超临界直流炉燃烧配风系统初调整探析—超临界直流炉,制粉系统,燃烧.doc

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2、 | 阳光在线 | 市场交流 | 会议资料 | 在线投稿 | 关于我们 | 您现在的位置： 电厂热工自动化 专业交流 技术论文 热工自动控制系统论文 文章正文【加入收藏】 图 片 内 容 最 新 推 荐 点 击 排 行 组图超临界直流炉燃烧配风系统初调整探析 【字体：小 大】 超临界直流炉燃烧配风系统初调整探析 吴碧君 许 来源：本站原创 点击数： 更新时间：2007-7-29 5:43:30 吴碧君1 许尧2 （1.浙江省火电建设公司，浙江 杭州 ； 2.华北电力科学研究院，北京 ） 摘要：全面分析了在浙江大唐乌沙山电厂（4600MW）#1#2机组制粉系统调整、一次风调平、二次风风量标定、燃

3、烧器调整、烟气挡板调整、冷态动力场试验等调整试验和过程中碰到的问题进行分析和处理，并对实际处理结果的运行情况进行评价。 关键词：超临界直流炉；制粉系统；燃烧初调整；试验；问题；分析和处理 0 引言 近几年来，超临界直流锅炉机组已成为国内在建火力发电厂的主力机组，对其配风燃烧系统的调整优劣直接影响到发电厂效率，尤为重要。新建机组启动调试阶段燃烧和配风系统初调整，既能为机组试运期间节约燃料成本，减少新炉子的各类损耗事件（如爆管、烟风道烧坏、结渣结焦等），也为机组今后的性能试验和燃烧细调整提供了基础数据。现在我就以自己在浙江大唐乌沙山电厂一期工程（4600MW）#1#2机组锅炉制粉系统、燃烧初调整的

4、重要环节和调试中碰到的一些问题进行总结和分析，希望能对大家有一定的参考价值。 1 低NOx轴向旋流式煤粉燃烧器（LNASB）介绍 乌沙山电厂超临界直流炉采用单炉膛，倒U型布置、平衡通风、一次中间再热、前后墙对冲燃烧、尾部双烟道，再热汽温采用烟气挡板调节，固态排渣，全钢构架，全悬吊结构， 锅炉采用紧身封闭。在尾部竖井下设置两台三分仓容克式空气预热器。采用正压直吹式制粉系统，燃烧器采用低NOx轴向旋流式煤粉燃烧器（LNASB）。结构如上图： 煤粉燃烧器按照其配风方式主要分为一次风、二次风、三次风和中心风。 煤粉及其输送用风（即一次风）在离开磨煤机后，经过快关门、缩孔（月牙门）、一次风管、煤粉收集块

5、、稳燃器、燃烧器旋口喷入炉膛。煤粉和一次风的混合物切向进入一次风入口段，经该入口段铸件上的旋流片达到周向分配均匀后经镶嵌在该铸件锥面内壁上的提升杆达到径向分布均匀后在一次风管内旋转前进，经燃烧器煤粉收集块时，在两组共8块收集块的作用下使一次风粉在一次风管喷口附近即火焰基层中就形成四股相对浓相煤粉气流和其周围的相对淡相煤粉气流的的周向浓淡分级燃烧。一次风前端的稳燃环能使一次风形成径向浓淡的煤粉分布和一个环形高温烟气回流区。能使煤粉气流迅速着火、稳定燃烧，保证了燃烧器的低负荷稳燃性能，同时可抑制NOx的生成。 各燃烧器的燃烧配风分为两级，即旋流二次风和旋流三次风。旋流二次风分别由手动套筒挡板和手动

6、旋流器拉杆调节风量和旋流强度，三次风调节机构调节总进风量（二次风三次风），结合测压管可调平同一风箱内各燃烧器的供风量。改变二次风套筒挡板位置及旋流器位置时，二次风量和三次风量的比例发生变化。燃烧器各风门位置及旋流器位置在燃烧调整试验时确定，当燃料未发生较大变化时运行中可不作调节，以保证得到高的燃烧效率和低的NOx生成量。同时最大限度地减少NOx的生成量。 与燃烧器主体炉膛侧相接的为一渐扩形的耐火砖旋口，该旋口的形状是为保证风粉混合物在燃烧器出口充分展开，以形成良好的气流形状和空气动力场。 前后墙燃烧器的上方各对应一排燃尽风（OFA）调风器，每个燃尽风调风器的配风均由一、二次风组成。中心一次风为

7、直流，用手动套筒挡板调节风量大小，这部分气流刚性大、扩散衰减速度慢，可以直接穿透上升烟气直达炉膛中心部位，不会造成炉膛中央缺氧；外圈二次风为旋流，用手动旋流器拉杆调节旋流强度，其扩散角大、衰减速度快、刚性弱。能够与距炉膛前后水冷壁附近的上升烟气迅速、均匀地混合，不会造成靠近壁面附近的部位缺氧。 直流部分和旋流部分的风量大小通过各自的挡板来调节，通过改变一、二次风的比例及旋流强度可达到使煤粉最大限度地燃尽并抑制NOx生成的效果。 燃烧器中心内设有中心风管，用以布置点火设备，并提供点火设备所需要的风量，起到对停运燃烧器喷口冷却和防止灰渣集聚的作用。中心风管由中心风母管及支管组成。中心风从二次风箱两

8、侧的二次风门的上游引入，在沿炉膛宽度方向布置的中心风母管内均匀流动，最终从与各个燃烧器相连的中心风支管进入各燃烧器。中心风母管生根于二次风箱的上端面，并随风箱一起膨胀。 2 一次风系统调整试验 2.1一次风阻力调平 通过调节试验磨煤机各煤粉管道上的缩孔（月牙门），使同一磨煤机各煤粉管道风速基本相同，使五根输粉管一次风管最大风量相偏差（相对平均值的偏差）值不大于5%。 测点位置：磨煤机出口输粉管节流元件后，燃烧器前竖立直管段上。 具体方法：保持磨煤机适当的通风量不变，进行调平工作。调平前先将磨煤机磨煤机出口五根输粉管节流元件均完全打开，然后保持阻力大的一根节流元件位置不动，调节其它节流元件，最终

9、使五根输粉管流速相同。调平前后参数记录表见附录表1 测量结果评价：从冷态调平前后测量结果可以看出：冷态调平前，每层煤粉燃烧器各输粉管一次风速偏差较大；冷态调平后，每层煤粉燃烧器各输粉管一次风速基本平衡，可以满足热态风速平衡，从而可以保证良好的煤粉燃烧动力工况。 2.2一次风机翼测风装置标定 磨煤机入口冷、热一次风混合后的总风道上装有一个文丘里风量测量装置，此装置为非标准测速元件，作为磨煤机一次风量的测量元件。为了使磨煤机投运后在最佳风量下运行，以及掌握最佳的风煤比，有利于调整燃烧，应对此风量测量装置进行了标定。 各磨入口风量标定应在对所有磨进行一次风调平试验后进行，并要求先对机翼测量装置进行吹

10、扫和找漏，从而保证机翼测量装置的严密性。标定在三个工况下进行（一般选取100%、85%、70%额定风量），分别对磨入口风量机翼测量装置进行标定，从而给出机翼测量装置流量系数，以保证磨入口风量的准确性，从而保证正确的风煤比。 试验方法： 试验条件满足后，首先用标准毕托管测量磨煤机各输粉管各测量点的气流动压及测量截面的静压和温度，对BSI型测速管进行标定。然后通过标定好的测速管测量磨出口风量，同时测出文丘里风量测量装置的差压，因为磨煤机入口一次风流量加密封风量等于磨出口五根输粉管风量之和，在不同的工况下进行试验从而可求得此风量测量装置的流量系数。 输粉管的内径为f488mm，为了求得有代表意义的平

11、均动压，把管道截面分为等面积的三个同心圆环，并近似认为每一部分的流速是均匀的。测点的选取是把每个圆环再分成两个面积相等的部分，测点就放在这两个部分的分界线上，每个截面6个测点。试验时逐点测量动压，而后可求得管道的平均动压。 工况的选择：启动所有送、引风机、一次风机，保持送风机风量不变，通过引风机维持炉膛负压稳定；在工况稳定后进行各工况的试验工作，记录数据。一次风风量测量装置标定试验数据汇总表2 标定结果分析和处理： 标定结果显示磨煤机的入口一次风量显示偏小，且与实际测量值线性关系较差，这样会给磨煤机入口一次风量的自动调整带来不利影响，经修正后基本能满足磨煤机运行需要。鉴于现场的安装条件较差，我

12、们建议多装几个文丘里测量装置，取其平均值，或者在其前边的适当位置加装导流板以改变一次风的流动特性来提高测量装置的精确度。 2.3风煤比曲线的确定 风煤比曲线的确定依据：调整风煤比例使煤粉不沉积、能燃烬并保持适当的着火距离且耗能低。根据磨煤机的使用说明书，在保证煤粉管道最低风速(18m/s)的情况下,经计算确认磨的最低一次风量为72t/h（见下图）。磨煤机在最大出力72t/h时，最大一次风量为105 t/h。绘制风煤比曲线图如下： 通过机组带负荷及“168小时”试运的考验说明：所给定的磨煤机出力与一次风量的函数是可以满足磨煤机正常运行要求，达到无偏置运行；磨煤机一次风量标定结果是可靠的。 2.4

13、 煤粉细度试验 选取其中一台磨（B磨），进行煤粉细度的调整，其他磨参照调整。 煤粉细度的调整，通过调整磨煤机分离器挡板开度和一次风风量等实现； 调整时B磨煤机参数记录表3： B磨煤机煤粉采样的细度分析结果为： R90=22.1%,且在磨运行中，电流平稳、磨煤层厚度及振动正常、煤粉着火离燃烧器喷口的安全距离合适、石子煤排量基本没有。 表3 调整时B磨煤机参数记录 给煤量t/h磨入口风量t/h分离器挡板开度 磨煤机电流A磨出口温度磨一次风进出口差压kPa磨出口一次风压kPa .252.65 根据所测煤粉细度数据及磨各项运行参数分析可知， 磨分离器挡板目前的开度合适（50度），风煤比合理，能适应磨的

14、不同运行工况要求。 3 二次风调整试验 3.1 同层燃烧器各喷嘴二次风调平试验 试验在额定风量工况下进行。通过调节三次风总进风量调节机构，结合测压管可调平同一风箱内各燃烧器的供风量，从而保证进入相同层各燃烧器的二次风量基本相等。每层燃烧器都进行相同试验。试验完成后，在外部拉杆上做好标记，以后运行中不再作调整。 3.2分风道二次风量、燃尽风量标定 各分风道风量开始标定前，要求对机翼测量装置进行吹扫和找漏，从而保证机翼测量装置的严密性。标定在三个工况下进行（100%、85%、70%额定风量），分别对同层左右侧分风道两个机翼测量装置进行标定。试验采用风速仪或标准毕托管进行。每层分风道机翼测量装置都进

15、行标定（共124个机翼），从而对每个机翼测量装置都给出流量系数，以保证各分风道二次风量的准确性。 二次风配风调整，主要是在机组带负荷及“168小时”试运期间的细调整。随着各磨的投入，通过调节各二次风挡板，对应煤层的二次风挡板按燃煤量的比例进行控制，合理配风，合理组织炉内燃烧，保证炉内燃烧工况稳定、各受热面不超温、炉内不结渣、各燃烧器不超温等。当该层停止送粉时，将二次风挡板关小至最低冷却位，用以冷却燃烧器喷嘴,防此烧坏；在磨投入时开大该层煤粉喷嘴的二次风，用以合理配风。 3.3 燃烧器中心风筒烧损问题分析 在机组重新启动过程中，E层2号、5号燃烧器中心风筒出现不同程度的烧损，经分析为在锅炉热态点

16、火过程中，E层燃烧器中心风门关闭，造成可燃物被卷吸至该层2号、5号燃烧器中心风筒中，从而使这两只中心风筒出现不同程度的烧损。那为什么在锅炉热态点火过程中，E层燃烧器中心风门被关闭呢？原因为当燃烧器通入一次风后，是一次风与中心风同时对油枪根部配风，造成油枪燃烧不稳，严重时造成锅炉灭火。这样在实际操作过程中运行人员在锅炉投入油枪时将该层燃烧器中心风门关闭。通过此次事故的发生说明在关闭中心风门虽然对油枪着火稳定性有一定的好处，但极易造成燃烧器中心风筒易燃物的积存，从而使燃烧器中心风筒烧损。 4 锅炉冷态空气动力场试验 4.1试验理论依据 锅炉在实际运行时，炉膛内的气流工况属于粘性流体不等温的稳定受迫

17、运动，但对于大型电站锅炉来讲，因为无法准确地了解炉膛在热态工况下的温度场分布情况，故通常在炉膛模拟试验时一般按等温模化考虑。进行炉内冷态等温模化试验时,应遵守的原理是： 几何相似：由于冷态试验与热态运行在相同炉子上进行，因此满足几何相似原理； 气流运动状态相似，即欧拉准则相等：当雷诺数Re大于一定值后，欧拉数保持恒定不变，流动状态将显示出不再随Re数的增加而变化的特性，气流速度和Re再增加时，只有空间各点速度的绝对值按比例增加，而其欧拉数和速度的分布图形不再变化。因此，只要保证冷态试验条件下采用的Re数超过进入自模化区的临界Re数或与热态的Re数相等，即可达到冷态模拟热态的相似性。通常，对于这

18、种炉型当Re数达到或超过1.8105时，炉膛及燃烧器出口的流场即能满足进入自模化区的条件。 边界条件相似：主要考虑满足燃烧器出口射流的相似性，首先保证燃烧器的风量分配方式要与热态相仿，其次要求冷态时的各股射流的Re数应与热态时相等或已进入自模化区，还必须维持冷态试验与热态运行各股射流的惯性力相等即动量比相等。 4.2 炉内冷态动力场试验 试验在燃烧器静态检查、一次风调平试验、磨入口风量标定试验、分风道各二次风量标定试验、同层各燃烧器二次风阻力调平试验全部结束后进行。采用热线风速仪测速、示标器及飘带的方法观测燃烧器出口气流的射流形态。主要观测单只燃烧器的空气动力特性，内容有：燃烧器出口的射流形态

19、；测绘燃烧器出口射流的扩散角及中心回流区的边界；沿燃烧器出口轴向，分几个截面测量燃烧器出口射流的轴向速度分布；观察燃烧器入口内外二次风不同比例及一、二次风速变化对燃烧器出口气流旋流特性的影响。 根据相似原理，经理论计算冷态试验时满足进入自模化区的试验参数： 空气温度单台磨煤机通风量一次风速（管道）对应的二次风量 5 35 kg/s（126 t/h）29.5 m/s115 kg/s （414t/h） 按上述参数控制，进行如下工况测试。 工况内容 工况一按照计算的风量调节，将内二次风旋流强度调至最大位置 工况二按照计算的风量调节，将内二次风旋流强度调至中间位置 工况三按照计算的风量调节，将内二次风

20、旋流强度调至最小位置 确认合适的二次风旋流强度并固定 工况四按照计算的风量调节，将内二次风风量调至最大位置 工况五按照计算的风量调节，将内二次风风量调至中间位置 工况六按照计算的风量调节，将内二次风风量调至最小位置 确认合适的内外二次风比例，并固定 工况七按照计算的风量调节，改变中心风风量 测试内容： 在试验前选定的燃烧器上，沿燃烧器轴向，选取4个截面即距燃烧器喷口0.5D、D、2D、3D（D为外二次风喷口直径），在每各个截面选取等距点，并在每个点上采用风向示标器（采用飘带）和风速仪测绘出出口射流的扩散角和中心回流区边界，并用热线风速仪在风向示标器所示的各座标点测出出口射流的轴向速度分布(工况

21、17进行此项试验)。 5、再热器烟气挡板特性曲线的确定 机组带负荷及“168小时”试运期间，根据不同负荷工况下对再热蒸汽温度和再热器壁温的设计要求，通过反复调节和试验，得出了再热器烟气挡板特性曲线，在不同工况下依据该特性曲线，再热蒸汽温度自动调节品质良好，在负荷变化时，都能在短时间达到该工况下汽温的设计要求，且再热器壁温不会超温。 再热器烟气挡板特性曲线见下图： 6结束语 对超临界直流锅炉的燃烧初调整试验，要严格执行相关标准、导则和设备说明书中的技术要求，把好调试工序各环节质量关，从每一个设备、每一个挡板到每一个热工信号以及每项联锁保护逻辑都进行认真细致的检查传动，发现问题立即解决，单体试运缺陷决不带入分系统试运，分部试运缺陷不带入整套启动。这样才能经得起以后机组运行的考验，满足机组各种运行工况要求燃烧工况，且能较快响应升降负荷的要求。 表1 调平前后参数记录表见附录 燃烧器一次风阻力调平前 磨 粉管 风速磨煤机出口粉管风速 (m/s) A磨B磨C磨D磨E磨F磨 1号煤粉管23.5633 2号煤粉管26.6541 3号煤粉管21.7825 4号煤粉管24.7961 5号煤粉管25.7632 燃烧器一次风阻力调平后 TR style=HEIGHT: 19.3p