600mw切圆燃烧锅炉烟气偏差及控制技术研究

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1、600MW切圆燃烧锅炉的烟气偏差分析及控制李耀明2010-08-251引言   切圆燃烧煤粉炉，自20世纪30年代问世以来，在世界范围内都占有很大的市场。近年来，美国燃烧工程公司（CE公司）在着火稳定性、烧劣质煤、机组调峰等方面又作了大量的研究工作，使切圆燃烧锅炉得到进一步的完善。德国在切向燃烧炉技术方面也很有优势。我国的哈尔滨锅炉有限公司、上海锅炉厂、东方锅炉厂、武汉锅炉厂等几家大的锅炉制造企业的200MW、300MW、600MW机组锅炉全部都采用四角切圆燃烧方式。因此，切圆燃烧锅炉从数量上有绝对优势，有关的技

2、术问题应受到重视。   通过对切圆燃烧和对冲燃烧运行实绩的分析，切圆燃烧炉的优点及存在的问题归纳如下：  （1）切圆燃烧的优势   1）切向燃烧的炉内充满度好，因为旋转火焰横扫过大部分炉膛容积；   2）炉内火焰旋转有利于加强后期混合，燃尽度高；相比之下，旋流燃烧器对冲燃烧，后期混合要差一些；   3）旋转火焰充满整个炉膛，使炉内温度场分布比较合理，不易出现局部高温，生成的氮氧化物也较少；   4）直流燃烧器布置灵活，燃料适应范围广，直流燃烧器各喷口间的距离和出口角度可调整。而旋流燃烧器一、二次风紧相临，一般无调

3、整间距。且出口射流带旋转，一、二次风混合早，适合于挥发分高的煤；对高灰分、低挥发分煤种不如切圆燃烧炉；   5）适应燃料变化、负荷变化能力强。我国电厂煤质多变，经常参与调峰，对直流燃烧器切圆燃烧方式来讲，可通过调整各喷口风量、煤量来适应燃料和负荷的变化，这一点比旋流燃烧器要方便。  （2）切圆燃烧炉发展中存在的不足   1）对切圆燃烧锅炉来说，由于炉内气流的旋转，到炉膛出口仍不能消除。扭转残余的存在，使炉膛出口烟窗存在着高度和宽度方向的速度和温度偏差,而且随着锅炉容量增大,偏差增大,危害加剧。    2）炉膛接近

4、正方形，锅炉总体布置时，不易协调炉膛和过热器的宽度尺寸。   总之，残余旋转引起的烟气偏差为业内所关注，应积极研究解决。2 切向燃烧锅炉偏差的成因及危害2.1水平烟道中烟气偏差的成因[1,2]   炉膛出口的残余旋转引起水平烟道中烟气速度分布不均匀。当炉内高温火焰气流在作逆时针旋转时，将经折焰角至炉膛出口而进入水平烟道。如图1所示。设炉膛出口处气流的旋转动量为M1，假设烟道宽度方向上阻力系数不变，而引风机作用下的气流牵引动量M2沿烟道宽度作等值分布，则高温烟气从炉内运动至水平烟道内，气流动量M3在烟道宽度方向的右

5、侧为M2+M1，大于左侧烟气动量M2-M1。由此在烟道左、右两侧形成较大的速度偏差。炉膛出口处的残余扭转强度越大，则水平烟道内气流的速度偏差也越大。   有烟速偏差，必然有烟温偏差。因为烟速大的地方，烟气量大，烟温就高。   由此可见，炉膛出口烟气偏差的成因是炉内气流的扭转残余和引风机牵引动量共同作用的结果。2.2 水平烟道烟温和烟速偏差的危害   切圆燃烧锅炉水平烟道中都存在着不同程度的烟温、烟速偏差，而且随着锅炉容量的增大，偏差也增大，表1是不同容量锅炉偏差的大致水平，温度和速度偏差是造成高温对流过热器超温爆

6、管的直接原因。据统计，锅炉四管爆漏是锅炉运行存在的主要问题之一，“七×五”期间，全国200MW以上机组总事故1004次，其中四管爆漏事故次数占47%，1993年全国200MW机组中，四管爆漏引起的停炉占全部非计划停运的55.8%。3 .不同工况的下烟温和烟速偏差：3.1 概述   结合有关电力刊物的统计，经对国产200MW、300MW、600MW等十几台锅炉进行了五十多个工况的计算和分析，测量结果和试验结果趋势一致，最大误差83℃[3]。      本文计算的武乡和信发电有限公司的WGZ-2080/17.51-1

7、锅炉为亚临界参数、一次中间再热、单炉膛平衡通风、П型布置，全钢构架。锅炉采用TBB4060F型双进双出冷一次风机正压直吹式制粉系统。   该锅炉用多层直流式摆动式燃烧器，四角切圆燃烧方式，固态排渣，每组燃烧器有5层一次风口，MCR负荷时5层运行，最上边是3层燃尽风（OFA）。3.2 锅炉的主要参数   锅炉的主要额定参数见表2。最大连续蒸发量（T／h）:2080过热蒸汽压力（MPA）:17.51过热蒸汽温度（℃）：541再热蒸汽流量（T／h）：1720再热蒸汽进、出口压力（T／h）：3.83／3.63再热蒸汽进出

8、口温度（℃）：328／541托克托发电厂的设计煤种和校核煤种均为准格尔煤矿烟煤，其元素分析如表3所示。3.3 模拟工况   共计算了4个MCR工况：   （1）投5层一次风口，上3层OFA均不反切；   （2）投5层一次风口，上3层OFA反旋17°；   （3）投5层一次风口，上3层OFA反旋22°；4 结果分析  （1）高温对流过热器入口截面的烟温和烟速分布很不均匀,烟