420t/h鍋爐燃燒器適度反切的改造實踐

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tags:    時間:2014-03-11 15:31:16
420t/h鍋爐燃燒器適度反切的改造實踐簡介
     1燃燒設備概況    長興電廠5號爐為上海鍋爐廠20世紀80年代末生……
420t/h鍋爐燃燒器適度反切的改造實踐正文
     1燃燒設備概況
    長興電廠5號爐為上海鍋爐廠20世紀80年代末生產的M417型420 t/h超高壓一次中間再熱單汽包自然循環固態排渣煤粉爐,配用2台DTM320/580鋼球磨,採用中間儲倉式熱風送粉系統。燃燒器為直流式四角切向布置,從上到下布置噴口依次為三、二、二、一、二、一、一、二,其中一、三次風噴口裝設了鋸齒鈍體,其外緣布置了周界風,運行中除三次風和下一、二次風噴嘴傾角為水平外,其餘噴嘴均上擺5°。燃燒器設計參數見表1。


本爐膛寬、深度分別為9.6 m和8.84 m,寬、深比約為1.09∶1.0。爐內形成假象切圓直徑Φ800/Φ200 mm,氣流作俯視逆時針方向旋轉。爐膛容積2176 m3,容積熱負荷設計值521×103 kJ/m3h,爐膛斷面熱負荷為13.36×106 kJ/m2h。

近兩年因供煤條件好轉,燃用煤種基本為高揮發份、高發熱量煤種:Car51%,Aar25%,Vdaf28%,Qnet·ar20 085 kJ/kg。
2改造前存在問題
    鍋爐自1992年10月投產以來,經多年調整及設備改造,鍋爐性能達到了較好水平,但仍存在一些問題,主要有:主汽、再汽溫偏低;爐膛出口存在顯著煙溫偏差。
2.1主蒸汽、再熱蒸汽溫偏低

鍋爐按原蘇聯標準設計選用了較高的爐膛斷面熱負荷,設計煤種為貴州盤江火鋪混洗煤,Car52.88%,Aar28.75%,Vdaf33.14%,Qnet·ar20 465kJ/kg,屬高反應性煤種。由於設計階段考慮到當時燃料市場的供應條件,採用了許多加強燃燒的措施如:下部燃燒器一次風集中布置;燃燒器採用西屋技術,噴嘴出口設置了鋸齒狀鈍體,使噴嘴出口氣流形成強烈迴旋。

運行中由此產生穩定偏下的燃燒中心,並導致汽溫水平不高。
2.2爐膛出口存在顯著煙溫偏差

鍋爐正常運行帶雙制粉系統情況下,對流過熱器后煙溫偏差約70℃,高、低溫再熱器后左右偏差基本20℃。由於煙溫偏差的存在,鍋爐B側主、再汽溫往往只能維持530℃,如停一組或兩組制粉系統,則只能達到518~520℃。而A側主、再汽溫經運行調整,能控制在540℃左右。

汽溫水平較低,同時存在左右汽溫、煙溫偏差,使B側汽溫低的矛盾較為突出。由此運行人員對二次風的經濟合理調整受到了限制,長期保持A
側二次風量大於B側的不均勻狀態,同時出現較長時間的大風量運行,影響鍋爐經濟指標的進一步提高。
3燃燒器技改方案
3.1爐膛出口煙溫偏差存在的必然性

過熱器出口汽溫偏差的主要原因在於爐膛出口煙氣殘餘扭矩的存在。隨著鍋爐容量的增大,鍋爐四角射流動量ρQW相應成比例增加,中心火焰旋轉的切向動量流率矩比鍋爐容量的增長更快。這是因為燃燒所需的風量基本上隨容量成比例增長,而假想切圓半徑隨容量成1/3次方增長。另一方面,爐膛高度(火焰高度方向上的行程)的增長相對較慢。故單位爐膛高度的旋轉動量流率矩隨鍋爐容量的增長而成正比例增長。顯然在爐膛出口處,大容量鍋爐旋轉火焰氣流無論是相對值或是絕對值都將保持著比小容量鍋爐更大的殘餘旋轉動量流率矩,這是鍋爐從小容量向大容量發展中所不可避免的。

因而隨鍋爐容量的增加,四角切圓燃燒鍋爐爐膛出口左右側流場和煙溫偏差就越大。根據國內部分機組的鍋爐運行情況:125 MW機組爐膛出口煙溫差一般為50~60℃;200~300 MW機組為100~120℃;600 MW機組為200℃左右。
3.2國內部分機組採取的對策

為克服爐膛出口煙溫偏差,近年對已投運機組改進燃燒方式一般採取對策為:一、二次風同心反切;上部二次風反切和三次風反切或以上方法的結合。改造實例:

(1)吳涇電廠300 MW為上鍋引進GE公司技術製造,為克服左右煙溫偏差大,燃燒方式採用一、二次風同心反切,主、再汽溫能達到設計值。

(2)鎮海電廠3號爐(200 MW機組)於1999年5月大修時,對燃燒器進行了大的改動:1)一、二次風1、3號角對沖,2、4號角逆時針切圓直徑Φ736mm;2)三次風反切,1、3號角反切圓直徑Φ861mm,2、4號角反切圓直徑Φ446 mm。熱態運行測爐)於2000年大修中為消除高溫腐蝕對燃燒器切圓進行了徹底的改動,對爐膛出口煙溫差的減小有顯著影響。內容為:一次風反切5.1°,二次風切圓不變;中下二次風切圓直徑增大,和原切圓中心線相比正切17°。
3.3 5號爐採用的改進方案

在選擇方案中,考慮到5號爐具有下列一些特點:

(1)保持著國內同類機組一流的鍋爐經濟安全指標,鍋爐效率長期穩定在91.7%以上,超過設計效率91.42%。對燃燒器進行改進,在減小煙溫偏差的同時不希望對經濟指標如飛灰可燃物含量有不利影響,這也是本次5號爐大修改進燃燒器的原則。

(2)鍋爐結焦結渣情況及燃燒器區域高溫腐蝕不嚴重。因此沒有採用如半山發電廠、鎮海發電廠那樣的所有的一次風、二次風噴口參加的燃燒器大改動;而考慮採用三次風反切,存在問題是由於

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