CN104197314A

CN104197314A - 四角切圆锅炉燃烧控制方法

Info

Publication number: CN104197314A
Application number: CN201410381752.7A
Authority: CN
Inventors: 张殿平; 钟礼今; 陈伟兴; 邓坚; 叶福南; 傅喻帅; 黄慧; 邹祥波
Original assignee: ZHUHAI POWER STATION OF GUANGDONG YUDEAN GROUP Co Ltd
Current assignee: ZHUHAI POWER STATION OF GUANGDONG YUDEAN GROUP Co Ltd
Priority date: 2014-08-05
Filing date: 2014-08-05
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2034-08-05
Also published as: CN104197314B

Abstract

一种四角切圆锅炉燃烧控制方法，在各工况下针对各煤种进行锅炉燃烧试验时，调整各角的分离燃尽风的挡板开度和/或喷嘴上摆角度，并检测左右侧再热蒸汽温度偏差，其中各角的分离燃尽风的挡板开度至少两个不相同，和/或喷嘴上摆角度至少两个不相同；若再热蒸汽温度偏差小于预设阈值，将该工况下针对该煤种的各角的分离燃尽风的当前的挡板开度作为优化的挡板开度，和/或将当前的喷嘴上摆角度作为优化的喷嘴上摆角度；根据锅炉燃烧实际的工况和煤种，选取相应的优化的挡板开度和/或优化的喷嘴上摆角度对锅炉燃烧进行控制。本方法可有效降低再热器左右两侧蒸汽温度偏差，提高机组运行效率；可降低锅炉爆管的发生频率，提高锅炉运行安全性。

Description

四角切圆锅炉燃烧控制方法

技术领域

本发明涉及锅炉燃烧控制技术领域，特别是涉及一种四角切圆锅炉燃烧控制方法。

背景技术

随着我国国民经济的迅速发展，以及对电力需求的不断增长，为了更加有效地利用能源，火力发电机组正不断地向更高参数、更大容量发展。现役大型火电机组的煤粉电站锅炉大多采用四角布置、切圆燃烧方式。这种切圆燃烧方式的特点是炉内气流旋转，燃料、空气和烟气强烈混合，形成良好的燃烧条件；由于气流的旋转，使火焰自上游点燃下游邻角气流，促使煤粉着火；这种旋转气流呈螺旋状上升直到炉膛出口，延长了煤粉颗粒在炉膛内的行程，有利于煤粉的燃尽。随着气流的旋转上升，旋转速度逐渐减弱并趋于均匀，但在炉膛出口折焰角下方仍然存在气流的旋转，正是由于“残余旋转”的存在，导致了炉膛出口两侧存在一定的速度及温度偏差，从而造成两侧对流传热系数及温压的不同，进而使水平烟道两侧再热器吸热不均，造成两侧再热蒸汽温度偏差。

随着锅炉容量的增加，水平烟道中的速度偏差及烟温偏差有增大的趋势。再热器热偏差容易引起局部管壁超温，造成爆管。将一次风或部分二次风、燃尽风或分离燃尽风(SOFA,Separated Over Fire Air)射流与主体旋转气流反切是削弱炉膛出口烟温偏差的一种有效手段，并且反切风采用集中布置的作用效果优于分散布置。理论分析和冷态模化试验研究表明，反切与正切射流的旋转动量流率矩之比是反映炉内流场分布和反切风作用效果的重要指标，应作为组织反切燃烧过程的基本判据。例如，采用同心反切圆燃烧系统，使二次风射流与一次风射流间有25°的夹角，二次风朝一次风相反的方向进入炉膛，使一次风与二次风2股气流作反向旋转，炉膛出口左、右侧的烟气偏差从而得到改善。除此之外，采用一次风对冲，二次风上、下反切的燃烧系统，一次风气流从炉膛对角线方向射出，启转二次风以偏向炉膛对角线左侧20°的方向射出使之形成顺时针方向的旋转气流，而位于顶部的上二次风(或称燃尽风)则以偏向对角线右侧20°的方向射出，形成旋转方向相反的消旋二次风。启转二次风和消旋二次风均可进行调节，最终形成的炉内气流的旋转强度具有一定的可调性，这也可以达到消除炉膛出口气流残余旋转、减小烟温偏差的目的。

这些方法均通过改变SOFA或部分二次风喷口水平摆角，使其与炉内主旋转气流反切，从而减少或消除炉膛出口的残余旋转，在一定程度上减小烟温偏差及汽温偏差。但这些方法的四角切圆燃烧锅炉要求同一层的SOFA风喷嘴采用相同的风速在同一个平面上相互撞击，这样便形成一个强烈旋转的切圆，并汇入旋转上升的主气流，加强主气流的旋转，导致炉膛折焰角处的烟气残余旋转增加，使得再热器左右两侧的烟气温度和流量偏差增加，进而导致其吸热量偏差增加，再热蒸汽温度偏差增加。这种热偏差的增加一方面会使平均再热蒸汽温度降低，影响机组效率；另一方面，在再热蒸汽温度偏差严重的情况，导致一侧再热汽温超过设定的运行温度，使得再热器局部金属温度超过设定的运行值，而长时间的金属超温会导致金属疲劳，使其强度和寿命大大降低，极大可能发生爆管，降低锅炉运行安全性和经济性。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种四角切圆锅炉燃烧控制方法，使其可以提高机组运行的效率和锅炉运行的安全性。

一种四角切圆锅炉燃烧控制方法，包括步骤：

在各工况下针对各煤种进行锅炉燃烧试验时，调整各角的分离燃尽风的挡板开度和/或喷嘴上摆角度，并检测左右侧再热蒸汽温度偏差，其中各角的分离燃尽风的挡板开度至少两个不相同，和/或喷嘴上摆角度至少两个不相同；

若再热蒸汽温度偏差小于预设阈值，将该工况下针对该煤种的各角的分离燃尽风的当前的挡板开度作为优化的挡板开度，和/或将当前的喷嘴上摆角度作为优化的喷嘴上摆角度；

根据锅炉燃烧实际的工况和煤种，选取相应的优化的挡板开度和/或优化的喷嘴上摆角度对锅炉燃烧进行控制。

本发明四角切圆锅炉燃烧控制方法，通过调整各角的分离燃尽风的挡板开度和/或喷嘴上摆角度，将各角上的SOFA挡板开度和/或喷嘴上摆角度进行偏差设置，使各角同一层的SOFA气流速度不同，并相互错开，不能在同一个平面相互撞击形成一个旋转的切圆，这样即可减弱或消除强烈旋转的SOFA气流，通过与旋转上升的主气流混合，减弱或消除炉膛折焰角处的烟气残余旋转，实现降低左右两侧烟气温度和流量偏差，均衡再热器左右两侧的吸热量，从而降低左右两侧再热蒸汽温度偏差。本方法快捷有效，可有效降低再热器左右两侧蒸汽温度偏差，并能提高再热蒸汽的平均温度，从而提高机组运行效率和经济性；可以防止再热器局部金属超温，降低锅炉爆管的发生的频率，提高锅炉运行安全性。

附图说明

图1为本发明方法实施例的流程示意图；

图2为本发明四角切圆锅炉具体实施例的结构示意图；

图3为本发明方法具体实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明四角切圆锅炉燃烧控制方法的具体实施方式做详细描述。

如图1所示，一种四角切圆锅炉燃烧控制方法，包括步骤：

S110、在各工况下针对各煤种进行锅炉燃烧试验时，调整各角的分离燃尽风的挡板开度和/或喷嘴上摆角度，并检测左右侧再热蒸汽温度偏差，其中各角的分离燃尽风的挡板开度至少两个不相同，和/或喷嘴上摆角度至少两个不相同；

工况是设备在和其动作有直接关系的条件下的工作状态，或是工艺条件等，这里在各工况下指的是锅炉在不同负荷下的情况等；根据不同的划分方法可以将煤种划分为不同的种类，本发明可以针对几种常见煤种进行试验，燃料不仅仅限制为煤粉，还可以为燃油、燃气等。

将各角的SOFA的挡板开度和/或喷嘴上摆角度进行偏差调整，使各角同一层的SOFA气流速度不同，并相互错开，不能在同一个平面相互撞击形成一个旋转的切圆，这样即可减弱或消除强烈旋转的SOFA气流。具体实施时，可以将各角的分离燃尽风的挡板开度设置为均不相同，和/或各角的分离燃尽风的喷嘴上摆角度设置为均不相同。也可以将位于同一侧的两个角的分离燃尽风的挡板开度设置为相同，位于另一侧的两个角的分离燃尽风的挡板开度设置为相同；和/或，将位于同一侧的两个角的分离燃尽风的喷嘴上摆角度设置为相同，位于另一侧的两个角的分离燃尽风的喷嘴上摆角度设置为相同。具体调整措施可以根据锅炉实际运行条件等确定。例如，如图2所示，SOFA喷嘴角21、SOFA喷嘴角22、SOFA喷嘴角23、SOFA喷嘴角24之间的角度可以都不相同，相互之间存在偏差，也可以是SOFA喷嘴角21与SOFA喷嘴角24的角度相同，SOFA喷嘴角22、SOFA喷嘴角23的角度相同，但是SOFA喷嘴角21与SOFA喷嘴角22的角度不同，存在偏差等。

S120、若再热蒸汽温度偏差小于预设阈值，将该工况下针对该煤种的各角的分离燃尽风的当前的挡板开度作为优化的挡板开度，和/或将当前的喷嘴上摆角度作为优化的喷嘴上摆角度；

当再热蒸汽温度偏差小于预设阈值时，即再热蒸汽温度偏差较小时，例如5度以内等，就可以获得该试验工况下针对选取的该煤种的优化参数信息(各角的SOFA的挡板开度和/或喷嘴上摆角度)。

S130、根据锅炉燃烧实际的工况和煤种，选取相应的优化的挡板开度和/或优化的喷嘴上摆角度对锅炉燃烧进行控制；

锅炉运行过程中，运行人员可以根据锅炉实际的工况条件和实际的燃用煤种信息，选取相应的优化参数信息对各角的SOFA的挡板开度和/或喷嘴上摆角度进行设置，从而降低两侧再热蒸汽温度偏差。

为了能根据优化参数信息对锅炉燃烧进行更精确的控制，降低人为设置的误差，可以将在某种工况条件下针对特定煤种获得的优化挡板开度和/或优化喷嘴上摆角度的信息固化到锅炉机组的分散控制系统(DCS，Distributed ControlSystem)中，形成各煤种下的锅炉运行优化控制模式。在锅炉运行过程中，根据实际燃用煤种和工况条件，选择相对应的运行优化控制模式，那么DCS将自动控制各角的SOFA的挡板开度和/或喷嘴上摆角度，以降低两侧再热蒸汽温度偏差。

根据试验获得优化参数信息测得的再热蒸汽温度偏差可能与实际运行过程中产生的再热蒸汽温度偏差有差别，为了进一步减少两侧再热蒸汽温度偏差，步骤S130之后，还可以包括步骤：

获取锅炉燃烧的实际的再热蒸汽温度偏差，根据实际的再热蒸汽温度偏差对选取的优化的挡板开度和/或优化的喷嘴上摆角度进行微调，那么根据修正后的优化参数信息对锅炉燃烧进行控制，可以进一步减少两侧再热蒸汽温度偏差，保证锅炉运行的安全性。

图3中示出了本发明方法一个具体应用中的流程示意图。

如图3所示，首先进行锅炉燃烧运行优化调整试验。改变燃用煤种和燃烧工况，调整各角的SOFA的挡板开度和喷嘴上摆角度，使各角的SOFA的挡板开度之间存在偏差，喷嘴上摆角度存在偏差，检测再热蒸汽温度偏差，当再热蒸汽温度偏差小于预设阈值时，获取到该工况下针对该煤种的各角的SOFA优化的挡板开度和喷嘴上摆角度；

将不同煤种不同工况下获取的各角的SOFA优化的挡板开度和喷嘴上摆角度参数固化到DCS系统，得到不同煤种不同工况的优化操作模式；

根据锅炉实际燃烧过程中的燃烧工况和煤种信息，选择相应的优化操作模式对各角的SOFA的挡板开度和喷嘴上摆角度进行设置，以降低再热蒸汽两侧温度偏差；

根据实际运行中产生的再热蒸汽温度偏差，对各角的SOFA的优化的挡板开度和喷嘴上摆角度进行细致调整，进一步降低再热蒸汽两侧温度偏差。

结合上述本发明实施例的方案，以下以对一台700MW四角切圆煤粉燃烧锅炉进行调整为例，进行详细举例说明。该四角切圆锅炉额定再热蒸汽温度为568℃，锅炉三维结构如图2所示。

该锅炉在使用常用煤种神混煤时，在100％、75％和50％三种负荷下常用SOFA挡板开度和喷嘴上摆角度及再热汽温偏差状况如下表1所示：

表1 燃烧调整前各工况常用SOFA挡板开度和喷嘴上摆角度参数

试验负荷	MW	700	525	350
					SOFA上摆角度(1号角)	deg	15	15	12
SOFA上摆角度(2号角)	deg	15	15	12
					SOFA上摆角度(3号角)	deg	15	15	12
SOFA上摆角度(4号角)	deg	15	15	12
					SOFA挡板开度(1号角)	％	85	65	65
SOFA挡板开度(2号角)	％	85	65	65
					SOFA挡板开度(3号角)	％	85	65	65
SOFA挡板开度(4号角)	％	85	65	65
					紧凑燃尽风C挡板开度	％	15	15	15
紧凑燃尽风B挡板开度	％	15	15	15
					紧凑燃尽风A挡板开度	％	15	15	15
一次风F挡板开度	％	45	45	45
					油枪风EF挡板开度	％	65	20	20
一次风E挡板开度	％	45	45	45
					二次风DE挡板开度	％	65	20	20
一次风D挡板开度	％	45	45	45
					油枪风CD挡板开度	％	65	20	20
一次风C挡板开度	％	45	45	45
					二次风BC挡板开度	％	65	20	20
一次风B挡板开度	％	45	10	10
					油枪风AB挡板开度	％	65	10	10
一次风A挡板开度	％	20	10	10
					二次风AA挡板开度	％	75	20	20
过热汽温平均值	℃	532	541	541
					再热汽温平均值	℃	552.5	548	552
左右侧再热蒸汽温度	℃	559/546	555/541	560/544
					再热蒸汽温度偏差	℃	13	14	16

如表1所示，燃烧调整前在700MW(100％负荷)时SOFA四角的上摆角度均为15度，挡板开度均为85％；在525MW(75％负荷)时SOFA四角的上摆角度均为15度，挡板开度均为65％；在350MW(50％负荷)时SOFA四角的上摆角度均为12度，挡板开度均为65％。100％负荷时左右两侧再热蒸汽温度分别为559℃、546℃，偏差为13℃；75％负荷时左右两侧再热蒸汽温度分别为555℃、541℃，偏差为14℃；50％负荷时左右两侧再热蒸汽温度分别为560℃、544℃，偏差16℃。100％负荷时再热汽温平均值为552.5℃；75％负荷时再热汽温平均值为548℃；50％负荷时再热汽温平均值为552℃。从上述数据可以看出，不同负荷时，左右两侧再热蒸汽温度均存在较大偏差，影响机组运行安全性；同时，再热蒸汽平均温度也会由于偏差的存在而降低，影响汽轮机的做功效率。

针对上述700MW四角切圆燃煤锅炉存在的问题，现采用本发明提出的方法来降低再热蒸汽温度偏差，具体步骤如下：

步骤1：在100％负荷、75％负荷、50％负荷条件下针对神混煤，调整1、4号角和2、3号角SOFA挡板开度和喷嘴上摆角度，并检测再热蒸汽温度偏差，即是1、4号角的SOFA挡板开度和喷嘴上摆角度相同，2、3号角的SOFA挡板开度和喷嘴上摆角度相同，调整使两组号角的挡板开度之间存在偏差值，喷嘴上摆角度之间存在偏差值；

步骤2：若再热蒸汽温度偏差小于预设阈值，获得当前负荷下针对神混煤的1、4号角和2、3号角的SOFA优化挡板开度和优化喷嘴上摆角度；

例如，如下表2所示，100％负荷时，SOFA的1号角和4号角上摆角度为10度，挡板开度为100％；2号角和3号角上摆角度是20度，挡板开度为80％，此时两侧再热蒸汽分别为566℃、562℃，偏差为4℃，小于燃烧调整前的13℃，再热蒸汽温度平均值为564℃，高于燃烧调整前的552.5℃。若预设阈值设为5℃，则此时各角的SOFA挡板开度和喷嘴上摆角度即为优化参数信息。其它负荷下的情况与100％负荷类似，在此不予赘述。

表2 燃烧调整后各工况SOFA挡板开度和喷嘴上摆角度参数

试验负荷	MW	700	525	350
					SOFA上摆角度(1号角)	deg	10	5	12
SOFA上摆角度(2号角)	deg	20	25	18
					SOFA上摆角度(3号角)	deg	20	25	18
SOFA上摆角度(4号角)	deg	10	5	12
					SOFA挡板开度(1号角)	％	100	100	65
SOFA挡板开度(2号角)	％	80	70	45
					SOFA挡板开度(3号角)	％	80	70	45
SOFA挡板开度(4号角)	％	100	100	65
					紧凑燃尽风C挡板开度	％	15	15	15
紧凑燃尽风B挡板开度	％	15	15	15
					紧凑燃尽风A挡板开度	％	15	15	15
一次风F挡板开度	％	45	45	45
					油枪风EF挡板开度	％	65	20	20
一次风E挡板开度	％	45	45	45
					二次风DE挡板开度	％	65	20	20
一次风D挡板开度	％	45	45	45
					油枪风CD挡板开度	％	65	20	20
一次风C挡板开度	％	45	45	45
					二次风BC挡板开度	％	65	20	20
一次风B挡板开度	％	45	10	10
					油枪风AB挡板开度	％	65	10	10
一次风A挡板开度	％	20	10	10

二次风AA挡板开度	％	75	20	20
					过热蒸汽温度平均值	℃	537	541	539
再热蒸汽温度平均值	℃	564	563.5	566
					左右侧再热蒸汽温度	℃	566/562	565/562	568/564
再热蒸汽温度偏差	℃	4	3	4

步骤3：将在100％负荷、75％负荷、50％负荷下针对神混煤获得的各号角的SOFA挡板开度和喷嘴上摆角度优化参数固化到锅炉机组DCS，形成燃用神混煤种下的锅炉运行优化控制模式；

步骤4：当锅炉燃用神混煤运行时，选择相应负荷下的运行优化控制模式，DCS将自动设置1、4号角和2、3号角SOFA挡板开度和喷嘴上摆角度，以降低两侧再热蒸汽温度偏差；

步骤5：根据锅炉运行中实际的再热蒸汽温度偏差状况，对各号角的SODA挡板开度和喷嘴上摆角度进行细致微调，进一步减小两侧再热蒸汽温度偏差。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种四角切圆锅炉燃烧控制方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的四角切圆锅炉燃烧控制方法，其特征在于，选取相应的优化的挡板开度和/或优化的喷嘴上摆角度对锅炉燃烧进行控制的步骤之后，还包括步骤：

获取锅炉燃烧的实际的再热蒸汽温度偏差，根据实际的再热蒸汽温度偏差对选取的优化的挡板开度和/或优化的喷嘴上摆角度进行微调。

3.根据权利要求1所述的四角切圆锅炉燃烧控制方法，其特征在于，各角的分离燃尽风的挡板开度均不相同，和/或各角的分离燃尽风的喷嘴上摆角度均不相同。

4.根据权利要求1所述的四角切圆锅炉燃烧控制方法，其特征在于，位于同一侧的两个角的分离燃尽风的挡板开度相同，位于另一侧的两个角的分离燃尽风的挡板开度相同；和/或，位于同一侧的两个角的分离燃尽风的喷嘴上摆角度相同，位于另一侧的两个角的分离燃尽风的喷嘴上摆角度相同。