燃烧装置说明书.doc

WBC WGZ1100/17.45-3型锅炉燃 烧 装 置 说 明 书SS527-14编制： 校对： 标检： 审核： 审批： 武汉锅炉股份有限公司二OO八年六月 WBC 锅炉燃烧装置说明书 SS527-14目 录1.概述12.燃煤特点及点火助燃用油12.1煤种12.2燃煤特性分析32.3结论52.4点火助燃用油53.制粉系统选择64.燃烧器设计64.1燃烧器布置64.2燃烧器设计特点74.3燃烧器结构及使用说明84.3.1箱壳84.3.2一次风室84.3.3二次风室94.3.4二次风挡板94.3.5喷嘴摆动机构104.3.6外护板及护板框架114.4点火系统124.5燃烧器设计参数125.燃烧器其它安装注意事项121、概述锅炉燃煤：设计煤种为神华集团石圪台煤，校核煤种为神府东胜煤（神华侏罗纪煤）。采用中速磨冷一次风机正压直吹式制粉系统，配5台HP863型中速磨。燃烧器采用四角布置切向燃烧方式，共设置5层煤粉喷嘴，每台磨的出口由4根煤粉管分别接至炉膛四角的同一层煤粉喷嘴，锅炉MCR和ECR负荷时均投4层喷嘴，一层备用。2、燃煤特点及点火助燃用油2.1煤种 本工程设计煤种和校核煤种煤质元素及灰成份分析见下表：项 目符号单位设计煤种校核煤种收到基全水份Mar%19.0019空气干燥基水份Mad%11.089收到基灰份Aar%8.1214.78干燥无灰基挥发份Vdaf%35.2736收到基碳成分Car%58.5453.01收到基氢成分Har%2.933.29收到基氧成分Oar%10.018.54收到基氮成分Nar%0.690.67收到基硫成分Sar%0.710.71哈氏可磨指数HGI6155收到基低位发热量Qnet.arKJ/kg2188020037.5煤灰熔融性变形温度DT11301100软化温度ST11501150流动温度FT11701190项 目单 位设计煤种校核煤种SiO2%38.6139.25Al2O3%14.7014.48Fe2O3%11.909.86CaO%17.2022.23MgO%1.380.86SO3%11.528.55K2O%0.951.27Na2O%0.59TiO2%0.700.68MnO2%-其它%2.452.822.2燃煤特性分析（1） 着火稳定性指数Rw 等级 指数极 难难中 等易极 易判别标准4.024.024.674.67555.595.59设计煤5.49校核煤5.53（2）燃烬性指数RJ 等级 指数极难难中等易极易判别标准2.52.53.034.44.45.75.7设计煤5.1校核煤5.18（3）结渣特性指数Rz 名称结渣程度STB/AGSiO2/Al2O3综合判别指数RZ轻微13900.20678.81.87RZ1.5轻微中等139012600.2060.478.866.11.872.651.5RZ1.75 中偏轻1.75RZ2.25 中等2.25RZ2.5 中偏重严重12600.466.12.65RZ2.5严重准确率8369676190权值0.300.240.240.221设计煤校核煤 115011500.590.6356542.632.713.183.28结渣程度严重严重严重严重严重严重中等严重严重严重（4）煤灰的沾污指数HW煤灰的沾污特性与煤的种类、灰粒大小有关，但主要取决于煤种的灰成份。 等级 指数轻微沾污中等沾污容易沾污严重沾污判别标准0.20.20.50.51.01设计煤0.35校核煤0.4（5）煤灰的磨损指数HM灰的磨损特性与颗粒度、燃烧温度有关，但主要取决于灰的含量。 等级 指数轻 微中 等严 重判别标准 20设计煤种5.5校核煤9.92.3 结论（1）设计煤质及校核煤均属易着火燃料。（2）设计煤及校核煤均属易燃烬煤种。（3）设计煤及校核煤均属强结渣燃料。（4）设计煤及校核煤均属中等沾污燃料。（5）设计煤及校核煤的磨损性均为轻微。2.4点火助燃用油油种0#轻柴油恩氏粘度(20时) oE 1.21.67灰份 % 不大于0.025硫份 % 0.2水份 %痕迹凝固点不大于-10闭口闪点 55低位发热值(Qnet.ar) MJkg 41.93.制粉系统选择根据燃煤的特点和制粉系统的选型导则，本锅炉采用中速磨冷一次风机正压直吹式制粉系统，干燥剂为热风加冷风。配5台HP863型中速磨，四台运行，一台备用，设计煤粉细度R90=18%。煤粉制备计算结果详见煤粉制备计算汇总表。4.燃烧器设计4.1燃烧器布置 燃烧器布置见图1。 燃烧器采用引进美国Alstom-CE公司的技术设计制造，大风箱、大切角、摆动式燃烧器，四角布置，在炉内形成双切圆燃烧，假想切圆分别为713mm和928mm，平均燃烧角为2.5。燃烧器由主燃烧器和SOFA燃烧器组成。主燃烧器有16层喷嘴，其中5层一次风喷嘴（最下层为少油点火燃烧器），11层二次风喷嘴。SOFA燃烧器设计用于降低NOx的生成量，共有3层二次风喷嘴。为了控制锅炉炉膛出口的左右烟温偏差，燃烧器的顶部两层二次风EE1、EE2和中间一层二次风CD2采用反切布置，顺时针旋转，反切角为12，反切切圆为3210mm和2998mm，其余喷口气流均为逆时针旋转。二次风的主要部分作为辅助风，布置于煤粉喷嘴的上部和下部，形成均等配风；一部分作为顶部燃烬风，经燃烧器顶部的二次风喷嘴送入炉膛；另有少部分作为周界风，设在每只煤粉喷嘴的四周，既可作为燃料风，又可起防结渣和高温腐蚀的作用，也可以起到一定的托粉的作用。连同煤粉喷嘴的周界风，每层燃烧器均设有二次风门挡板，分别由电动执行器单独驱动。为满足锅炉汽温调节的需要，燃烧器喷嘴采用摆动结构。主燃烧器的15只喷嘴（不含少油点火燃烧器）由1台摆动气缸带动上下同步摆动，一次风喷口上下摆动202，二次风喷口上下摆动302。SOFA燃烧器的3只喷嘴由1台摆动气缸带动上下摆动222。同时，为满足炉膛出口烟温偏差调整的需要，SOFA燃烧器喷嘴还可手动水平摆动151。除最下层一次风为少油点火燃烧器外，二次风室中还设有3层轻油点火装置，分别布置于AA、BC2和DE2层，每台锅炉共12套。燃烧器燃油容量按20%BMCR负荷设计，单支油枪出力为1200kg/h。油枪采用简单机械雾化，枪前压力2.5MPa。燃烧器采用水冷套结构，水冷套（燃烧器角部水冷壁）与燃烧器在厂内组装后一起出厂。4.2 燃烧器设计特点（1）在主燃烧器的上方布置有SOFA燃烧器，使主燃烧器区域的过量空气系数维持在0.95-0.99，这样既将低了主燃烧器区域NOx的生成量，又可在燃烧后期补充氧量，保证煤粉的燃烬。每角SOFA燃烧器有三层喷口，设计考虑三层喷口停用一层，但运行时可根据NOx的排放情况调整SOFA风门的开度。（2）采用弯头式水平浓淡分离燃烧技术。锅炉与燃烧器的设计要求能够同时达到稳燃，提高燃烬率，防止结渣与高温腐蚀，减少NOx排放。为达到上述要求所采取办法往往相互矛盾，例如提高燃烧效率和稳定性的重要措施之一是提高燃烧区域的温度，但这又往往会引起结渣和高温腐蚀，并使NOx排放量增加。根据国内实践证明采用水平浓淡分离技术燃烧器能够同时达到上述各项要求。 （3）将CE传统结构一次风喷嘴的均等周界风改为不等边周界风;风量大的周界风在一次风喷嘴的背火侧，其它三边周界风风量较小，既起到冷却喷嘴的作用，又不影响煤粉的着火与稳燃。而且背火侧大的周界风增加了一次风射流的刚性，同时也在水冷壁附近形成富氧区，有利于防止结渣和高温腐蚀。（4）将顶部燃烬风及中间一层二次风反切12。这种布置方式即保证了燃烧器下部着火区域有一定的旋转“火球”效应，强化着火，加速燃烬，又可减少炉膛出口处气流的“残余旋转”，达到减少炉膛出口左、右侧烟温偏差的目的。同时这种分级送风也有利于降低NOx的生成。（5）二次风喷嘴尾部设计成圆弧面，使喷嘴在上下摆动时，间隙风漏风不会大量增加。（6）摆动机构及其所有连杆布置在燃烧器箱壳外的喷嘴转轴处,在锅炉热态运行时，摆动机构及其所有连杆不存在受热膨胀，减少了卡涩的可能。同时在摆动机构的主动摆臂上装有平衡重锤，用来平衡燃烧器喷嘴的自重，使摆动电动执行器的作用主要只用于克服摆动的磨擦力，少部分兼作燃烧器喷嘴自重的平衡器。4.3燃烧器结构及使用说明4.3.1箱壳燃烧器箱体设计采用Alstom-CE公司传统风箱结构，用隔板将燃烧器风箱隔成多个风室，各风室出口布置喷嘴，入口处布置风门挡板。箱壳的作用主要是将燃烧器的各个喷嘴固定在需要的位置，并将来自大风箱的二次风通过喷嘴送入炉膛。同时，箱壳也是喷嘴摆动机构及摆动电动执行器的固定基座。整个燃烧器与锅炉的连接是通过箱壳与水冷套的连接来实现的，由于水冷壁管温度与箱壳内的热风温度不等，尤其是在升炉和停炉过程中各自的温度变化差异较大，在箱壳与水冷壁之间会产生相对位移，为了避免应力过大，造成水冷壁和箱壳损坏，在风箱中部的高强螺栓起紧固、定位作用，上部与下部的其余连接螺栓并不完全拧紧，保留有1/41/2圈的松驰，且燃烧器法兰上这部分螺栓孔做成腰形孔，可自由膨胀，以吸收箱壳与水冷壁之间因相对位移引起的胀差。为方便工地安装和保证气流进入炉室的角度，将燃烧器和水冷壁的水冷套部分组成一体出厂，在锅炉热态运行时燃烧器和水冷壁一起随炉室向下膨胀。箱壳的分隔板除了用来分隔风室外，部分分隔板还起着连接前后墙与两侧墙刚性梁的作用，这部分的分隔板比其它的厚一倍（20mm），尺寸向外延伸至与刚性梁连接。燃烧器出厂时，这部分隔板上还焊有上、下两组卧式吊梁，其作用仅供运输燃烧器起吊之用，当燃烧器在工地安装就位后，就应按箱壳图纸所示（527-1201-0和527-1202-0中L向）将其割去。如果锅炉点火时仍未割去，不仅切割操作及清除将十分困难，更由于吊梁与箱壳本体的温度相差很大，导致胀差也很大，从而会损坏燃烧器结构，所以必须割去。SOFA燃烧器顶端和底端有槽钢梁和水冷壁上的垂直刚性梁连接，工地安装时注意按图安装到位。箱壳是薄壳结构，壳板厚度仅8mm，为了使其具有足够大的刚性，在风室之间装有斜拉撑。如果箱壳变形将会影响燃烧器的正常运行，所以运行过程中应予足够的关注，经常检查。为了便于维修人员进入箱壳检查，箱壳各风室的侧面设置了检查门。4.3.2 一次风室 本燃烧器一次风采用弯头式水平浓淡分离燃烧技术。一次风室由弯头、一次风管和喷嘴组成。弯头布置于燃烧器入口端，煤粉气流经弯头浓淡分离后进入一次风管，一次风管内布置有一块垂直隔板（#1、#2角）/扭曲板（#3、#4角），保证煤粉气流分为浓、淡气流进入喷嘴。考虑到煤粉气流对粉管的磨损，弯头及一次风管均采用内贴耐磨陶瓷。煤粉喷嘴采用耐热铸钢制造，煤粉喷嘴用销轴和紧固件与一次风管及密封套先组装成一体后，再在厂内整体装入箱壳，此时煤粉喷嘴侧部的U型块已卡住摆动机构的摆动销轴。由于煤粉喷嘴易烧坏、磨损及开裂，检修时，先松掉一次风管与箱壳前板相连的紧固件，即可将一次风管与喷嘴整体抽出。检修后回位时，一定要将煤粉喷嘴侧部的U型块卡住摆动机构的摆动销轴，然后将一次风管调平后拧紧箱壳前板螺栓，具体见图527-1205-0和527-1206-0。4.3.3 二次风室 图2已示出主燃烧器各风室及其代号，除了A、B、C、D、E层为一次风室（煤粉风室）外，其余AA、AB1、AB2、BC1、BC2、CD1、CD2、DE1、DE2、EE1、EE2层均为二次风室，其中AA、BC2、DE2层为油枪层，CD2、EE1、EE2层顺时针反切12,在炉内形成与主气流相反的切圆，起到减轻和消除炉膛出口烟气残余旋转的作用，从而减少左右侧烟温偏差。SOFA燃烧器设计有三层二次风，此三层二次风可同时垂直、水平摆动，垂直摆动用于调整再热汽温和NOx的生成量，水平摆动用于调整炉膛出口烟温偏差。要注意的是SOFA燃烧器喷嘴的摆动次序是先垂直摆动，后水平摆动。从箱壳侧面的检查门进入二次风室，可对二次风室内的导向板进行检修。二次风室喷口的更换直接在炉膛内部进行，一侧的销轴(图号527-1207-6）可直接取下，靠摆动机构一侧需先将定位箍（图号507-1213-1-1）割下，再从炉外拔出轴（图号507-1213-1-11）即可更换喷口。具体见图527-1207-0， 527-1208-0和507-1213-1-0。4.3.4 二次风挡板 本燃烧装置的每个风室都配有各自的风门挡板，并由单独的电动执行器带动，按照机炉协调控制系统（DCS）和炉膛安全监视系统（FSSS）的指令进行操作。电动执行机构每角19台，四个角共有76台，每个执行机构可单独控制，但在一般情况下，同一层四组燃烧器的风门挡板应同步动作。 风门挡板的结构为双挡板对称布置，全闭状态下挡板呈15倾斜，故从全关到全开的转角为75。由于每根挡板的转轴不处于挡板的中心，两侧所受风压构成非平衡结构，当炉膛负压大时，有利于挡板的打开；反之，炉膛呈正压状态时，使挡板趋向于关闭，因而这种结构对稳定炉膛负压有利。 当风门全关时，挡板仍留有10%左右的流通空隙，这是为了避免挡板全关时燃烧器喷嘴没有风冷却，导致过热而被烧坏，所以是正常的保护措施，不应被视为“设计或制造缺陷”而将空隙堵住。 二次风门挡板动作是否正常，直接关系到锅炉能否正常运行，因此锅炉安装完毕或每次检修之后，应将炉膛两侧的大风箱内部清理干净，不允许留有碎铁杂物，以免吹入挡板和喷嘴处，造成卡涩。此外，还应检查挡板的实际开度与外部的刻度指示是否一致，动作是否灵活。如挡板动作失灵，应查明原因，是执行器的问题还是挡板本身的问题，同时必须将问题解决，使挡板恢复动作灵活。 二次风门挡板的控制作为锅炉协调控制和炉膛安全监视系统的一部分，它的控制原则见二次风门挡板的控制原则汇总表。 运行中调节参见图2（该图是理论状况，热态运行可适当变化）。从图中可见：a.当锅炉负荷75%BMCR工况时，应逐步开大EE2层顶部风及SOFA风。b.当锅炉负荷50%BMCR工况时，应逐步开大周界风风量，当达到80%BMCR工况时，周界风就应开到最大。c.大风箱与炉膛出口烟气之间压差P，在锅炉负荷40%BMCR时，随负荷变化，P相应增加。4.3.5 喷嘴摆动机构 本燃烧装置的摆动机构全部布置在箱壳外，消除了因连杆、销子和轴等零件受热膨胀或变形而卡涩的可能，同时摆动机构的转轴与喷嘴直接连接，也减少了中间环节，使其可灵活摆动的可靠性更高。 主燃烧器的摆动机构：每角由一台电动执行器驱动主动连杆，主动连杆与四个主动摆臂相连，每个主动摆臂又通过小连杆与相邻的从动摆臂相连，通过每个从动摆臂的转动带动每个喷嘴（不含等离子点火燃烧器喷嘴）的摆动。一次风喷嘴和二次风喷嘴的摆动同步进行，但角度不同，一次风喷口上下摆动202，二次风喷口上下摆动302。在一般情况下，同一台锅炉的四组燃烧装置的摆动机构应同步动作，摆动的方向、角度一致。SOFA燃烧器的摆动机构：SOFA燃烧器的垂直摆动机构与主燃烧器类似，只是喷嘴摆动角度为222。另外，SOFA燃烧器增加了水平摆动机构，由手动摆动装置带动水平连杆，再带动喷嘴151。SOFA燃烧器的喷嘴设计有垂直转轴和水平转轴，保证喷嘴能同时垂直、水平摆动。但要注意的是，由于结构上的原因，SOFA燃烧器的喷嘴摆动次序要遵从先垂直后水平的原则，若喷口已水平摆动，再需要垂直摆动时，须回位后再垂直摆动。 为了能使喷嘴长期保持正常摆动，燃烧器在现场安装过程中，必须进行下列冷态调整与试摆动： A、按下述步骤重新调整各喷嘴的实际角度 a、通过调节主动连杆上的调节螺母，将各主动摆臂及指针都调至0，并使喷嘴都处于水平位置（01），再旋紧紧固螺母，插上插销使主动摆臂固定。 b、检查炉内有无喷嘴卡住现象或影响喷嘴摆动的其它原因，如有无碎铁杂物的存在。 B、装上平衡重锤，用手拉葫芦进行上下全行程摆动三次以上，须随时检查并分析有无产生卡涩的可能，有问题须及时解决。 C、安装电动执行器时，首先须保持执行器摇臂的水平位置与喷嘴水平位置(0）正确对应，不允许从行程的起点或终点开始此项工作。 D、用电动执行器进行冷态全行程摆动试验十次，并记录电动执行器需要的最大摆动角度（参考值：主燃烧器为42，SOFA燃烧器为37）。燃烧器每次检修以后，也应参照上述步骤调整喷嘴的实际角度，并进行冷态试摆。 E、在锅炉热态运行时，注意摆动系统不允许长时间停在同一位置，尤其不允许长时间停在同一向下的角度，每班至少应人为地摆动12次。在正常情况下，燃烧器喷嘴摆动的控制应接入DCS系统，如果DCS系统未投或摆动控制从DCS暂时解列，为保证摆动机构能维持正常的工作，每天需定时由人工操作缓慢地摆动数次。4.3.6 外护板与护板框架为方便检修，在燃烧器箱壳上侧边的检查门和一次风喷管都用螺栓与箱壳相连。上述两处厂内已敷有120130mm厚的岩棉保温层，保温层固定在外护板上，外护板用螺栓与护板框架相连。在打开检查门或拆卸一次风喷管前，须先将其外护板及保温层拆下。由于外护板的温度接近环境温度，故它与护板框架及箱壳之间存在胀差。燃烧器检修维护时必须注意这一点，避免因胀差得不到补偿而损坏设备。故外护板与壳体之间的连接可以相对移动，一方面，热态运行时可以解决壳体与护板之间的膨胀差；另一方面，工地检修壳体内的零件时，方便拆卸。外护板上的保温岩棉注意防雨水或损坏，否则会影响保温效果。4.4点火系统主燃烧器最下层一次风采用少油点火燃烧器，采用此燃烧器可满足升负荷的需要，锅炉正常运行时此燃烧器可作为主燃烧器使用。锅炉的点火及启动过程详见少油点火燃烧器说明书。燃烧器设有备用的轻油点火设备，点火为二级点火，即高能点火器点燃轻柴油、轻柴油点燃煤粉。采用12套组合式点火装置（包括油枪及其伸缩装置，高能点火器及其伸缩装置），单只油枪出力为1.2t/h，油压2.5MPa，总出力14.4t/h，可满足锅炉20%BMCR负荷。组合式点火装置采用挠性结构，分别布置在自下而上的第1、7、13层喷口中，可随燃烧器喷嘴上、下摆动。油点火装置采用气动进退装置，要求气压0.450.6MPa，停用时点火装置应退出400mm，以防烧坏。4.5燃烧器设计参数 燃烧器设计参数见下表。 设计煤种 BMCR工况 项目 风次风比()风速 (m/s)风温()阻力(Pa)一次风21.830.2701300SOFA风17.5483321280二次风55.7483321280漏风520校核煤种 BMCR工况 项目 风次风比()风速 (m/s)风温()阻力(Pa)一次风26.229.7701440SOFA风16.446.43331200二次风52.446.43331200漏风520 5. 燃烧器其它安装注意事项（1） 由于燃烧器体积大，又是薄壳结构，容易被碰坏，故在安装前必须对安装步骤做好周密考虑，避免因次序不当，使燃烧器无法到位，或因起吊不妥等原因造成损坏。（2） 安装应按燃烧器设计图纸及图纸上的附注要求进行安装。（3） 燃烧器起吊只能使用箱壳顶架上的吊耳板和两组水平吊梁，不得用钢丝绳或链条吊在燃烧器其它部位。（4） 燃烧器区域水冷壁与上下部分的水冷壁相焊前，应注意校正各燃烧器的标高和切圆大小。（5） 燃烧器上各拉板与刚性梁应连接好。 (6) 燃烧器就位后，就应按箱壳图纸所示（527-1201-0和527-1202-0中L向）将水平吊梁割去，并修正加强板，注意不得割坏刚性梁本体。 (7) 二次风门内侧的上下封