四角切圆燃烧煤粉炉汽温偏差的分析及调整.docx

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四角切圆燃烧煤粉炉汽温偏差的分析及调整

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摘要：针对某350MW电站四角切圆煤粉炉汽温偏差严重的问题，从燃烧方面进行试验分析和调整，削弱了炉膛出口烟气的残余扭转，进而改善了汽温偏差。试验表明，燃尽风反切角度、二次风配风方式、燃烧器组合方式对汽温偏差有显著影响，其中改变燃尽风反切角度可作为主要的调整手段。

关键词：四角切圆锅炉；残余扭转；汽温偏差；调整

四角切圆燃烧锅炉具有着火稳定性好、炉内热负荷分布较均匀、燃烧效率高以及对煤种和负荷适应性强等优点，已成为我国大容量煤粉锅炉主要燃烧布置方式。但这种锅炉由于炉内旋转上升气流至炉膛出口时，仍存有残余旋转，造成烟气在通流截面分布不均，导致水平烟道中左右侧的烟速和烟温发生偏差，且随着锅炉容量的增加，水平烟道中的速度偏差和温度偏差有增大的趋势，造成过热器、再热器局部超温爆管事故频繁发生，严重威胁锅炉的安全稳定运行。所以，削弱炉膛出口残余旋转，减少水平烟道中烟速偏差和烟温偏差，对锅炉的安全稳定运行有重要意义。

一般认为，削弱炉膛出口残余旋转的主要手段有两种：一是减少旋转动量的生成，从而降低整个炉膛内旋转动量流率矩的水平；二是控制旋转的衰减过程。依据这一思路，本文针对某350MW四角切圆燃烧锅炉汽温偏差问题，从烟气侧着手，经过试验研究分析和燃烧调整，达到减少汽温偏差的目的。

一、研究对象介绍

本文以上海锅炉厂生产的超临界参数、变压直流炉为研究对象。该锅炉的煤粉燃烧器为四角切向燃烧、固定式燃烧器。燃烧器共设置5层煤粉喷嘴，二次风与一次风相间布置，还设有偏置二次风挡板，上方布置3层可水平摆动的SOFA风喷嘴。炉内气流为顺时针旋转。炉膛烟气依次流经分隔屏、后屏、末级再热器、末级过热器、低温再热器和省煤器（以上受热面依次编号为1,2，......,6）。过热器采用2级喷水减温，两级再热器之间设置事故喷水。

该锅炉在运行中，不可避免地出现汽温偏差的现象：分隔屏和后屏出口汽温为右高左低，其后的过热器和再热器均为左高右低。各受热面的壁温分布也是如此，见图1。这种现象与顺时针旋转的炉膛出口烟气的固有特性一致。

从图1可知，高温过热器和高温再热器左侧壁温偏高，这是锅炉安全稳定运行的隐患，容易发生高温爆管。为保证锅炉稳定运行，从烟气侧进行调整，达到降低汽温偏差的目的。

二、试验分析与调整

本文在额定负荷下分别从煤质、燃尽风反切、二次风配风方式、磨不同的组合方式、偏置二次风量等方面着手调整，采用换热器左右两侧的蒸汽温升之差δ来定性地代表两侧蒸汽吸热量偏差的大小，从而根据δ的大小判断该换热器区域汽温的偏差程度。

式中，Tzo、Tzi、Tyo、Tyi分别代表换热器左侧出口汽温、左侧进口汽温、右侧出口汽温、右侧进口汽温。

(1)锅炉负荷

锅炉在50%THA、75%THA、100%THA工况下，各受热面δ的变化见图2所示。负荷增大时，一方面炉内烟气量和旋转动量增大；另一方面燃烧器高宽比增大，且一、二次风动量比减小，使得炉内实际切圆增大。这两方面造成炉内烟气旋转动量流率矩增加，炉膛出口残余扭转增大，烟温偏差也相应增加，使得对流受热面汽温偏差增加，而分隔屏和后屏的汽温偏差随负荷增大有下降趋势，这是由于负荷增大，四角切圆燃烧的炉膛火焰充满度较好，使得以辐射换热为主的分隔屏和后屏两侧吸热量相差较小。

(2)煤质

锅炉分别在燃烧贫煤和烟煤时，各受热面δ的变化见图3所示。锅炉燃烧贫煤时，煤粉着火推迟，火焰中心上移，使得烟气在炉膛内的旋转动量衰减距离缩短，从而造成残余扭转较大，其烟温偏差比燃烧烟煤时大，对流受热面的汽温偏差增大。但炉膛火焰中心上移，使得分隔屏和后屏接受炉膛火焰辐射份额增加，而对流换热份额相对减小，造成两侧吸热的偏差减小，因而汽温差减小。

(3)燃尽风反切

保持燃尽风挡板不变，调整工况1为3层燃尽风全部反切10°，调整工况2为下面2层反切15°，上面1层仍反切10°。各受热面δ的变化见图4所示。随着燃尽风反切角度的增加，其反切动能增加，使得炉膛出口的残余扭转减弱，对流受热面的汽温偏差减小，而分隔屏和后屏由于屏间烟气辐射吸热影响增强造成汽温偏差增加。

(4)二次风配风方式

维持二次风箱与炉膛差压不变，锅炉二次风分别采用倒宝塔、均等配风和正宝塔方式，3种方式的火焰中心位置依次升高。各受热面δ的变化见图5所示。火焰中心上移，炉膛出口残余扭转较大，其烟温偏差增大，对流受热面的汽温偏差增大。但分隔屏和后屏接受炉膛火焰辐射份额增加，而对流换热份额相对减小，两侧吸热的偏差减小，因而汽温偏差减小。

(5)燃烧器的不同组合方式

燃烧器采用如下的组合方式进行试验，组合1：A、B、C、D、；组合2：A、B、D、E；组合3：A、C、D、E。各受热面δ的变化见图6所示。3种组合方式的燃烧器高宽比分别为：12.7；6.4、4.1