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1、四角对冲切向燃烧在电站锅炉上的应用何志强1,庄文贤2,戚光泽2(1.上海高安火电技术有限公司,上海200030;2.上海锅炉厂有限公司,上海200245)四角对冲切向燃烧,是近年电站锅炉一种新的燃烧器布置方式,已成功应用于上海锅炉厂生产的各种容量等级的锅炉,如上海吴泾第二发电厂燃烧低熔点烟煤的2008t/h亚临界控制循环锅炉、陕西渭河发电厂燃烧高含硫量贫煤的1025t/h亚临界自然循环锅炉、贵州金沙发电厂燃烧低挥发分无烟煤的420t/h中间再热自然循环锅炉等,此外也用于一些老机组的改造,如上海闵行发电厂8、9号炉、山东沾化发电厂1
2、、2号炉等400t/h锅炉和江苏望亭发电厂14号机组1025t/h锅炉等,均取得良好实绩。由于存在着正反2个切圆,为了保持气流旋转方向稳定,需要采用较大的二次风偏转角,从而造成实际切圆直径偏大,仍然不能很好地消除传统切向燃烧的缺点。此种缺点在敷设燃烧带的无烟煤锅炉上反映尤为明显。四角对冲切向燃烧不再使用设计假想切圆的概念,设在炉膛四角的燃烧器呈对冲布置,一次风按燃烧器中心线进入炉膛中部,以偏转结构的二次风喷嘴来组织切向燃烧,形成“风包煤”的空气动力场。由于一次风的假想切圆直径为0,很小的二次风偏转角就能带动整个炉内气流旋转并保持旋
3、转方向稳定,便于按照燃烧需要来设计和组织各种工况,无论对防止炉膛结焦和高温腐蚀,还是消除锅炉的烟温偏差都大有益处。在采用四角对冲的锅炉中还没有严重结焦和高温腐蚀的记录,且烟温偏差亦可在一定范围内进行调节,大大减轻了烟温偏差及其所带来的问题。1四角对冲切向燃烧的特点传统的四角切向燃烧,是燃烧器中心线与炉膛中心某一直径的设计假想切圆相切,一、二次风均以同一垂直平面从四角按切向方向进入炉膛。其缺点是由于一次风的刚性比二次风弱,容易偏转贴墙,引起炉膛结焦和高温腐蚀。同时,由于炉膛出口烟气残余旋转引起的烟温偏差难以控制,容易造成再热器超温爆
4、管。之后由美国ABB/CE公司开发的同心反切燃烧技术,虽然在理论上可以减轻这些缺点,但国内的实践表明,2四角对冲切向燃烧的实炉应用陕西渭河发电厂1025t/h亚临界自然循环锅炉,是最早采用四角对冲切向燃烧的大容量锅炉。1986年,几乎在获得美国ABB/CE公司开发同心反切燃烧作者简介:何志强,原上海锅炉厂有限公司设计处燃烧组组长,高级工程师,现任上海高安火电技术有限公司执行董事兼经理、上海开源锅炉工程有限公司燃烧主任工程师。πξ热力发电·2003(3)[摘要]四角对冲,作为切向燃烧的新型布置方式,已成功用于各种容量等级和燃烧不同煤
5、种的锅炉,实践证明,其在解决锅炉烟温偏差,炉膛结焦,高温腐蚀和降低NOx排放量方面效果显著。[关键词]四角对冲;切向燃烧;锅炉;低NOx;烟温偏差;结焦;高温腐蚀;喷嘴摆动[中图分类号TK223.23[文献标识码B[文章编号10023364(2003)03005304技术交流信息的同时,就进行了四角对冲布置的考虑3,并在渭河电厂的3、4号炉上付诸实施。该厂用煤中含有较大比例的铜川贫煤,挥发分较低,含硫量则达3%。制粉系统采用热风送粉,燃烧器采用一、二次风间隔排列。由于采用了四角对冲燃烧方式,形成了风包煤的炉内空气动力场,很好地解决
6、了稳燃与防止炉膛结焦的矛盾,也没有出现其它同类型锅炉上出现的炉膛高温腐蚀现象。试验表明4、5,锅炉左右侧平均烟温偏差小于35℃,过热器和再热器的壁温分布曲线均优于传统布置和同心反切布置的1025t/h锅炉,一般工况的NOx排放量小于600mg/m3。由于是首次采用四角对冲燃烧方式,有些问题难免考虑不周,如二次风喷嘴的偏转角度等参数未尽合理,加上一些其它因素,锅炉的飞灰含碳量偏高,但这些问题通过改造和调试,就完全可以解决。上海吴泾第二发电厂2008t/h亚临界控制循环锅炉,是上海地区自行设计制造的第1台配600MW机组的大型锅炉,由
7、于有了对北仑港发电厂和平圩发电厂等传统600MW机组锅炉燃烧方式比较充分的认识,以及渭河发电厂1025t/h锅炉上的成功经验,在设计中大胆采用了四角对冲的新型燃烧器布置方式(图1)。从机组试运行开始,锅炉的燃烧运行情况一直都很正常。尽管设计煤种神府东胜煤的灰熔点较低,但炉膛中没有出现结焦现象。经鉴定试验实测,锅炉效率在93.5%以上(表1),无油稳燃电负荷为205MW,约为32%MCR。在不同燃烧器喷嘴摆角下的过热器和再热器热偏差均不大,瞬间最高管壁温度为561.7℃,一般仅554℃。值得指出的是,尽管锅炉没有采用分离二次风(SO
8、FA)等特殊措施,燃烧器一次风也没有采用左右水平浓淡分离装置,锅炉排烟中的NOx含量却很低,仅252mg/m31,这在国内外都属先进水平。同时,在燃烧器设计中,对ABB/CE型的喷嘴摆动结构作了较大改进2,使其做到了摆动灵活,能有效调节蒸汽温度1(
