鍋爐爐膛出口煙溫偏差處理實(shí)例

鍋爐爐膛出口煙溫偏差處理實(shí)例【摘要】煤粉爐爐膛出口煙溫偏大現(xiàn)狀介紹，通過(guò)理論、實(shí)驗(yàn)分析，得出四角切圓燃燒爐膛出口氣流的殘余旋轉(zhuǎn)，是形成爐膛出口和水平煙道兩側(cè)煙溫偏差的主要原因。提出采用將部分燃燒器配風(fēng)反切，來(lái)消弱爐膛出口殘余旋轉(zhuǎn)。綜合考慮鍋爐燃燒器的運(yùn)行特點(diǎn)，確定了燃燒器上層二次風(fēng)反切改造方案。改造后運(yùn)行實(shí)踐證明，合理的二次風(fēng)反切角度，可有效地抑制和削弱爐膛出口的煙速和煙溫偏差，且燃燒器上擺一定角度有利于減小爐膛出口的煙溫偏差，緩解了高溫受熱面的熱偏差情況，保證了鍋爐設(shè)備的安全運(yùn)行，為同類(lèi)型鍋爐的改造提供了參考。【關(guān)鍵詞】鍋爐；燃燒器；煙溫偏差；原因分析；二次風(fēng)反切1前言大型四角切圓燃燒煤粉鍋爐具有火焰充滿度高，風(fēng)粉混合強(qiáng)烈，有利于煤粉燃盡，火焰溫度與熱流密度較均勻等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際運(yùn)行中也出現(xiàn)不少問(wèn)題。大唐河北馬頭發(fā)電公司#8機(jī)組鍋爐為東方鍋爐廠設(shè)計(jì)制造的DG670-13.7-8型鍋爐，系超高壓中間再熱、單汽包自然循環(huán)、固態(tài)排渣煤粉爐，單爐膛布置，平衡通風(fēng)。該鍋爐燃燒器采用直流式煤粉燃燒器，熱風(fēng)送粉四角布置，其#1、#3角對(duì)沖，#2、#4角對(duì)沖，形成＜p736mm的逆向假想切圓。2原因分析2.1理論分析在四角切向燃煤鍋爐中，由于煙氣作螺旋上升運(yùn)動(dòng)，當(dāng)煙氣到達(dá)折煙角時(shí)，仍然存在相當(dāng)大的殘余旋轉(zhuǎn)，造成水平煙道區(qū)出現(xiàn)相當(dāng)大的氣流不均勻，從而產(chǎn)生煙溫偏差。隨著鍋爐容量的增加，爐膛出口殘余旋轉(zhuǎn)氣流也將增加。燃燒器噴嘴出口氣流幾何軸線切于爐膛中心的假想圓，造成氣流在爐膛內(nèi)強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)。爐膛四周是強(qiáng)烈的螺旋上升氣流，在中心則是速度很低的微風(fēng)區(qū)，各股射流相互影響，形成一個(gè)強(qiáng)烈的爐內(nèi)旋渦，實(shí)際的切圓直徑變大。2.2試驗(yàn)分析為了摸清#8鍋爐爐膛內(nèi)的動(dòng)力場(chǎng)特性和燃燒工況，馬頭發(fā)電公司分別進(jìn)行了鍋爐動(dòng)力場(chǎng)冷模試驗(yàn)和熱態(tài)燃燒測(cè)試：通過(guò)冷模試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)的切圓直徑約為7800mm，是假想切圓直徑的十倍左右，切圓基本位于爐膛中心。一、二次風(fēng)射流在距燃燒器噴嘴2000mm左右處開(kāi)始混合，對(duì)燃燒器噴嘴附近著火段的影響很小。從爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)的測(cè)試結(jié)果來(lái)看，切圓位于爐膛中部，氣流在爐內(nèi)的充滿度比較好，在爐膛燃燒器區(qū)域不存在氣流偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)鍋爐熱態(tài)運(yùn)行中的煙溫、壁溫進(jìn)行測(cè)試，分析、對(duì)比了左右兩側(cè)的煙溫和壁溫，測(cè)試結(jié)果顯示水平煙道內(nèi)右側(cè)煙溫均高于左側(cè)約100°C；從鍋爐工質(zhì)側(cè)來(lái)看，主汽減溫水量左、右兩側(cè)互有高低，再熱減溫水量左側(cè)小于右側(cè)，從再熱汽溫和再熱蒸汽減溫用水情況看，如果左、右兩側(cè)蒸汽流量完全相同，也說(shuō)明右側(cè)煙溫比左側(cè)偏高，說(shuō)明在鍋爐實(shí)際運(yùn)行中爐膛燃燒器上部區(qū)域存在著較強(qiáng)的煙氣偏差。3改造方案3.1反切風(fēng)方案消弱爐膛出口殘余旋轉(zhuǎn)較為有效的方法是采用將部分燃燒器配風(fēng)反切，特別是對(duì)于已投運(yùn)的鍋爐機(jī)組，可以在鍋爐設(shè)備改造量較小的情況下達(dá)到理想的效果。采用反切風(fēng)的方法削弱爐膛出口氣流的旋轉(zhuǎn)殘余，降低水平煙道內(nèi)左右側(cè)煙氣偏差時(shí)，可供選擇的方案一般有如下幾類(lèi)：部分一次風(fēng)反切，其余二、三次風(fēng)正切；部分二次風(fēng)反切，其余一、二、三次風(fēng)正切；三次風(fēng)反切。無(wú)論采取何種反切方案，包括反切噴口位置、層數(shù)、反切動(dòng)量和角度等參數(shù)的確定應(yīng)考慮以下原則：有效減弱爐膛出口旋轉(zhuǎn)殘余；考慮爐內(nèi)氣流混合強(qiáng)度和對(duì)飛灰混合物損失及爐膛出口煙溫的影響；考慮對(duì)爐內(nèi)結(jié)渣的影響。3.2上二次風(fēng)反切角度計(jì)算在馬頭發(fā)電公司DG670-13.7-8型鍋爐燃燒器改造中采用了美國(guó)ABB-CE公司的爐內(nèi)旋流數(shù)Sw計(jì)算公式來(lái)計(jì)算反切風(fēng)角，ABB-CE公司認(rèn)為：采用四角切向燃燒技術(shù)的鍋爐，可以將其爐膛看成一個(gè)大型的旋流燃燒器，其旋流數(shù)Sw的數(shù)學(xué)定義式就是氣流相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)動(dòng)量矩M與氣流的軸向動(dòng)量K及定性尺寸RH的乘積的比值，這與我們所熟悉的旋流燃燒器的旋流強(qiáng)度n的定義式是一致的。3.3改造后試驗(yàn)情況在2009年3月機(jī)組狀態(tài)檢修投運(yùn)后，進(jìn)行了燃燒器改造后的性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，燃燒器進(jìn)行上層二次風(fēng)反切改造后水平煙道左、右兩側(cè)煙溫在高過(guò)前偏差由改造前的102°C降低至38.7°C(平均值)，高過(guò)后(高再前)偏差由改造前的86C降低至35C(平均值)；各高溫受熱面管的最大壁溫值較改造前也都有了明顯降低?？梢?jiàn)對(duì)DG670-13.7-8型鍋爐進(jìn)行燃燒器上層二次風(fēng)反切的改造消弱了煙氣流的旋流強(qiáng)度，減輕了水平煙道中煙氣流場(chǎng)的偏置，使?fàn)t膛出口和各對(duì)流受熱面前的煙溫偏差問(wèn)題得到了改善，各高溫受熱面的壁溫偏差都有明顯降低。4結(jié)論四角切向燃燒鍋爐由于爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)氣流在爐膛出口處存在殘余旋轉(zhuǎn)，在水平煙道內(nèi)存在左、右兩側(cè)煙溫偏差現(xiàn)象。對(duì)于四角切向燃燒鍋爐，采用部分二次風(fēng)反切技術(shù)可以對(duì)削弱爐膛出口殘余旋轉(zhuǎn)、降低汽溫和壁溫偏差以及消除不安全因素起到了一定的作用，收到了較好的效果。采用反切風(fēng)技術(shù)雖然可以取得較好的煙氣消偏效果，但由于爐內(nèi)氣流的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度將減弱，火焰中心將會(huì)上移，飛灰可燃物及爐膛出口煙溫將會(huì)明顯增加，因此在采用反切風(fēng)技術(shù)時(shí)必須結(jié)合燃用煤種及燃燒結(jié)構(gòu)等實(shí)際情況，通過(guò)計(jì)算確定反切層、反切角度及反切動(dòng)量等重要參數(shù)。參考文獻(xiàn)：屈衛(wèi)東，李建剛.大型電站