燃烧器调整.ppt

第10节燃烧器的调节及运行方式 一 四角布置直流燃烧器的燃烧调整 600MW机组CE锅炉WR型均等配风直流燃烧器的结构 选用直吹式制粉系统 配置6台HP中速磨 按设计5台磨可保征锅炉最大出力 运行中总有一层燃烧器停用 若停用中间的煤粉喷嘴 相当于使整组燃烧器 分组 若停用上层或下层煤粉喷嘴 相当于减小了整组燃烧器的高宽比 二次风采用了较流行的大风箱供风方式 每角燃烧器的15只喷嘴连接于一个共同的大风箱 风箱内设有15个分隔室与每一喷嘴相通 各分隔室入口均有相应的百叶窗式凋节挡板 可分配每层燃烧器的风量 分隔室入口压力与炉膛压力之差称炉膛 风箱差压 为保证同层喷口的出口流速 动量一致 同层4个角的调节挡板维持同步控制 国产HG670 140 5型分级配风 无烟煤型 直流燃烧器的结构 2燃烧器出口风率 风速的调整 1 一次风率 风速调整因此调整一次风时 除了着火的稳定性之外 还应比较燃烧的经济性 主要是Q4损失的大小 和燃烧的安全性 不结焦 不烧损喷嘴 此外 制粉系统的出力和经济性 一次风机的能耗 输粉的安全性等 也都应作为一次风率是否合宜的判定依据 如图提高一次风速后 煤粉着火点向后推移 煤粉气流的刚性提高 纠正了一次风偏斜气流的贴壁状况 2 辅助风的调整 辅助风是二次风最主要的部分 主要起扰动混合和煤粉着火后补充氧气的作用 其风率和各层之间的分配方式都对燃烧有重要影响 辅助风的风量和风速较一次风要大得多 一般占到二次风总量的60 70 是形成各角燃烧器出口气流总动量的主要部分 辅助风动量与一次风动量之比 二 一次风动量比 是影响炉内空气动力结构的重要指标 二 一次风动量比的合宜值还与炉膛切圆的设计特性有关 辅助风在燃烧器各层之间的分配方式与煤种 燃烧器类型 炉型以及运行条件 如热风温度 制粉系统送粉方式 等有关 很难一概而论 但大致可有如下四种 上 中 下均匀分配 均匀型 上大下小 倒宝塔型 中间小 两头大 缩腰型 和上小下大 正宝塔型 一般来说 倒宝塔型配风对于较差煤种的稳定着火较为有利 采用正宝塔或均匀型的送风方式 则煤粉很快与大量辅助风相混合 及时补充燃烧所需氧气 故适于烟煤的燃烧 当炉内整体气流偏转过大 刷墙 结焦较严重时 有时可以采取缩腰型的配风方式加以改善 3 燃料风的调整 1 周界风的调整 燃料风是在一次风口内或一次风口周圈补入的纯空气 后者称为周界风 前者有夹心风 十字风等几种 图4 19炉膛 风箱差压 p 周界风量 变化对锅炉运行工况的影响 图4 20燃料风控制曲线 图为某电厂600MW机组锅炉对燃料风控制的改进情况 改进的目的是解决结焦和飞灰可燃物偏高的问题 曲线根据燃烧要求改为3组不同的控制曲线 图中CD为中间喷口 BE和AF分别为上 下的两组喷口 燃料风的分配为鼓腰型 在自动投人的情况下 周界风门的开度与燃料量为比例调节 即当负荷降低时 周界风流量随之减小 这一方面可稳定低负荷下的着火 另一方面可使煤粉管内的一次风流量相对增大 防止煤粉管堵塞 当煤种发生变化时 则可通过改变燃料风门的偏置来调整周界风量与二次风量的比例关系 当喷嘴中停止投入煤粉时 周界风保持最小开度用以冷却喷嘴 2 夹心风的调整 为了避免周界风阻碍一次风直接卷吸高温烟气的不利影响 出现了夹心风型燃烧器 夹心风为纯空气 它的风量不大但风速很高 一般大于50m s 其作用不仅可从已着火的煤粉气流中心及时补氧 而且可加强一次风的刚性 减小偏转 夹心风量 速 的大小可通过专有风门进行调节 4 过燃风的调整 国外电站锅炉设计过燃风的目的是为了遏制NOx S03的生成量 国内电厂在对这类燃烧器的使用过程中也同时关心它们的低负荷稳燃性能及调节性能 过燃风的风量调节与锅炉负荷和燃料品质有关 过燃风的投入会使正在燃烧的喷嘴区域供风不足 燃烧不稳定 因此过燃风的挡板开度应随负荷的降低而逐步关小 锅炉燃用较差煤种时 过燃风的风率也应减小 否则 太的过燃风量会使主燃烧区相对缺风 燃烧器区域炉膛温度降低 不利于燃料着火 在燃用低灰熔点的易结焦煤时 过燃风量的影响是双重的 随着过燃风率的增加 强烈燃烧的燃烧器区域的温度降低 这对减轻炉膛结焦是有利的 但由于火焰区域呈较高的还原气氛 又会使灰熔点下降 这对减轻炉膛结焦是不利的 因此 应通过燃烧调整确定较合宜的过燃风门开度 过燃风量的调节必要时也可作为调节过热汽温 再热汽温的一种辅助手段 但火焰中心位置提高后 应注意它对炉膛出口飞灰可燃物的影响 通常会使飞灰可燃物升高 图为某电厂2008t h四角燃烧锅炉过燃风风量控制调整的情况 为减少过燃风量 提高其他诸层投运燃烧器的出口风速 以减缓气流偏斜 将原过燃风风门的控制曲线进行修改 国内一些大机组为解决炉膛出口烟气偏流问题 将过燃风喷口进行反切改造 在这种情况下 过燃风量的调节具备控制过热器或再热器的壁温偏差 防止超温爆管的作用 表4 3过燃风挡板开度影响试验风门开度过燃风过燃风辅助风辅助风其余辅助在热汽温最大管壁管壁温度及参数OA OB FF EF 风 左 右 温度 偏差 工况11000535353515 540 32 57140工况210050535353528 535 36 56120工况3100100424242538 542 31 5596 5 三次风的调节三次风风量一般在20 左右 三次风风速也应控制合适 若三次风风速过低 一般不低于50m s 若运行中三次风风率过大 可采取以下措施 减少制粉系统的漏风 提高磨煤机的入口温度 以减少干燥剂量 开大再循环风门 可在保证最佳通风量的条件下 降低三次风风量 如能保证燃烧稳定 可按一次风比例用乏气送粉 多余的作为三次风送人炉膛 也可降低三次风风量 6 反切风的调整最上层的反切风气流 如有的过燃风 由于其消旋过程发生在主燃烧器区之后 因此对燃烧切圆的影响要小一些 调整时应尽可能使之多分担一些比例而减少较下层反切风的比例 反切风的设置不能不对锅炉的着火稳定性和燃烧经济性产生影响 故就燃烧调整而言 对于反切风的风量 风速的调节应谨慎进行 3 燃烧器倾角的调整调整燃烧器喷口的倾角主要是为了调节汽温 但调整喷口的倾角也往往会在某种程度上影响锅炉的燃烧状况 对于炉内的空气动力场而言 对燃烧器倾角影响最大的莫过于各层燃烧器的摆动不同步 摆动不同步时 无异于同层四角气流配风的严重失调 对同角燃烧器分成两组或三组的锅炉 燃烧器喷口倾角的配合有助于调整燃烧中心的位置和燃烧稳定性 一般来说 适当将上组喷嘴向下摆动 下组喷嘴向上摆动 可收到集中燃烧 提高火焰中心温度的效果 反之 将上组喷嘴向上摆动 下组喷嘴向下摆动 则可分散火焰 降低燃烧器区域的热负荷 4 四角配风均匀性调整与监视 1 四角配风均匀的意义四角配风是否均匀取决于二次风和一次风的均匀性 1号角气流弱时的工况 同层四角的一次风粉是否均匀对于燃烧的稳定性和经济性也是十分重要 所谓一次风粉均匀性包括两个含义 一是同层各角一次风管的风量 风速 均匀 二是同层各燃烧器的风粉成比例 图4 23四角燃烧锅炉过量空气系数分配不均匀度对q4的影响 图4 24中间储仓式制粉系统的煤粉管道布置示意可调节流件 2 一次风箱 3 炉膛 4 给粉混合器 5 煤粉管 2 一次风粉均匀性监督与调整 1 中间储仓式制粉系统 当各管阻力调平之后 只要各管的给粉量相等 则一次风量 风速 也彼此相等 反之 只要各管的一次风量相等 煤粉浓度 给粉量 也是均匀的 一次风速常用一次风速测量装置或者静压 一次风压 进行监视 如果是热风送粉系统 还可借助风粉气流混合前后的温度改变 监视煤粉浓度 图4 25各支管一次风速测点布置 a 动压测点及其位置 b 静压测点及其位置 运行中通过给粉机的操作 维持各管静压在正常波动中心附近 即可认为各管风速 煤粉浓度是均匀的 若某管的静压升高 pi减小 说明该管静压测点以后管路的煤粉浓度增大 风速降低 此时应检查给粉量是否正常 必要时适当降低给粉机转速恢复风速 若静压持续升至与一次风箱风压接近 pi 0 或产生较大波动 则有可能要发生堵管 应关掉相应的给粉机 进行吹管疏通 煤粉仓内的粉位太低时 各给粉机的上方出现落粉漏斗 漏斗的滞粉和突然塌陷就会导致给粉机出现来粉不均的情况 因此 运行中应注意控制粉位不低于最低粉位 2 直吹式制粉系统的风粉均匀性监督与调整 直吹式系统磨煤机各风管的风速偏差 通过调整一次风管节流孔圈孔径 一般均可达到允许的数值 小于5 但各管的煤粉浓度偏差则较难控制 各并列煤粉管中的一次风量与其平均值之比称一次风量不均系数 5 分级配风燃烧器的调节特点分级配风燃烧器用于燃用差煤 其二次风按与一次风喷口的相对位置 分为上上 次上 中二 下二几个部分 上二次风 上上 次上 和中二次风是煤粉燃烧所需氧气和强化混合过程所需气流扰动的主要来源 上二次风通常布置成有5 15 C的下倾角 次上二次风的作用是向煤粉气流补进燃烧初期所需的氧气 其风率的大小与煤质有关 对燃烧性能好的煤种 可适当增大次上二次风量 下二次风的作用 一是组织分段送入空气 保证下层燃烧器的煤粉燃烧 二是托住火焰和从一次风中离析出的煤粉粒子 防止冷灰斗结渣和产生过高的大渣含碳量 中二次风位于集中布置的一次风口中间 它的风量调节对分级配风燃烧器的工作有较大影响 由于它和一次风距离较近 风量过大时影响煤粉的着火 又会使一次风背风面的补气条件变差 促使一次风气流偏转贴墙 图4 26HG670 14 5锅炉二次风调整试验 a 下二次风试验 Vdaf 11 Aad 22 25 w2x 40m s d 中二次风试验 Vdaf 12 14 Aad 21 23 Aad 25 26 二 旋流式燃烧器的燃烧调整 旋流式燃烧器的出口气流结构 回流区的大小 位置 射程的远近 气流扩散角等 是决定其燃烧工况最基本的因素 因此旋流式燃烧器的燃烧调节 最主要的就是出口风速和风率的调节 1 涡壳式 轴向可动叶轮式旋流燃烧器的燃烧调节对于单涡壳燃烧器 如有中心锥结构 可调节中心锥的位置改变一次风速 对于双调风燃烧器 一次风速只能依靠改变一次风量来调节 当一次风量变化时 一次风速成比例改变 二次风的切向速度可以利用风速挡板 舌形挡板 进行调常 当关小风速挡板时 二次风的旋流强度增加 出口轴向速度相对减小 烟气回流区增大 燃烧稳定性提高 但射程的缩短使燃烧的后期混合变差 燃烧可能不安全 运行中对风速挡板的调节以煤质的变化和负荷的高低为主要依据 对挥发分低的煤或者低负荷时 应适当关小风速挡板以提高火焰的根部温度 风速挡板调节后 不仅改变了二次风的速度 而且还改变了二次风风量 因而往往还要调节二次风风量挡板 对于轴向可动叶轮式燃烧器 可通过调节二次风叶轮 轴向旋流叶片 的位置调节回流区的形状 当轴向叶轮推向炉膛方向时 旋转部分的二次风量增多 直流部分的二次风量减少 使总的旋流强度和回流量增大 射程变短 反之亦然 改变二次风风量主要是改变总风量 也可调节二次风的风量挡板 当开大二次风风量挡板时二次风风量增加 改变二次风风量可与改变二次风风速配合进行 也可单独调节 图4 27CF SF低NOx型双调风燃烧器 内 外二次风道均装有调节挡板 二次风总量则由均流孔板外部的可移式套筒挡板控制 内套筒可以通过手动调节机构使锥形头部前后移动 作用是使一次风量与一次风速独立可调 达到控制一次风与二次风的混合时机和火焰形状 内调风挡板的作用是调节燃烧器喉部附近的风粉混合物的扰动度和初次供风量 并与一次风气流共同控制风粉混合物的着火点 外调风挡板把二次风气流分成两路 一路送至内调风挡板 另一路经外二次风通道流向炉膛 该外二次风经外调风挡板时产生旋转 DS型双调风燃烧器 炉内布置与FW公司的相似 不同之处是二次风不用大风箱结构 在前后墙旋流燃烧器区的上方 各布置两层 16只 过燃风喷口 此外 将前 后墙各层燃烧器在高度上相错开一定距离 以均衡火焰至炉膛出口的行程 图4 28德国BABCOCK DS型双调风旋流分级燃烧器 图4 29燃烧器风量 燃烧量调节系统送风机 甲侧 2 联络风门 3 空气预热器 甲侧 4 过燃风流量测量装置 5 过燃风调节总门 6 二次风总门 7 过燃风喷口调节门 8 过燃风喷口 9 煤粉旋流燃烧器 10 外二次风门 11 内二次风门 12 分离器出口节流件 13 燃烧器关断挡板 14 中心风调节门 15 分离器 16 送风机 乙侧 17 层二次风控制挡板 18 层二次风流量测量装置 2 燃烧器配风原则及燃烧调节1 分级配风及燃烧工况双调风燃烧器组织燃烧的基础是分级配风 燃烧器各风量挡板和旋流器的调节 一般是在设备的调试期间进行一次性优化 通过观察着火点位置 火焰形状 燃烧稳定性 测量烟气中CO含量 飞灰中的可燃物含量等 使火焰内部的流动场调到最佳状态 运行中对于燃烧器的控制一般只是通过调节风机动叶安装角来改变进入燃烧器的空气总量 但当煤质特性发生较大变化时就需要重新进行调节 2 一次风速 风率的调整双调风燃烧器的一次风率除影响着火吸热量外 还与旋转的内 外二次风协同作用 共同影响燃烧器出口回流区的大小和一 二次风的混合 例如CF SF型燃烧器 一次风为直流 增加一次风量相当于使出口气流中不旋转部分的比例增加 回流区变弱 显然这不利于劣质煤的着火 一次风率的适宜与否应以燃烧稳定性和燃烧损失的大小为判定的依据 如果采用制粉系统干燥剂为一次风时 最佳的一次风量尚应根据燃烧情况以及制粉系统风煤比 出力和经济性综合考虑来确定 图4 31一次风率对燃烧损失的影响 a FW GDV公司1160t h炉双调风燃烧器前墙布置 b B W公司1004t h炉双调风燃烧器前后墙布置 对于直吹式制粉系统 一次风量由制粉系统的旁路风量调节挡板调节 双进双出钢球磨 或由热 冷风门正向联动调节 中速磨 对于中间储仓式系统 一次风量由一次风母管压力调节 不论何种方式 负荷降低时均对应较大的一次风率 这主要是考虑低负荷时煤粉管道堵粉的可能性 而不是燃烧的要求 3 二次风的调整运行中二次风量的调节是借助于炉膛出口过量空气系数 氧量 控制总风量进行的 因此在一次风率确定后 二次风率也基本确定 可见二次风量和二 一次风动量比是不可能在大范围内变化的 但通过过燃风量的调节可以增减二次风量 并且在二次风内部可以调整内 外二次风量的大小 内二次风挡板是改变内 外二次风配比的重要机构 它的开度大小将对燃烧器出口附近回流区的大小和着火区域内的燃料 空气比产生重要影响 因此 它基本上控制着燃料的着火点 在一定的二次风量下 适当开大内二次风挡板 将使旋转的内二次风量增加 所产生的回流区变大且加长 煤粉的着火点变近 但此时应注意煤粉气流的飞边 结焦 当燃用易结焦煤时 可适当关小内二次风挡板 燃烧的峰值温度降低 火焰拉长 外二次风虽也为旋转气流 但它一般只能对内部燃烧区以后的燃烧过程起加强混合 促进燃尽的作用 其对火焰前期燃烧的影响则是通过间接影响内二次风量的方式实现的 单个燃烧器的试验表明 随着外二次风挡板的开大 煤粉的着火点推后 火焰形状由粗而短变为细而长 当外二次风挡板过度开大时 着火点明显变远 着火困难 内二次风风量调节对经济性的影响 FW CF SF型燃烧器外调风开度与飞灰可燃物关系 开度与燃尽不存在简单的线性关系 并且煤质不同和其他初始条件不同 变化规律也不一样 但是在所有试验工况下 调风器开度变化25 飞灰可燃物基本上有 1 的改变 4 中心风和过燃风的调节 中心风是从燃烧器的中心风管内喷出的一股风量不大 约10 的直流风 用于冷却一次风喷口和控制着火点的位置 油枪投入时 则作为根部风 过燃风是两排横置于主燃烧区 所有旋流燃烧器 之上的直流风 其设计风量约为总风量的15 左右 过燃风加入燃烧器的系统 使分级燃烧在更大的空间内实施 其作用与直流燃烧器相同 但旋流燃烧器过燃风口的高度不受大风箱的限制 故它与主燃烧区拉开了距离 实现上述意图的条件比直流燃烧器更好 每排过燃风口均有挡板控制 不仅可控制NOx的排放 也可调整炉膛温度和火焰中心位置 并且对煤粉的燃尽也会发生影响 图4 36过燃风挡板开度与负荷关系 过燃风在锅炉负荷小于50 时是不投入的 50 负荷以后 随着负荷的升高 下层挡板线性开大 待升至75 负荷时全开 上层挡板从75 负荷开启 至100 负荷时亦全开 实现高负荷下的分级燃烧 旋流燃烧器的布置方式也对优化调整有一定影响 若为前墙布置 由于整个炉膛内火焰的扰动较小 一 二次风的后期混合较差 炉前的死滞漩涡区大 充满度不好 因此运行中气流射程的控制十分重要 若为两面墙对冲布置 则必须注意燃烧器和风量的对称性 否则 炉内火焰将偏向一侧炉墙 有可能引起结焦 三 W型火焰燃烧锅炉燃烧器的调节 1 燃烧系统与风量调节 在冷灰斗和侧墙底部开有一些小的 屏幕 式边界风口 可防止结焦和下炉膛水冷壁腐蚀 屏幕 式边界风的风量由G挡板控制 2 炉内空气对力场的要求 1 在各种负荷下 维持燃烧中心在下炉膛内 而不应当漂移到拱上区 2 前 后墙的二 一次风总动量应彼此相等 避免出现一侧过强而另一侧过弱 3 W型火焰燃烧锅炉的特点是炉膛较矮而炉宽较大 因此要求沿炉膛宽度风 粉应均匀 燃烧出力均匀 避免烟气偏流 过热器超温和增加燃烧损失 但低负荷时可适当集中火嘴在中部 以维持高温 3 一次风的调节一次风中的煤粉浓缩和出口回流是稳定无烟煤燃烧最有效的措施 燃烧器通过乏气挡板调节主火嘴煤粉浓度和风速 而通过消旋装置调节出口的气流旋转 开大乏气挡板时 煤粉气流速度减小 煤粉浓度升高 可使煤粉气流的着火位置提前 4 二次风的调节 1 拱上二次风的调节 拱上风由A B C三个挡板控制 A挡板用来控制乏气喷口的周界风 B挡板用来控制主一次风喷口的周界风 C挡板控制拱上油枪环形二次风 一旦油枪停运 即应立即全关C挡板 2 拱下二次风的调节 拱下二次风的大小通过拱上 拱下二次风动量