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第 4 6卷增 刊 l 2 0 1 5年 2月 锅 炉 技术 B0l LER TECHN0I 0GY Vo I 4 6,Su p p l e me n t 1 Fe b ,2 0 1 5 再热蒸汽温度 6 2 3 oC超超 临界锅炉燃烧偏差控制 全文涛, 吕晓东,王 健 ( 上海 明华 电力技术工程有限公司 ,上海 2 0 0 0 9 0 ) 摘要: 田集 发电厂二期工程是 国内再热蒸汽温度 6 2 3 oC参 数等级 超超临界 燃煤锅 炉的首次应 用 , 由于锅 炉的高温再热器设计充分利用现有受热面材料 的安 全余量 , 导致运行过程中高温再热 器受热面 的安全裕 度较 小 , 限制了锅炉在初始运行 阶段达到汽温设计值 。通 过大量 的燃烧侧偏 差控制 调整实践 , 最终 可以保证再 热 蒸汽温度达到设计值 6 2 3 o C, 此时高温再热器壁温静 态最大值 小于 6 3 8 , 与再热 蒸汽温度 的正偏差控 制存 1 5以内, 保 留了 1 O以上的动态安全裕度 , 保证 了锅 炉在 全负荷范 围内的动 、 静态安全性 。 关键词 : 超超I晒界锅炉 ;再热蒸汽温度 ;6 2 3 ;燃烧偏差 中 图 分 类 号 : TK2 2 3 3 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 : 1 6 7 2 4 7 6 3 ( 2 0 1 5 ) S1 0 0 1 3 一 O 4 0 前 言 锅 炉受热面 的烟温偏差 和汽 温偏 差是 常见 问 题 , 其原 因涵 盖 了设计 、 制 造 、 安 装 和运 行 等 各 个 环节 。对 于再 热 蒸 汽 温 度 6 2 3 o C的超 超 临 界 锅 炉 , 由于 锅 炉设 计 完 全 依 托 现 有 材 料 , 充 分 挖 掘 6 0 3 o C参数 等级锅炉受 热面材料 的安全余量 , 导致 高温再热 器受热 面的安 全 裕度很 小 。高温 受热 面 的壁温 限值 为 6 5 0 o C, 考 虑锅炉动 态过程 约 1 0 的波动 范 围 , 则 静 态 壁 温 极 大值 应 控 制 在 约 6 3 8 。若再 热出 口设 计 汽温 为 6 2 3 o C, 则 高温 再 热 器壁温 与 汽温 的静 态 正偏 差 只有 1 5 。在 材 料 许用 温度 不 变 的 前 提 下 , 工 质 出 口温 度 提 高 2 0 , 给锅 炉的燃烧偏差 控制提 出了更高 的要 求 。 在锅 炉设计 、 制造 、 安 装 完 成 后 , 锅 炉 的烟 温 偏差 控制 只能依 靠燃 烧 偏差 控 制 来 调整 , 采 用 二 次风 的不 同 配 风 组 合 , 参 考 切 圆燃 烧 原 理 , 以现 场试 验为 主要调 整方式 。 田集 发 电厂 二 期 ( 以下 简 称 田集 二 期 ) 2 6 6 0 Mw 扩 建工程 , 是 再热 蒸 汽 温 度 6 2 3 等级 的超 超 临界 锅 炉 在 国 内 的首 次 应 用 。锅 炉 初 始 投运 时 由于烟温 偏 差较 大 , 受 热 面壁 温 已 接 近 限 值 , 限制了再热蒸汽温度达到设计值。经过大量 的燃 烧偏 差 控 制 试 验 后 , 已达 到设 计 目标 , 目前 已投入商 业 运 行 近 一 年 , 机 组 安 全 可靠 , 再 热 蒸 汽温 度 6 2 3参 数 等 级锅 炉 已具 备 了 良好 的运 行实 践 。 1 设 备 概 述 田集 二 期 工程 配 套 锅 炉 为 上海 锅 炉 厂 有 限 公 司制造 的超 超 临界 参 数 变 压 运 行 螺 旋 管 圈 直 流锅 炉 , 锅炉 型号 为 : S G一 1 9 5 7 2 8 一 M6 0 0 5 , 锅 炉额 定 压力 2 8 MP a 主蒸 汽温 度 6 0 5 再 热蒸 汽 温 度 6 2 3 o C。单 炉 膛 、 一 次 中间 再 热 、 四角 切 圆燃 烧 方式 、 平 衡 通 风 、 n 型 露 天 布 置 、 固态 排 渣 、 全 钢 架悬 吊结构 。 表 1 锅 炉 B MC R及 B R L工 况参数 2 燃 烧偏 差控 制方 法 2 1燃 烧偏 差产 生原 因 收 稿 日期 : 2 0 1 40 72 5 作者简介: 全文涛 ( 1 9 7 1 ) , 男 , 硕 士, 高级工程师 , 主要从 事火电厂调试及性能优化等方 面的研究 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 增刊 1 全文涛 , 等: 再热蒸汽温度 6 2 3超超 临界锅 炉燃烧偏差控 制 1 3 对 于四角切圆 型锅炉 , 由炉膛烟气残余 旋转 引起 的 锅 炉 水 平 烟 道 左 右 两 侧 烟 气 偏 差 是 其 固 有 特 性 。 当 四股 射 流 同 时 切 向 射 入 炉 内 时 , 由 于 射 流 两 侧 空 间 不 对 称 , 补 气 条 件 不 同 , 所引起 的压力差 以及 邻角 射流 的冲击挤压 与离 心 作 用 , 各 股 射 流 向水 冷 壁 面 产 生 偏 转 , 射 流 的尾 段 又 受 下 游 燃 烧 器 出 口 射 流 的 推 动 而 向炉膛 中心偏 转 。四股射 流 相互 推 挤产 生 偏 转 弯 曲 。对 于 顺 时 针 切 圆 , 其 所 形 成 的 左 旋 上 升 气 流 , 经 炉 膛 出 口进 入 水 平 烟 道 时 , 自左 侧 向右 侧 至 烟 道 中部 , 气 流 逐 渐 斜 向进 入 水 平 烟 道 , 若 沿 烟 道 宽 度 的 阻 力 系 数 相 同 , 则 进 烟 道 的气 流 动 量 左 侧 大 于 右 侧 , 由此 水 平 烟 道 左 右 两 侧 产 生 较 大 的 速 度 梯 度 。左 侧 烟 温 高 于 右 侧 1 - 2 3 。 实 际运 行 过 程 中 , 由 于 安 装 、 制 造 等 因 素 , 导致 同一层 风 粉 射 流 强 弱 不 同 , 刚性 不 足 , 煤 粉 浓度 不 均 或 燃 烧 器 摆 动 角 度 不 一 致 , 都 将 影 响 炉 内正 常空 气 动 力 工 况 , 使 气 流 倾 斜 , 与 四角 切 圆残余偏转合 在一起 , 将加 剧水平 烟道烟 温及 烟气 速 度 分 布 不 均 匀 现 象 , 致 使 受 热 面 超 温 爆 管 。 2 2 燃 烧偏 差控 制方法 针 对 上 述 原 因 , 锅 炉 燃 烧 偏 差 的 控 制 方 法 : ( 1 ) 偏 差 控 制 基 础 工 作 : 跟 踪 并 监 督 燃 烧 器 安 装 , 磨 煤 机 冷 、 热 态 调 平 ; ( 2 ) 二 次 风 自动 控 制 方 法 : 改 变 传 统 的 炉 膛 一 大 风 箱 差 压 控 制 方 法 , 采 用 新 的基 于 燃 烧 器 热 负 荷 的 二 次 风 门单 层 控 制 方 式 , 保 证 燃 烧 器 层 间 的 二 次 风 量 合 理 匹 配 ; ( 3 ) 配 风 方 式 的 运 行 调 整 : S OF A 层 间 组 合 方 式 、 S O F A 双 向 摆 动 方 式 、 同 层 二 次 风 差 别 控 制 。 为 了尽量 消 除 烟 温 偏 差 , 在 安 装 调 试 阶段 , 应密 切跟 踪 并 监 督 燃 烧 器 安 装 , 进 行 磨 煤 机 冷 、 热态 调平 , 这 些 是 消 除燃 烧 偏 差 的基 础 工 作 , 但 由于一次风流量调平后磨煤机 出 口仍存在煤 粉 量 的分配 不均 以及 切 圆 的 固有偏 差 , 在 机 组 热 态 运行 时仍 然 需 要 依 靠 运 行 方 式 调 整 来 消 除 烟 温 偏差 。 锅 炉 制 造 商 提 供 的 二 次 风 门 控 制 方 法 是 传统 的炉膛一 大风 箱差 压控 制方 法 , 其 弊端 在 于 无 法 对 各 层 燃 烧 器 配 风 加 以 约 束 , 将 导 致 炉 膛 燃 烧 器 区 域 配 风 紊 乱 。新 的 控 制 方 法 是 根 据 锅 炉 燃 烧 原 理 , 保 证 二 次 风 量 与 燃 烧 器 热 负 荷 的 实 时 匹 配 。 当 总 二 次 风 量 确 定 后 , 小 风 门 的 作 用 是 控 制 各 层 二 次 风 的 分 配 , 而 各 层 二 次 风 风 量 与 临 近 的燃 烧 器 着 火 强 度 正 相 关 , 因此 二 次 风 挡 板 开 度 采 用 燃 烧 器 热 负 荷 匹 配 控 制 。 燃 烧偏差 的运行 调 整 , 应 充分 利 用 锅 炉燃 烧 设 备 的调节 能力 。其 中 S O F A 风 作 为 消旋 二 次 风 , 其 不 同 的 层 问 组 合 方 式 可 以 调 整 燃 烧 偏 差 _ 3 , 但 必 须 保 证 每层 S OF A 风 的 刚 性 , 因此 需 要 保 证 达 到 一 定 的 S OF A 总 风 量 , 在 同 样 的 S OF A风 量下 , 尽 量 使 投 运 的 S OF A 风保 持 最 大 开度 。 在二 次风 配风 方式 中 , 当层 间配 风 组合 方 式 调整 后仍 然无 法达 到 合 适 的烟 温偏 差分 布 时 , 可 以差 异化 调整 S OF A 风 四角 射流 角 度 , 还 可 以差 异化 调整 同层 二次 风 的 四角 二 次 风 量分 配 , 改 变 炉膛 流 场 分 布 达 到 减 小 水 平 烟 道 烟 温 偏 差 的 目标 。 2 3 燃烧偏 差 控制 结果 本项 目中 , 机组初 次带 负荷 至 6 6 0 Mw , 高温 再 热 器管屏 间 温度 分 布极 不 平 均 , 壁 温 高低 极 差 大于 7 O , 当再 热蒸 汽温 度 6 0 3 时 , 最高 点 已 达 6 4 9 , 已接 近 壁 温允 许 限值 6 5 0 , 制 约 了 再 热蒸 汽温 度 的进一 步提 高 , 见 图 1 所 示 。 厂、 一枞拉信兰澜黻层 ,一、 一 厂 一 _ 、 c _ 厂 一 , 一 加 抬 太 , 、 、 厂 燃 烧 偏 差 调 整 后 人 , l 一 , y 一 l | 初 始 状 态 、 、 1 屏6 屏 1 1 屏 l 6 屏 2 l 屏 2 6 屏 3 l 屏 ( b ) 末级过热器壁温 图 1 燃烧偏差调整前后 的 高温受热 面热偏差分布 5 4 3 2 1 0 9 8 7 6 5 l l l l 1 1 O O O 0 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 4 锅 炉 技 术 第 4 6卷 在采 用 了上 述 的燃 烧 偏差 控 制 方法 后 , 烟 道 左 右两侧 的烟温 偏 差 、 受热 面 热负 荷 偏 差 明显 减 小 , 在再 热蒸 汽 温 度 达 到 6 2 3 设 计 值 的 同时 , 保证 受 热面 的安 全 性 。调 整后 , 两 侧 汽 温 偏差 小 于5 , 再热 器减 温水量 为零 , 高温再 热 器壁 温偏 差小于 3 O , 高温再热器壁温极大值约 6 3 8 , 高温再 热器 壁 温 和 出 口汽 温 之 差 控 制 在 1 5 , 高温受 热面 热 偏 差 系数 控 制 在 1 1 5以 内 , 保 证 了 1 2的 安全 裕 量 , 达 到 甚 至超 过 了许 多 在役 6 0 3等级 机组 的安全 水 平 , 保 证 了机 组 长 期 安 全可靠 运行 。 调 整前 后 的 高 温 受 热 面 沿 烟 道 宽 度 方 向 的 壁温分 布变 化见 图 2所示 。图 2中 , 初 始 状 态 的 汽温未 到 设 计 值 , 末 级 过 热 器 出 口汽 温 为 5 7 8 , 高 温再 热 器 出 口汽 温 为 6 0 3 。调 整 后 一 、 二次汽 温均 达到设 计值 。 一 一 l臌 椿 偏善 调 招后 ,、 f 厂 、 一 一 - V 一 |, 、 一 、 - 拥 舱 特 本 一 l 屏 l l 屏2 1 屏3 l 屏41 屏5 l 屏6 1 屏7 1 屏8 1 屏 ( a ) 高温再热器壁温 一 , 厂 , 厂 一 、 - 初始状态 1 屏 6 屏 1 1 屏 1 6 屏 2l 屏 2 6 屏 3 l 屏 ( b ) 末级过热器壁温 图 2燃烧偏差调整前后的 高温受热面壁温分布 调 整 前 后 的 高温 受 热 面 沿 烟 道 宽 度方 向 的 热 负荷偏 差见 图 2 , 经 过燃烧 偏 差调 整后 , 高温再 热 器 受 热 面 热 偏 差 系 数 最 高 值 由 1 3降 低 到 1 1 , 提 高 了受 热面 安全性 。 在燃 烧偏 差得 以控 制 后 , 锅 炉 的经 济 性 和 安 全性 才 能得到 保 障 , 锅炉 最终优 化结果 见表 2 。 机 组性 能 试 验 数 据 表 明 : 相 比较 再 热 汽 温 6 0 3机组 汽轮 机热耗 降低 3 O 3 k J ( k W h ) , 机 组额 定 负荷 平 均 供 电煤 耗 2 7 8 g ( k W h ) E 4 , 相 比 6 0 3参 数等 级 机组 明显提 高 , 甚 至优 于 大 多数 百万机 组 , 在 国 内超 超 临界 机 组 中处 于 领 先 水平 。 表 2锅 炉全 负荷段 汽温 及壁温 参数 3 结 语 ( 1 )再 热 蒸 汽 温 度 6 2 3 超 超 临 界 燃 煤 锅 炉 , 由于充分利用 了现有材料的安全余量 , 对 于 锅 炉运行 的燃 烧偏 差控 制提 出了更高 的要 求 。 ( 2 )锅 炉燃 烧 侧 的偏 差 控 制 , 以二 次 风 的 层 问分配 组合方 式 、 同层 二 次 风 的射流 角 度 和 刚 度 的差异 化调整 等方 式 完 成 , 可 以使 高温 受 热 面 的 壁 温极 大值 与 工质 出 口汽 温 的静 态 正偏 差 控 制 在 1 5 以内 , 高 温 受 热 面 的 热 负 荷 偏 差 系 数 由 1 3以上 降低 至 1 1 5以 内 , 大大 提高 了受 热 面的 安 全性 。 ( 3 )经 过 燃 烧 偏 差 调 整 , 再 热 蒸 汽 温 度 6 2 3 等级 的超 超 临 界 燃 煤 锅 炉 可 以 达 到 汽 温 设 计 值 , 同时受 热 面 在 动 、 静 态 工 况 时仍 保 持 有 一 定 的安全 裕度 , 保证 了锅炉 在 调 度负 荷 范 嗣 内 的安 全 、 可 靠 、 经 济运 行 。 参考 文献 : 1 刘林华 , 余其铮 , 谈和平切圆燃烧锅炉过热器和冉热器沿炉 膛宽度 吸热偏差的分布规律E J 3 动力丁程 , 1 9 9 9 ( 5 ) E 2 J樊泉桂 , 樊晋元超超临界 锅炉的汽 温偏 差探析 J 锅 炉 技术 , 2 0 1 0 ( 3 ) E 3 J周俊虎 , 宋国良, 陈寅彪 , 等2 0 0 8 t h四角切圆燃烧锅炉炉 膛出 口烟温偏差的试验研究E J 3 热 力发 电, 2 0 0 3 ( 6 ) E 4 杨涛 , 全文涛田集发电厂 3号机组性能考核试 验报告 R 淮南 : 田集发 电厂 , 2 O 1 4 m咖 湖 m 咖 渤 铷 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 增刊 1 全文涛 , 等 : 再热蒸汽温度 6 2 3超 超临界锅炉燃烧偏 差控制 1 5 T h e A d j u s t me n t f o r C o mb u s t i o n I mb a l a n c e o f t h e F i r s t USC Bo i l e r w i t h 6 2 3 R eh e a t St e a m Te mp e r a t u r e QUAN W e n t a o ,LYU Xi a o d o n g, W ANG J i a n ( Sha ngh a i M i ng hua P。 we r Te c hn ol 。g Y Engi ne e r i ng C。,Lt d,Sh a ngh a i 20 00 90,Ch i na; ) Ab s t r a c t :Th e us e b o i l e r wi t h r e h e a t s t e a m t e mp e r a t u r e 6 2 3 o C i n Ti a n j i P h a s e I I P 。 J t he f i r s t a p pl i c a t i o n i n c h i na The m a t e r i a l s o f t he h i gh t e mpe r a t ur e r e he a t e r s u r i a c e ha s l e s s s a f e t v ma r gi n b e c a us e t he o c c up a t i on o f mor e po t e nt i a l s a f e t y ma r gi n o f t he e x s t mg m e t a I l l c m a t e r i a 1 Th i s a c t l i mi t s t he s t e a m t e mpe r a t ur e u p t o t he d e s i g n v a l ue a t t h e b e gi n ni n g oi t he b o i l e r o D e r a t i o n Af t e r a l o t o f a d j u s t me n t o f c o mb u s t i o n d e v i a t i o n , t h e r e h e a t s t e a m t e m D e r a t u r e r e a c h t 0 t he d e s i gn v a l ue 6 2 3 f i n a l l y, a nd t he s t a t i c de V a t o n b e t we e n t n e ma x i mu m v a 1 u e o f t h e r e h e a t s u r f a c e t e mp e r a t u r e a n d s t e a m t e mp e r a t u r e c a n b e c o n t r o e d wi t hi n 1 5t o g ua r a nt e e t he b oi l e r s t a t i c a nd d y na mi c s a f e t y a t a n y l 。 d K e v wOr ds: u i t r a s up e r c r i t i c a l bo i l e r ; r e he a t t e m p e r a t u r e 62 3 ; c o m b us t o n de V a t o n ( 上接 第 8页) F e a s i b i l i t y An a l ys i s o

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