660MW超临界锅炉燃烧器的设计.pdf

第 1 期 2 0 1 1 年 1月 锅炉制造 B0I L ER MANUF ACTURI NG No ． 1 J a n． 2 0 1 1 文章编 号 C N 2 31 2 4 9 f 2 0 1 1 o l～ 0 0 1 8 0 3 6 6 0 MW 超 临界锅炉燃烧器 的设计 刘建 华 哈 尔滨锅炉厂有限责任公 司 ， 黑龙 江 哈 尔滨 1 5 0 0 4 6 摘要 对 于超临界墙式 切圆燃烧大风 箱结构 锅炉 ， 燃烧 器采用 拉开式 布置方式 ， 同时采 用水平 浓淡燃烧 技 术 ， 实现 了分级燃烧 ， 从而使锅炉的负荷适 应能力增 强、 能 有效控 制 N O X的生成 ， 对环保 有利 。本 文就某 台 6 6 0 M W 超临界锅炉燃烧器的设计方案、 布置做了简要概述。 关键词 超临界锅炉； 燃烧器； 水平浓淡燃烧； 燃尽风 ； 低 N O X燃烧 中图分类号 T K 2 2 3 文献标识码 A De s i g n Fo r Co a l Bur n e r Of 6 6 0 M W Bo i l e r W i t h S u p e r c r i t i c a l S p i r a l W a t e r wa l l L i u J i a n h u a Ha r b i n B o i l e r C o ． L t d ．， Ha r b i n 1 5 0 0 4 6， C h i n a Ab s t r a c t Fo r 6 6 0MW b o i l e r wi t h s u p e r c r i t i c a l s p i r a l wa t e r wa l l ，a r r a n g e me n t f o r c o a l b ur n e r a d o p t s e pa r a t e d i s p o s a l ，a t t h e s a n e t i me ，u s i n g l e v e l s h a d e b u r ni n g t e c h ni c，ma k e c l a s s i fi c a t i o n c o mbu s t i o n c o me t r u e． T he r e b y i mp r o v e c a p a b i l i t y o f b o i l e r c h a r g e ．，c o n t r o l NOX ，To be b e n e fi c i a l t o c i r - c u ms t a n c e ． t h e d e s i g n a n d a r r a ng e me n t f o r s o me o n e c o a l b u r n e r o f 6 6 0MW b o i l e r wi t h s u p e r c r i t i c a l s p i r a l wa t e r wa l l a r e i n t r o d uc e d i n t h i s p a p e r ． Ke y wor ds s u p e r c r i t i c a l b o i l e r； c o a l b ur n e r ； l e v e l s h a d e b ur n i n g t e c h n i c； l o we r NOX c o mb u s t i o n 0 引 言 2 0 0 9年 9月 ， 哈锅为某 电厂设计制造了两 台 6 6万超 临界 锅炉 。此炉 型为 哈锅 自主开发 的新 型 产品。其主要特点之一就是使用哈尔滨锅炉厂有 限责任公司自主研发的螺旋管圈墙式切 网燃烧大 风箱结构 ， 采用 了水平浓淡燃烧器， 分级燃烧， 以及 拉开式燃烬风 S O F A 的低 N O x技术。具有可调 节性强、 负荷适应范围大、 有效控制 N O X等特点 。 1 锅炉简介 锅 炉 为超 临界参 数 变 压运 行 直 流 锅炉 ， 锅 炉 为单 炉膛 、 一次 中间再热、 兀 型布置。炉膛下部 采用螺旋管圈膜式水冷壁 ， 上部采用直管膜式水 冷壁 。螺旋管圈膜式水冷壁 同直管膜式水冷壁通 过中问环形集箱相连。锅炉设计煤种为烟煤 ， 煤 质资料见表 1 所示 。 锅炉主要设计参数如下 额定蒸发量 2 2 1 0 t ／ h 过热 蒸汽 压力 2 5 ． 4 MP a a 过热蒸汽温度 5 7 1 q C 再热蒸汽压力 人 V I ／ 出口 4 ． 5 7 3 ／ 4 ． 4 5 3 M P a a 再热蒸汽温度 人 V I ／ 出口3 1 9 ／ 5 6 9 o C 锅炉热效率 9 3 ． 5 ％ 收稿 日期 2 0 1 01 01 5 作者简介 刘建华 1 9 7 7一 ， 女 ， 工程师， 2 0 0 1年毕业于长沙电力学院热能动力工程 专业 ， 从事锅炉设计工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1期 刘建华 6 6 0 MW超临界锅炉燃烧器的设计 1 9 炉膛 出 口烟气 温度 1 0 0 0℃ 表 1 设计煤 种特性 2 燃烧器 的设计 2 ． 1 燃烧器的设计参数 燃烧器的设计参数如表 2所示。 表 2 锅炉最大 连续负荷 MC R 时燃烧器 的主要设计参数 2 ． 2燃烧器的布置 燃烧器共 分为 3组 ， 从 上到 下依 次为 S O F A 燃烧器、 上部煤粉燃烧器、 下部煤粉燃烧器 。其 中 上 、 下部煤粉燃烧器 为主燃烧器 ， 布置 于四面墙 上 ， 在炉 内形成一个大 的切 圆。主燃烧器共 6层 煤粉喷口， 每层与 1台磨煤机相配 ， 主燃烧器采用 低 N O X的水平浓淡煤粉燃烧器 ， 每只煤粉喷嘴 中 间设有隔板 ， 以增强煤粉射流刚性 。在主燃烧 器 的上方 的二次 风 喷 口可 作 为 O F A 喷嘴 ， 在 距 上层 煤粉喷嘴上方约 5 m处有 四层附加燃尽风 S O F A 喷嘴 ， 这就是 S O F A燃烧器 ， 它布置 于四个 角上 ， S O F A燃烧器出 口射流 中心线 和水冷壁 中心线的 夹角分别为 4 2 。 和 4 8 。 ， 形成两个小 的切圆。为了 削弱炉膛出口烟气的旋转强度 ， 减小燃烧引起 的炉 膛出口烟温偏差， S O F A燃烧器可进行 1 2 。 的水平 摆动。S O F A燃烧器的作用是补充燃料后期燃烧所 需要的空气 ， 调节火焰 中心， 以达到降低炉 内温度 水平 ， 抑制 N O X生成的 目的 ， 从而也就实现 了垂 直方 向上 的分级燃 烧。此 S O F A燃 尽风 与 O F A 风一起构成低 N O X燃烧 系统 。煤粉燃烧器平面 图见 图 1所示 ， S O F A燃烧器平面图见图 2所示。 图 1 煤粉燃烧器 平面图 燃尽 风操作 空间 图 2 S O F A燃烧器 平面图 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 锅炉制造 第 2 2 5期 2 ． 3 水平 浓淡燃 烧技 术的应 用 本工程煤粉燃烧器为水平浓淡燃烧器 ， 其工 作原理是 风粉混合物经过煤粉喷嘴体 内的百叶 窗分离后 ， 形成了浓相煤粉气流和淡相煤粉气流 ， 在燃烧器喷 口内设置有波形钝体 ， 该钝体与喷嘴 体内导向板一起使浓 、 淡相煤粉气流一直保持到 燃 烧器 出 口。浓 相 气 流 的 煤 粉 浓 度 高 着 火 特 性 好 ， 即使在低负荷情况下 ， 浓相气流的风煤比仍 町 保持在较合适的范围内， 使着火特性不会 明显恶 化 。钝体形成的高温烟气回流区又充分为煤粉着 火提供了热源 ， 这两者 的结合为低负荷稳燃提供 了保证 。与浓相气流相 比， 淡相气流在背火侧 ， 通 过合理 的配风使浓淡两相气流及时合理 的燃烧 ， 从而实现 了浓淡 的水平分级燃烧。能有 效抑制 N O X排放 ， 保证锅炉效率。 3 结束语 既有垂直分级燃烧又有水平分级燃烧的螺旋 管圈墙式切圆超I 临界锅炉是哈锅拥有 自主知识产 权的产品， 此产 品具有负荷适应能力强、 可调性 强、 低 N O X等特点 ， 经过对多 台已经投运 的这种 锅炉的性能考核 ， 锅炉的各项指标均达到或超过 了设计要求 ， 用户非常满意。 [ 上接第 1 7页] 3 回路 的相互影响 一 些 回路间会相互影响。有两个主要的相互 影响， 一个是贮水箱水位／ 循环流量控制和给水流 量控制之间， 另一个是燃料和焓的控制之间。这 些过程的相互影响通过过程解耦 的前馈作用而减 到最小 。 3 ． 1 贮 水箱水 位／ 循 环流量 控制 和给水 控制 之 间 的 影响 如果负荷是稳定的而贮水箱水位增加 出现 了 一 个潜在的问题 ， 控制系统将增大循环流量 ， 这 由 流量 控制 系统看 到 ， 给水 泵 的流量减 少 ， 这 又会增 加蒸汽量 ， 贮水箱水位降低 ， 所以循环流量降低 ， 这又从给水流量控制系统看到 ， 从给水泵来的给 水增加， 而后蒸汽产量降低 ， 贮水箱水位增高， 循 环流量 增加 。 3 ． 2 燃 料和焓 控 制回路之 间的影 响 燃料和给水控制系统是紧密联系 的， 无论是 改变燃料量还是给水流量都会 同时影 响到负荷 蒸汽压力 和水冷壁出 口的焓值 ， 除非采取预防 措施 去避免 回路 间 的影 响 。考 虑在稳 定状 态下运 行 ， 随后出现一个引起出口蒸汽压力降低的扰动 ， 锅炉 主控通 过增 加燃 料 量 校 正 ， 这也 增 加 了蒸 发 回路的吸热 ， 分离器出 口的焓增加 ， 这也提高了汽 温， 导致更多的喷水 ， 直到 △ T回路去增加给水流 量 ， 水冷壁出口的焓值又 回到了设定值 。控制 回 路先取这个扰动并增加给水流量去维持水冷壁出 口正确的焓值 ， 前馈信号是 由二 阶 或 三阶 指 数 ， 去模拟炉膛的热传递。 同样如果分离器出 口的焓值 降低 ， 焓 的回路 应减少给水流量 ， 并且在汽温开始下降时减温水 量也减少 ， 这将导致负荷降低 ， 汽机调门将开启去 增加蒸汽流量 ， 但锅炉压力随之下降， 一旦锅炉压 力开始下降和锅炉主控制器反馈响应去增加燃烧 率 ， 控制系统先取这个扰动并随着焓值控制器减 少给水流量， 负荷的前馈信号去增加燃烧率 ， 负荷 信号可以要求二阶或三 阶滞后 。通过控制的优 化 ， 在 锅炉压 力 没有任 何扰 动时 ， 焓 的设 定值 可改 变 1 0 0 k J ／ k g 。 4 结 论 目前我 国超临界直流锅炉 大批 投入商业运 行 ， 机组运行稳定 ， 各种参数 、 性能指标均能达到 设计要求。根据电厂实际的运行经验 ， 在后期的 改进型设计 中采用单只大溢流 阀， 在贮水箱水位 6 7 0 0 m m与贮水箱压力 1 7 MP a的条件下开 启 ， 如果贮水箱压力高于 2 0 MP a ， 则该阀始终 关 闭。另外有些电厂 由于启动循环泵故 障， 采用无 启 动循 环泵 开始 排放 的特 殊 启 动方 式 开 机 ， 也取 得 了一定 的成 功经验 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m