负荷由1000MW1000MW下降到下降到800MW800MW，炉膛燃烧强度和温度下，炉膛燃烧强度和温度下降，使飞灰含

49、碳量略有升高，降，使飞灰含碳量略有升高，NOxNOx大幅下降。大幅下降。9 制粉系统运行特性与优化制粉系统运行特性与优化制粉系统稳定运行是锅炉燃烧稳定的基础和前提，制粉系统稳定运行是锅炉燃烧稳定的基础和前提，对于大容量超超临界锅炉来说，具有更加重要的意对于大容量超超临界锅炉来说，具有更加重要的意义：义：(1)(1)超超临界锅炉炉膛长宽比较大，更加容易超超临界锅炉炉膛长宽比较大，更加容易发生热偏差，需要保证每台磨煤机出口各一次风管发生热偏差，需要保证每台磨煤机出口各一次风管的风量和煤量的均匀性，保证锅炉同层燃烧器出力的风量和煤量的均匀性，保证锅炉同层燃烧器出力相同；相同；(2)(2)合适的煤粉细

50、度是锅炉稳定着火和燃尽的合适的煤粉细度是锅炉稳定着火和燃尽的保证；保证；(3)(3)超超临界锅炉采用水燃比控制锅炉汽温并超超临界锅炉采用水燃比控制锅炉汽温并具有快速变负荷的能力，需要制粉系统在锅炉变负具有快速变负荷的能力，需要制粉系统在锅炉变负荷时能够快速满足锅炉的燃料需求并保证较为准确荷时能够快速满足锅炉的燃料需求并保证较为准确地测量瞬时入炉燃料量。地测量瞬时入炉燃料量。双进双出式直吹制粉系统，由于具备适用性强、双进双出式直吹制粉系统，由于具备适用性强、结构简单、维护方便等特点，在常规的亚临界汽结构简单、维护方便等特点，在常规的亚临界汽包锅炉中被广泛使用。但在超临界直流炉使用中，包锅炉中被广