[新技术]600MW控制循环锅炉技术特点分析

摘　要：对哄骗引进技术国内生产的600MW控制轮回、四角切圆燃烧汽锅的设计及结构特点进行了介绍，因其设计煤种为灰熔点较低的神府东胜煤，重点对炉膛特征尺寸、燃烧器结构及安插、空气动力工况控制等汽锅避免结焦的主要技术特点进行了较为周全深进的分析和总结。
　　要害词：600MW；控制轮回汽锅；结构；避免结焦

　　 　　600MW容级燃煤机组是我国火电建设中将要年夜力成长的系列，汽锅基本上是从国外进口或引进技术国内制造的，按蒸发系统工流动方式年夜体可分为自然轮回汽包炉、控制轮回汽锅、直流汽锅；按燃烧方式可分为直流燃烧器四角切圆安插、旋流燃烧器墙式安插等。其中控制轮回汽锅是美国燃烧工程公司（CE）的利，我国哈尔滨汽锅厂、上海汽锅厂引进此技术进行生产，已陆续在平圩、北仑、吴泾等电厂投运。国华定洲发电厂（以下简称定电）一期工程2×600MW机组的2台四角切圆燃烧、控制轮回汽锅是在河北省南部电网的运用。

1汽锅系统安插
　　定电一期工程安装了2台上海汽锅厂制造的亚临界参数汽包炉，采用控制轮回、一次中心再热、单炉膛、四角切圆燃烧方式、燃烧器摆动调温、平衡透风、固态排渣、全钢悬吊结构、露天安插燃煤汽锅。汽锅的制粉系统采用中速磨冷一次风机正压直吹式系统。
　　沿汽包长度标的目的安插6根年夜直径下降管，炉水由会合集箱会合后，划分接至安插于炉前的3台低压头轮回泵。每台轮回泵有2只出口阀，再由出口阀经由过程6根毗连管引进水冷壁下部环形集箱。在环形集箱内水冷壁管进口处均装有节省圈。
　　水冷壁由炉膛四面、折焰角及延长水平*道底部和两侧墙组成。过热器由炉顶管、后*井包覆、水平*道侧墙后部、低温过热器、分隔屏、后屏和末级过热器组成。再热器由墙式再热器、屏式再热器和末级再热器组成。省煤器位于后*井低温过热器下方。24只直流式燃烧器分为6层安插于炉膛下部四角，煤粉和空气从四角送进，在炉膛中呈切圆方式燃烧。
　　过热器的汽温调理由2级喷水来控制。再热器的汽温采用摆动燃烧器方式调理（投自动），再热器进口设有事故喷水。
　　汽锅燃烧系统按中速磨冷一次风直吹式制粉系统设计。
　　尾部*道下方设置2台3分仓受热面旋转容克式空气预热器。
　　炉底排渣系统采用机械刮板捞渣机装配。

2给水和水轮回系统
　　控制轮回汽锅的主要特点是在汽锅轮回回路的下降管和上升管之间加装轮回泵以提高轮回回路的压头，是以汽包及上升管、下降管可采用较小直径。可是加装炉水轮回泵后会消耗一定功率，一般相当于汽锅功率的0.3～0.4。
　　炉水轮回泵的主要结构特点是将泵的叶轮和机电转子装在统一主轴上置于相互连通的压力壳体内。泵体与机电是被分隔的2个腔室，配有1套较为复杂的高、低压冷却水系统。整个泵体和机电均由下降管支吊，这样泵可在汽锅热态时随下降管一起向下自由移动而不受膨胀限制。
　　定电汽锅采用CC 轮回系统，即“低压头轮回泵＋内螺纹管”，称为改良型控制轮回。下降管系统中安插了低压头轮回泵，以保证水冷壁内介轮回平安靠得住。水冷壁四面采用了内螺纹管，可以使水冷壁中的流速下降，流削减。汽锅轮回倍率由自然轮回方式的4下降到2左右，制造厂答理的小轮回倍率仅为1.33。系统内安插了3台轮回泵，其中2台投运可以带MCR负荷，另1台为备用。为了不2台泵运行时，1台突然发生故障，而备用泵一时又难以启动，从而影响到汽锅负荷的变化，故CE推荐在正常工况下连结3台泵运行。在下水包内的每根水冷壁管进口处装有分歧孔径的节省孔板，以控制每根水冷壁管的流，保证炉膛运行工况变化时轮回依然平均靠得住。
　　汽锅在各类负荷下均能保证水轮回靠得住，炉水轮回泵进口不发生汽化。在轮回泵的选型、安插等方面，可充实保证泵进口的现实净正吸进压头（NPSHA）年夜于泵在该处饱和压力下所需的净正吸进压头（NPSHR），这是避免轮回泵进口发生汽蚀的重要条件，此外还限制停炉、降负荷时的降温降压速度，与负荷变化率相协调，具体要求以下：
　　汽包运行压力在3.45MPa以上时，降温速度为5.6℃/min，响应降压速度为736kPa/min。
　　汽包运行压力在3.45MPa以下时，降温速度为2.8℃/min，响应降压速度为46kPa/min。

3汽包
　　控制轮回汽锅汽包较一般自然轮回汽锅汽包的主要差异在于它增加了1个内罩壳，并采用较低的正常水位高度。由于控制轮回汽锅的汽包上部采用内罩壳结构，与汽包内壁之间形成一个环形夹层。汽水夹杂物从汽包上部（自然轮回汽锅凡是是由汽包侧下部）引进夹层，自上而下以适当的流速平均地传热给汽包内壁，使汽包上、下部门获得平均地加热和冷却，削减了上、下壁温差。在启、停进程中，尽年夜部门汽包壁只与汽水夹杂物一种工接触，汽包各点的金属温度很是接近，不会形成太高的温差应力，所以，不需在汽包上装设金属壁温测点对控制轮回汽锅的汽包上、下及左、右两头金属壁温进行控制监视，是以控制轮回汽锅的启、停时间比自然轮回汽锅相对缩短。
　　汽包正常水位维持在中心线以下220mm，远较自然轮回汽锅汽包正常水位-50mm为低。由于汽包所有欠焓给水都切近下降管进口喷进，即使水位太低也不会发生汽化。同时这类设计方式还使汽侧空间高度加年夜，汽水份离效果更好，有益于汽水份离装配的安插，保证蒸汽品。

4燃烧系统
　　直流燃烧器、四角安插、切圆燃烧是CE公司的传统燃烧方式，这类燃烧方式因气流在炉膛内形成一个较强烈旋转的整体燃烧火焰，对稳定着火、强化后期夹杂、保证燃料完全燃烧十分有益。定电采用了正压直吹式制粉系统，设置装备摆设6台ZGM113N中速磨，燃烧器四角安插，切向燃烧。
　　煤粉管道从磨煤机出口供至燃烧器进口，每台磨煤机出口由4根煤粉管道接至统一层四角安插的煤粉燃烧器。每角燃烧器风箱分成14层，其中A、B、C、D、E、F6层为一次风喷嘴，其余8层为二次风喷嘴。1、二次风呈距离排列，在AB、CD、EF3层二次风室内设有启动及助燃油枪，共12支。为了下降四角切圆燃烧引发的炉膛出口及水平*道中*气的残余旋转酿成的*气侧的屏间热误差，采用齐心反切加燃尽风（OFA）和部门消旋二次风，使炉内气流的旋转强度具有一定的可调性。下部的启转二次风与一次风喷嘴偏转15°，上部消旋二次风与一次风喷嘴向另外一标的目的偏转25°。燃烧器一次风喷嘴采用等间距安插，间距为1860mm，总距离为9300mm。喷燃器喷嘴摆动采用电动执行机构，在热态运行时，一次风上下摆动各20°，二次风可上下摆动30°。二次风度用典型CE式年夜风箱结构，保证四角配风平均，在煤粉气流平均的条件下，可有用避免切圆偏斜。
　　燃烧器的主要技术特点可以回结为以下3点：
　　a.采用宽调理比煤粉喷口，即WR喷嘴，它由90°弯头、带水平隔板的一次风管和带V形钝体的喷嘴本体组成。煤粉气流经过90°弯头后，由于离心作用，被分成上浓下淡2股，浓煤粉气流进进喷嘴上部，淡煤粉气流则进进喷嘴的下部区域，而煤粉气流中的空气基本上按各50进进上下两区域，从而形成浓淡燃烧。V形钝体能显著增加*气回流，提高汽锅稳燃能力。
　　浓淡燃烧由于上部浓煤粉气流所需的着火热少，易着火，然后点燃下部的淡煤粉气流，是以燃烧稳定性和低负荷性能好。由于浓侧煤粉气流的空气相对少，故同时抑制了燃料NOx的生成。
　　b.采用对冲齐心正反切燃烧方式，即一次风对冲，二次风齐心正反切。二次风偏离一次风射流一个角度射进炉膛，这不仅可适当推延1、二次风的夹杂，而且在炉膛水平标的目的形成中心富燃料区，水冷壁区域富空气区，形成沿炉膛水平标的目的的空气分级。
　　c.燃烧器显著的特点是每只燃烧器的顶部设有燃尽风喷口(OFA)，实上就是相当于2段燃烧方式。在运行中将空气由此喷口送进炉膛，此时下部主燃烧器区域则处于比传统燃烧方式即氧浓度低得多的气氛下，这样既可避免太高的峰值温度，削减热力型NOx的的生成，也能够抑制燃料氮向NOx转换的生成反应，从而到达整体上下降NOx排放的目的。燃尽风投进并迅速地与燃烧产物夹杂，保证燃料的完全燃尽。

5避免结焦的技术特点
　　燃煤汽锅的炉内结渣既是一个物理化学进程，也是一个很是复杂的流体力学进程。影响结渣的身分较多，不仅与煤特征（灰熔点、灰成份、灰粘度等）有关，还与炉膛热力参数、燃烧器的结构与炉内空气动力工况、汽锅运行参数等紧密亲密相关。结渣的本可以归纳综合地表述为：当温度高于灰熔点的*气冲洗受热面时，*气中熔融的灰渣粘附到受热面上，造成结渣。
　　定电设计煤种为神府东胜煤，按发电厂煤粉汽锅用煤分类尺度GB75621998《发电煤粉汽锅用煤技术条件》可知：神府东胜煤属于高挥发分、常灰分、常水份、低硫分、易结渣*煤。其变形温度DT为1120℃，软化温度ST为1160℃，流动温度FT为1180℃。
　　定电600MW控制轮回、切圆燃烧汽锅避免炉内结焦的技术特点有以下4点。
　　a.炉膛结构尺寸和热负荷指标准确合理的拔取是汽锅设计成功与否的要害所在，在总结吴泾电厂同等类型汽锅经验根蒂根基上，拔取了合适的炉膛容积热负荷、炉膛断面热负荷、燃烧器区域壁面热负荷及炉膛出口*温。在炉膛结构尺寸和热力参数拔取上，留有较年夜裕度，避免了由于热负荷偏高而引发炉膛结渣，有用地减轻了汽锅满负荷时的炉膛结渣倾向。
　　本工程炉膛断面和高度取为：炉膛宽19.558m，深16.9405m，高64.625m。炉膛宽深比1.155，上排喷口至屏底距离为20.13m，下排喷口至冷灰斗转角距离为5.969m。炉膛设计参数（BMCR）以下：
　　容积热负荷：86.48kW/m3
　　截面热负荷：　　　　　　　　　　　4618kW/m2
　　有用的投影辐射受热面热负荷（EPRS）：174kW/m2
　　燃烧器区域面积热负荷：　　　　　　　1245kW/m2
　　炉膛后屏出口*温：　　　1027℃
　　屏底*温：1375℃
　　b.避免汽锅结渣的要害是组织合理的炉内空气动力场。汽锅采用了一次风对冲、二次风齐心正反切的燃烧方式，以确保形成风包煤的炉内气流特征，避免一次风气流贴壁。这类燃烧方式有助于在水冷壁四周形成氧化性气氛，对减小汽锅受热面的结渣倾向较有益。拔取合适的炉膛宽/深比，采用年夜切角安插燃烧器和年夜风箱结构，改善气流两侧补气条件，使四角配风平均，再适当提高1、二次风速（一次风速26m/s，二次风速54m/s），增强各自的刚性，避免一次风气流直接冲洗水冷壁而发生结渣。
　　c.接纳一次风对冲、二次风齐心正反切的燃烧方式，经由过程模化实验肯定燃烧器上部的OFA层、FF层及EF层喷嘴划分反切25°和20°，合理设置装备摆设正反切风的动矩比，以削弱炉内气流的残余旋转强度，这一燃烧方式可有用地控制转向室两侧的*温误差，避免结渣。
　　d.在燃烧器的结构设计中，也接纳了防结渣的措施，如拔取合理的煤粉喷嘴间距及适合的单只喷嘴热功率，以下降燃烧器区域的热负荷。适当提高一次风速及增加周界风的份额，以增强一次风气流的刚性。同时，一次风速的提高和周界风份额的增加，可推延煤粉着火，使着火点离燃烧器较远，火焰高温区也响应推移到炉膛中心，以免燃烧器喷口四周的结渣。燃烧器上下端设置二次风，也可有用避免燃烧器上下区域的结渣。