雙切圓直流燃燒在超超臨界機(jī)組中的應(yīng)用

雙切圓直流燃燒在超超臨界機(jī)組中的應(yīng)用

0u3000爐稈冷灰斗天津國(guó)投天津能發(fā)電有限公司2.1000mw機(jī)組。1號(hào)槽是上海浩隆有限公司（美國(guó)）通過(guò)alston技術(shù)生產(chǎn)的第一個(gè)大型內(nèi)部變壓上升輸粉爐。它是sd-3102/27.46-5m32的單路爐，具有相同的erbol和雙層壓縮式能源。它的中間是加熱的，平衡通風(fēng)，半戶外配置，形狀總結(jié)，固定支架和懸臂式氣田。設(shè)計(jì)煤種為平朔安塔堡煤，硫核煤種為金北煙煤和云峰混煤。爐膛寬度34290mm,爐膛深度15544.8mm,水冷壁下集箱標(biāo)高為7500mm,爐頂管中心標(biāo)高為74860mm。爐膛由膜式壁組成。爐底冷灰斗角度為55°,從爐膛冷灰斗進(jìn)口集箱(標(biāo)高7500mm)到標(biāo)高51966.5mm處爐膛四周采用螺旋管圈,在此上方為垂直管圈。螺旋管圈與垂直管圈過(guò)渡采用中間混合集箱。爐膛上部布置有分隔屏過(guò)熱器、后屏過(guò)熱器和末級(jí)過(guò)熱器,后煙井延伸部位布置有高溫再熱器。后煙井采用雙煙道布置,前煙道布置有低溫再熱器和省煤器,后煙道布置有低溫過(guò)熱器。前后煙道省煤器下部布置有煙氣擋板用于調(diào)節(jié)再熱器汽溫。制粉系統(tǒng)為中速磨(MPS275)正壓直吹式制粉系統(tǒng),正常運(yùn)行時(shí),制粉系統(tǒng)5套運(yùn)行,一套備用;48只直流燃燒器分6層布置于爐膛中下部,在爐膛中呈反向雙切圓方式燃燒;每臺(tái)磨煤機(jī)的出口由4根煤粉管接至布置在鍋爐前后墻的4個(gè)分配器,再一分為二接至爐膛8角的同一層8個(gè)煤粉噴嘴,鍋爐MCR和ECR負(fù)荷時(shí)均投5層,1層備用。煤粉細(xì)度R90=19%,均勻系數(shù)1.0～1.1。過(guò)熱器汽溫通過(guò)煤水比調(diào)節(jié)和三級(jí)噴水來(lái)控制。再熱器汽溫采用尾部煙道擋板和燃燒器擺角調(diào)節(jié)來(lái)控制,低溫再熱器出口管道上設(shè)置有微量事故噴水,微量事故噴水取自給水泵中間抽頭。1蒸汽參數(shù)計(jì)算鍋爐的主蒸汽和再熱蒸汽的壓力、溫度、流量等要求與汽輪機(jī)的參數(shù)相匹配。鍋爐出口蒸汽參數(shù)為27.46MPa(g)/605℃/603℃。鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量為3102t/h,與汽輪機(jī)的VWO工況相匹配(表1)。2燃燒系統(tǒng)及其特點(diǎn)燃燒方式采用從阿爾斯通(美國(guó))能源公司引進(jìn)的擺動(dòng)式反向雙切圓方式燃燒技術(shù)。2.1燃盡風(fēng)噴嘴型燃燒器主風(fēng)箱設(shè)有6層強(qiáng)化著火煤粉噴嘴,在煤粉噴嘴四周布置有燃料風(fēng)(周界風(fēng)),在每相鄰2層濃煤粉噴嘴之間布置有1層輔助風(fēng)噴嘴,其中包括上下2只偏置的CFS噴嘴,1只直吹風(fēng)噴嘴。在主風(fēng)箱上部設(shè)有2層緊湊型燃盡風(fēng)(CCO-FA)噴嘴,在主風(fēng)箱下部設(shè)有1層火下風(fēng)(UFA)噴嘴。在主風(fēng)箱布置5層可水平擺動(dòng)分離燃盡風(fēng)(SOFA)噴嘴。連同煤粉噴嘴的周界風(fēng),每角主燃燒器和SO-FA燃燒器各有二次風(fēng)擋板25組,均由氣動(dòng)執(zhí)行器單獨(dú)操作。主燃燒器和SOFA燃燒器均可以上下擺動(dòng),以滿足鍋爐汽溫調(diào)節(jié)的需要。2.2l2cfs降低nox排放的設(shè)計(jì)燃燒系統(tǒng)的核心是采用低NOx同軸燃燒系統(tǒng)(LNCFS),其主要機(jī)理是建立早期著火和使用控制氧量的燃料/空氣分段燃燒技術(shù)。二次風(fēng)射流基本平行進(jìn)入爐膛,推遲了一、二次風(fēng)的初期混合,加強(qiáng)了空氣分級(jí)的效果,早期混合并不強(qiáng)烈,煤粉火焰是一種邊燃燒邊同二次風(fēng)混合的擴(kuò)散火焰,因此形成了一種較長(zhǎng)的火焰結(jié)構(gòu)。LNCFS在降低NOx排放的同時(shí),著重考慮提高鍋爐不投油低負(fù)荷穩(wěn)燃能力和燃燒效率,在防止?fàn)t內(nèi)結(jié)渣、高溫腐蝕和降低爐膛出口煙溫偏差等方面,同樣具有獨(dú)特的效果。LNCFS提高在爐膛不同的高度布置CCOFA和SOFA,將爐膛分成三個(gè)相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域:初始燃燒區(qū),NOx還原區(qū)和燃料燃盡區(qū)。在每個(gè)區(qū)域的過(guò)量空氣其系數(shù)由總風(fēng)量、CCOFA和SOFA風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)分配,優(yōu)化每個(gè)區(qū)域的燃燒,以達(dá)到在有效降低NOx排放的同時(shí),最大限度地提高燃燒效率。通過(guò)調(diào)整SOFA和煙氣的混合過(guò)程,降低飛灰含碳量和一氧化碳含量。另外,在每個(gè)主燃燒器下部設(shè)有1層火下風(fēng)(UFA)噴嘴,通入部分空氣,以降低大渣含碳量。LNCFS采用預(yù)置水平偏角的輔助風(fēng)噴嘴(CFS)設(shè)計(jì),在燃燒區(qū)域及上部水冷壁形成富氧區(qū),能夠有效地防止?fàn)t內(nèi)結(jié)渣和高溫腐蝕。LNCFS采用可以水平擺動(dòng)的SOFA噴嘴設(shè)計(jì),可以控制爐膛出口煙溫偏差。3方向和對(duì)角的直徑比設(shè)計(jì)值燃燒器切園找正結(jié)果為:兩個(gè)切園的安裝直徑均比設(shè)計(jì)值大。其中1～3號(hào)對(duì)角的直徑比設(shè)計(jì)值大138mm;2～4號(hào)方向大121mm,且向3號(hào)偏移;5～7號(hào)對(duì)角的直徑比設(shè)計(jì)值大104mm;2～4號(hào)方向大102mm,位于爐膛中央,不偏斜。為了摸清該爐的空氣動(dòng)力特性,為熱態(tài)啟動(dòng)、調(diào)試和運(yùn)行提供技術(shù)數(shù)據(jù),檢查鍋爐及輔機(jī)設(shè)備,了解其狀態(tài)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、自動(dòng)裝置及控制儀表的情況,進(jìn)行了冷態(tài)空氣動(dòng)力特性試驗(yàn)。3.1設(shè)備安裝調(diào)整測(cè)點(diǎn)加工、安裝完畢。試驗(yàn)儀器齊全、好用。煙風(fēng)系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)的各擋板開(kāi)關(guān)方向正確、靈敏,可遠(yuǎn)方操作。要求內(nèi)、外一致,就地與DCS顯示一致。燃燒器二次風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)關(guān)靈活,指示正確,要求內(nèi)、外一致,就地與DCS顯示一致。磨煤機(jī)、分離器、原煤倉(cāng)等設(shè)備內(nèi)部雜物清理完畢。噴燃器擺動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝調(diào)整結(jié)束,每組噴燃器角度與噴燃器實(shí)際角度已調(diào)整一致。燃燒器擺角調(diào)整到水平位。爐內(nèi)平臺(tái)安裝完畢。平臺(tái)全部鋪實(shí);如果平臺(tái)與爐膛四周間隙大,周?chē)仨氂袡跅U。爐內(nèi)處有足夠的照明。在平臺(tái)上方1.5m的位置,用4號(hào)鐵絲拉十字線;十字線上每隔500mm用膠布粘帖,膠布尾長(zhǎng)度50mm。燃燒器入口一次風(fēng)閘板門(mén)在全開(kāi)位。一、二次風(fēng)均勻性試驗(yàn)完成。3.2試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)時(shí)2臺(tái)空預(yù)器、一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)運(yùn)行。A一次風(fēng)機(jī)開(kāi)度74.7%,電流167.0A;B一次風(fēng)機(jī)開(kāi)度81.4%,電流167.2A;一次風(fēng)壓力8.652kPa;A送風(fēng)機(jī)開(kāi)度70.8%,電流96.7A;B送風(fēng)機(jī)開(kāi)度71.5%,電流98.1A;送風(fēng)機(jī)出口壓力1.685kPa;A引風(fēng)機(jī)開(kāi)度51.7%,電流266.8A;B引風(fēng)機(jī)開(kāi)度46.7%,電流271.2A;維持爐膛負(fù)壓-50～-80Pa。燃燒器傾角在水平位置,二次風(fēng)檔板開(kāi)度為100%。冷態(tài)空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明:1)1～4號(hào)強(qiáng)風(fēng)環(huán)橢圓11.0m×9.5m;強(qiáng)風(fēng)環(huán)偏前墻約0.5m。5～8號(hào)強(qiáng)風(fēng)環(huán)橢圓12.0m×9.0m;強(qiáng)風(fēng)環(huán)位于爐膛中央,不偏斜。2)1～4號(hào)切園無(wú)風(fēng)區(qū)直徑1.5m×1m,5～8號(hào)切園無(wú)風(fēng)區(qū)直徑2m×1m。氣流充滿度良好,有利于鍋爐的穩(wěn)定燃燒。3)貼壁風(fēng)速在7m/s以下,其中6～7號(hào)后側(cè)墻風(fēng)速最高(6.9m/s)。右后側(cè)墻氣流沖刷水冷壁比較嚴(yán)重,如果燃燒低灰熔點(diǎn)的校核煤質(zhì)(晉北煤),會(huì)引起局部水冷壁結(jié)焦、積渣。4)1～4號(hào)強(qiáng)風(fēng)環(huán)偏前墻和后右側(cè)墻風(fēng)速偏高,加之爐膛寬深比太大,極易引起煙溫和汽溫偏差。4汽化溫度對(duì)汽化的影響爐膛溫度的高低,不但是爐膛燃燒狀況的反映,還反映出爐內(nèi)的結(jié)焦、積渣情況,并進(jìn)一步會(huì)影響到過(guò)熱汽和再熱汽溫度。由于在個(gè)別的看火孔處發(fā)現(xiàn)有輕微結(jié)焦情況,為了了解和研究鍋爐的燃燒和爐內(nèi)結(jié)焦?fàn)顩r,對(duì)燃燒器區(qū)域及分隔屏下部的看火孔處的爐膛溫度進(jìn)行了測(cè)量。4.1becr工況下的試驗(yàn)和溫度仿真分別在600MW、800MW和1000MW負(fù)荷工況下,測(cè)量了分割屏入口處的煙氣溫度。根據(jù)分隔屏進(jìn)口處煙氣溫度測(cè)量的數(shù)據(jù),在1000MW負(fù)荷下,分隔屏進(jìn)口處的煙氣平均溫度為1132.5℃,與BECR工況下的設(shè)計(jì)值1127℃非常接近,左右兩側(cè)煙氣溫度偏差在30℃以?xún)?nèi),溫度對(duì)稱(chēng)性良好;主汽溫度溫度在600～605℃,沒(méi)有出現(xiàn)超溫現(xiàn)象,所有受熱面的金屬壁溫都在報(bào)警值以下。說(shuō)明爐內(nèi)的燃燒和換熱正常,肯定沒(méi)有發(fā)生較大面積的結(jié)焦。但接近爐膛中央位置的第6點(diǎn)、第7點(diǎn)位置溫度較高,達(dá)到1180℃。其溫度較高的原因分析為:由于是雙切園燃燒方式,類(lèi)似于在爐膛存在兩個(gè)“柱狀”火焰中心,而兩個(gè)“柱狀”火焰中心對(duì)爐膛中間部位均產(chǎn)生輻射傳熱,亦即爐膛的中間部位受到雙重?zé)彷椛?因此爐膛的中間部位的溫度比一般的單爐膛更高,這也是燃燒器區(qū)域爐膛中間某些看火孔處輕微結(jié)焦的原因。4.2增煤調(diào)濕風(fēng)分別在600MW、800MW和1000MW負(fù)荷工況下,測(cè)量了SOFA風(fēng)下層看火孔處的爐膛溫度。從圖中可以看出,在SOFA風(fēng)下層看火孔處,中間位置的爐膛溫度最高。在1000MW負(fù)荷時(shí),前、后墻中間位置的爐膛溫度高大1450℃,如此高的溫度,當(dāng)燃用校核煤種1(晉北煤)或混煤燃燒時(shí),肯定有部分灰渣粘結(jié)在水冷壁上,造成輕微結(jié)焦。為了減輕局部結(jié)焦,進(jìn)行了配風(fēng)調(diào)整。如CCOFA的A、B層風(fēng)門(mén)控制由100%調(diào)整為50%;SO-FA風(fēng)的A、B層由35%調(diào)整為60%,E、D、F全關(guān);燃料風(fēng)(周界風(fēng))由35%調(diào)整為40%,但就地觀察結(jié)焦情況變化不大,爐膛溫度也基本沒(méi)有變化。其實(shí),局部結(jié)焦根本原因是由爐內(nèi)動(dòng)力場(chǎng)的狀況和爐膛溫度決定的。5超溫、偏差檢測(cè)該爐采用的雙切園直流燃燒器、低NOx同軸燃燒系統(tǒng),在降低爐膛出口煙溫偏差方面具有獨(dú)