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第 3期 2 0 l 3年 5月 锅炉制造 B0I L ER MANUFAC TURI NG NO ． 3 Ma v ． 2 0l 3 文章 编号 C N 2 31 2 4 9 2 0 1 3 0 3 0 0 2 0 0 4 6 6 0 M W超临界塔式褐煤锅炉抽取炉烟技术方案探讨 宋 宝军 ， 张晓红 1 ． 哈尔滨锅炉厂有限责任公司， 黑龙江 哈尔滨 1 5 0 0 4 6 ； 2 ． 中机国能电力工程有限公司， 上海 2 0 0 0 6 1 摘要 本文章深入探讨了6 6 0 MW等级超临界塔式锅炉燃用高水分褐煤的几种抽烟方式， 文章针对塔式布 置的锅炉炉膛结构 ， 从炉膛不同位置抽取不同烟温的烟气进行褐煤干燥的可行性及优缺点进行详细比较。 关键词 超临界； 塔式 ； 褐煤锅炉； 风扇磨； 高温炉烟 ； 抽烟口 中图分类号 T K 2 2 3 文献标识 码 A Di s c u s s i o n o n Te c h n i c a l Pr o p o s a l o f Ex t r a c t i n g Hi g h Te mp e r a t u r e Ga s f o r 6 6 0 M W e S u pe r c r i t i c a l To we r Ty p e Li g n i t e fir e d Bo i l e r S o n g B a o j u n ， Z h a n g X i a o h o n g 1 ． H a r b i n B o i l e r C o ． ， L t d ． ， H a r b i n 1 5 0 0 4 6 ， C h i n a ； 2 ． C h i n a S i n o g y E l e c t ri c E n g i n e e ri n g C o ． ， L t d ． ， S h a n g h a i 2 0 0 0 6 1 ， C h i n a Abs t r a c t Th i s a r t i c l e p r e s e n t s s e v e r a l me a ns o f e x t r a c t i n g h i g h t e mp e r a t u r e g a s fl o w u s e d o n h i g h mo i s t u r e l i g ni t e c o a l f i r i n g t o we r t y p e s u p e r c r i t i c a l b o i l e r ， o f whi c h t h e p o s s i b i l i t y a nd c h a r a c t e r s a r e a l s o a n a l y s e d ba s e d o n t h e f u ma c e f r a me o f t o we r t y p e b o i l e r ． Ke y wo r ds s u p e r c r i t i c a l ； t o we r t y p e； l i g n i t efi r e d b o i l e r ； f a n mi l l ； h i g h t e mp e r a t u r e g a s； e x t r a c t i n g d o o r 0 引 言 近几年 ， 随着我国电力市场的高速发展 ， 褐煤 燃烧技术在电力市场中的比例逐年增加 ， 同时超 高水分的褐煤也应用于超 临界 、 超超临界火 电机 组 中。哈锅响应 国家能源政策 的号召， 采用 自主 技术研制开发的 6 6 0 MW 等级超临界塔式褐煤锅 炉， 该锅炉为变压运行螺旋管圈直流炉、 一次再 热 、 采用单炉膛单切圆燃烧方式 、 全钢构架塔式锅 炉 。制粉系统采用风扇磨直吹式 ， 高温炉烟 热 风 冷烟的三介质干燥系统。该炉型的成功应用 在超高水分褐煤干燥方面提供 了一种行之有效的 途径。 1 国内褐煤及褐煤燃烧技术 1 ． 1 国内主要褐煤煤质资料 我国褐煤资源丰富， 分布比较集中， 主要分布 在内蒙古东部和 中部 、 黑龙江北部 、 吉林和辽宁 、 云南 、 新疆等地 区， 其 中内蒙古褐煤储量最高 ， 占 褐煤总储量的 7 7 ％左右。但是 由于地域分布 的 不同以及南北气候 的差异 ， 我国的褐煤煤质特性 变化也 比较 大， 水分 主要分布在 2 5 ％到 4 0 ％左 右 ， 热值从 2 3 5 0 K c a l ／ k g 到 4 0 0 0 K c a l ／ k g 不等 ， 具体煤质特性如表 1所示。 1 ． 2 燃用 褐煤 的燃烧 技术 由于我国的褐煤煤质差异 比较大， 因此对于 褐煤燃烧所采用的技术也是不 同的 ， 目前已经运 行的锅炉燃烧褐煤主要有两种方式 ， 一种为采用 中速磨直吹式的制粉系统 ， 另外一种为采用风扇 磨直吹式的制粉系统 。尽管这两种系统都可以对 褐煤进行干燥 ， 但是其 干燥原理有着本质上的区 别 ， 具体 比较如下表 2所示 。 收稿 日期 2 0 1 21 01 5 作者简 介 宋宝军 1 9 7 7一 男 ， 汉族， 哈尔滨锅 炉厂责任有限公司， 一直从事锅炉设计开发工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3期 宋宝军 6 6 0 MW 超临界塔式褐 煤锅炉抽取炉烟技术方 案探 讨 2 1 干燥介质 选取方面 介质参数 选取方面 对于煤种 适应程度 中速磨干燥剂 以热风为主 ， 而热风来 自于空气 预 热器一次风侧 。 采用热风进行干燥的锅炉 ， 其热风温度的受到锅炉 排烟温度的限制 ， 一般在 3 6 0℃ ～4 0 0℃左右， 因此 热风的份额比较大， 一次风率均在 3 0 ％ ～ 5 0 ％。 热风温度在 4 0 0℃以下， 其适合 于干燥水分较 小 的煤种 ， 一般原煤水分在 2 5～3 5 ％采用热风干燥 是 比较经济 的。 中速磨在整个系统 中的漏风 比较 小 ， 主要考 虑磨 系统漏风方面 煤机 的密封风量和风道部分漏风 ， 占总风量 的比 例 比较小 。 系 统 布 置 方 面 警 篡 风扇磨干燥介质可 以采用高温炉烟 热风 、 高温炉烟 热风 冷 炉烟 、 中温炉烟 热风等 。 热炉烟取 自锅炉炉膛 区域 ， 其烟气温度 比较高 ， 高温炉 烟在 1 2 0 0 ～ 1 0 0 0℃之 间， 中温炉烟也在 7 0 0℃ 左右 ， 其 干燥能力 比较强 ， 对于热风 的需求量 比较小 ， 故一次风率在 2 0 ％左右。 干燥剂 的初 温 比较 高， 均在 5 0 0℃ 以上 ， 适 合于干燥水 分较大 的 煤种 ， 一般原煤水分在 3 5 ％ 以上采用热炉烟干燥是有优势的 。 风扇磨制粉 系统漏风点 多 ， 磨煤机本身有 0 ． 2～0 ． 3的漏风系数 ， 备用磨和检修磨也会产 生漏风 ， 系统管道 也有少 量漏风 ， 一般 总 漏风量 占到总风 量 的 1 0 ％左右 。这部分 漏风没 有换 热 ， 对 锅炉 经济性有影 响。 风扇磨利用 叶轮 的转 动提供煤 粉压头 ， 磨煤机 型号越 大， 提升压 头越小 ， 适合 于按 角进行 布置。 2 塔 式褐煤锅 炉炉膛结构特 点 采用塔式布置的褐煤锅炉 ， 炉膛 中、 下部水冷 壁均采用螺旋管圈 ， 上部水冷壁采用两次上升垂 直管屏 ， 二者之间用过渡集箱连接 。螺旋管 圈的 同一管带 中的各管子以相同方式从下到上绕过炉 膛 的角隅部分和 中间部分 ， 同时螺旋管 圈的旋转 上升方向与燃烧器 的火焰切圆旋转方向相反。 塔式炉下部为炉膛 、 上部为对流竖井 ， 对流受 热面全部布置在对流竖井中 ， 均为水平式受热面。 沿着烟气流动的方 向依次为一级过热器 、 末级过 热器 、 末级再热器 、 二级过热器 、 低温再热器和省 煤器 ， 这些受热面均采用炉内吊挂管进行悬 吊， 悬 吊管最终在一过区域形成一过管屏 。烟气向上流 动 ， 经过受热面吸热后烟气温度逐渐降低 ， 以褐煤 工程为例 ， 其烟气温度分布如表 3所示。 表 3 烟气温度分布 3 塔式炉抽取炉烟方式及优缺点比较 根据塔式锅炉 的结构特点及 烟气分布情况 ， 抽取烟气温度可以在炉膛的不 同位置抽取不 同烟 温下 的烟气。 目前世界上 比较常规的抽烟位置在 屏底 ， 我 国运行的塔式锅炉也在屏底抽取烟温 ， 但 是理论上抽取不 同温度的炉烟可 以在不同的位置 进行抽取。下面以6 6 0 MW 超临界机组燃用锡林 浩特高水分褐煤为例 ， 对不同位置抽取烟温进行 详细的比较 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 2 锅炉制造 总第 2 3 9期 a屏底抽烟 b一过出12 1 抽烟 c 末过 出V I 抽烟d高再 出口抽烟 图 l 不同位置抽取烟气 3 ． 1 屏底 抽取 烟气 如上图 l a所示 ， 烟气从屏底进行抽取 ， 烟气 温度在 1 1 5 0 q C左右， 该抽取方式 已经在 国内运 行 的元 宝 山 2号 6 0 0 Mw 亚 临界 、 九 台 电 厂 6 6 0 MW超临界工程中成 功采用。该布置方式有 以下优缺点 3 ． 1 ． 1 优 点 1 下炉膛出 口抽取 ， 结构布置简单 ； 2 烟气温度 比较高 ， 抽烟 比例 比较小 ， 对于 炉膛动力场影响较小 ； 3 烟气温度 比较高 ， 抽烟管道 口径 比较小 ， 抽烟管道布置简单； 4 屏底位置 ， 离磨煤机 比较近 ， 抽烟管道阻 力较小 ， 对于磨煤机的压头要求小 ； 5 抽烟 口距离磨 煤机近 ， 抽烟 管道荷载轻 ， 节省投资 ； 6 磨煤机干燥 能力强 ， 对于煤 质适应 性强 ， 适合于燃用特高水分的褐煤 。 3 ． 1 ． 2缺 点 抽取烟气温度 比较高 ， 燃用灰熔点温度 比较 低的煤种抽烟 口结焦容易发生。 3 ． 2一过出口抽取烟气 如上图 1 b所示 ， 烟气从一过 出口位置进行抽 取 ， 烟气温度在 1 0 8 0℃左右 ， 该抽取方式与国内 运行的伊敏二期 、 三期烟温 比较接近 ， 该布置方式 有以下优缺点 3 ． 2 ． 1优 点 1 靠近下炉膛 出口， 抽烟位置布置较简单 ； 2 抽取烟气对于后部受热面基本没有影响； 3 抽烟温度 比灰熔点低， 能够有效 防止抽烟 口结焦 ； 4 抽烟温度在 1 0 0 0℃ 以上 ， 抽烟 比例 比较 小 ， 抽烟 口尺寸小 ， 易于布置 ； 5 相 比屏底抽烟 口上移 3 ． 5 m， 对于磨煤机 压头影响不大 ， 荷载增加较小 ； 6 磨煤机干燥能力强 ， 对于煤质适应性强。 3 ． 2 ． 2缺 点 1 布置位置较屏底 困难 ， 抽烟管道布置要考 虑炉外水冷壁 吊挂管的影响 ； 两级受 热面之间抽 烟 口区域需要 留有足够的空间； 2 相对于布置在屏底位置 ， 锅炉燃尽高度降 低了 3 ． 5 m左右 。 3 ． 3 末级过热器出口抽取烟气 如上图 1 c 所示 ， 烟气从末级过热器 出口位置 进行抽取 ， 烟气温度在 9 4 0 c c 左右 ， 相当于在炉膛 出口进行抽取 ， 该布置方式有以下优缺点 3 ． 3 ． 1 优 点 1 在炉膛出 口位置进行抽烟， 抽 烟点负压与 炉膛负压相同， 负压较小 ； 2 抽烟温度低于灰熔点温度 2 0 0 o C以上， 对 于防止抽烟 口结焦是有利的； 3 ． 3 ． 2缺 点 1 0抽烟 比例增加 、 抽烟 口变大、 抽烟管道 口 径变大 ， 抽烟 口区域需要 留有足够的空间； 2 相对于布置在屏底 ， 在保持锅炉燃尽高度 不变的情况下， 锅炉高度增加约 5米左右 ； 3 抽烟 口区域烟气经过受热面的干涉 ， 抽取 烟气后对于受热面的壁温扰动比较明显。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m
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