CN105042629B

CN105042629B - 超超临界八角切圆燃煤锅炉的启动调试方法

Info

Publication number: CN105042629B
Application number: CN201510408676.9A
Authority: CN
Inventors: 李德波; 李方勇; 许凯; 钟俊; 周杰联; 陈拓; 尹凯齐; 徐齐胜
Original assignee: Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
Current assignee: Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority date: 2015-07-10
Filing date: 2015-07-10
Publication date: 2017-09-22
Anticipated expiration: 2035-07-10
Also published as: CN105042629A

Abstract

本发明涉及一种超超临界八角切圆燃煤锅炉的启动调试方法，包括：启动空气预热器、引风机和送风机；调平煤粉管的风速，使每一根煤粉管风速与同一台磨煤机的剩余煤粉管风速的平均值的偏差在±5％以内；启动一次风机和二次风机；标定磨煤机入口的一次风量；标定二次风量；测试燃烧器风口风速，并根据测试结果进行相关调试使燃烧器风口速度分布均匀；测试水平烟道气流流速并根据测试结果进行相关调试使炉堂出口流速均匀；进行动力场试验，根据动力场试验结果，调整切圆角度和切圆大小，达到与设计一致的动力场。该超超临界八角切圆燃煤锅炉的启动调试方法，通过全面的风量测量、标定和调平试验，可以实现锅炉热态情况下对和炉堂配风的准确控制。

Description

超超临界八角切圆燃煤锅炉的启动调试方法

技术领域

本发明涉及火力发电厂超超临界锅炉领域，特别是涉及一种超超临界八角切圆燃煤锅炉的启动调试方法。

背景技术

超超临界锅炉是指锅炉内工质的压力在26MPa以上的锅炉，超超临界锅炉，由于蒸汽压力和蒸汽温度的提高，热效率比国内锅炉机组平均水平提高近10％，因此，发展超超临界火电机组是国内外火电机组的主要发展方向。

锅炉启动调试是全面检验主机及其配套设备的设计、制造、安装、调试和生产准备工作的质量的重要环节，是保证今后锅炉安全、可靠、经济运行的一个重要程序。

发明内容

基于此，有必要提高一种高效的超超临界八角切圆燃煤锅炉的启动调试方法。

一种超超临界八角切圆燃煤锅炉的启动调试方法，包括：

启动空气预热器、引风机和送风机进行冷态通风；

调平煤粉管的风速，使每一根煤粉管风速与同一台磨煤机的剩余煤粉管风速的平均值的偏差在±5％以内；

启动一次风机和二次风机；

标定磨煤机入口的一次风量；

标定二次风量；

测试燃烧器风口风速，并根据测试结果进行相关调试使燃烧器风口速度分布均匀；

测试水平烟道气流流速，并根据测试结果进行相关调试使水平烟道气流速度分布均匀；

进行动力场试验，根据动力场试验结果，调整切圆角度和切圆大小，达到与设计一致的动力场。

该超超临界八角切圆燃煤锅炉的启动调试方法，通过对燃烧器及炉膛冷态空气动力场试验，根据试验结果进行对锅炉进行相关调试，从而消除燃烧器方面的缺陷，探讨燃烧器及其射流的特性，对燃烧器进行预调整，为锅炉热态燃烧调整指明方向和减少热态调整的盲目性的试验工作量。通过全面的风量测量、标定和调平试验，可以实现锅炉热态情况下对和炉堂配风的准确控制。

附图说明

图1为一种实施方式的超超临界八角切圆燃煤锅炉的启动调试方法的流程图；

图2上层的炉膛出口截面的水平烟道速度示意图；

图3为中层的炉膛出口截面的水平烟道速度示意图；

图4为下层的炉膛出口截面的水平烟道速度示意图；

图5为一种实施方式的调平煤粉管的风速方法的流程图；

图6为一种实施方式的标定磨煤机入口的一次风量方法的流程图；

图7为一种实施方式的标定二次风量方法的流程图；

图8为一种实施方式的调试燃烧器风口速度分布方法的流程图；

图9为一种实施方式的炉膛贴壁风流场图；

图10为一种实施方式的前墙贴壁风风速分布示意图；

图11为一种实施方式的前后墙贴壁风风速分布示意图；

图12为一种实施方式的左后墙贴壁风风速分布示意图；

图13为一种实施方式的右后墙贴壁风风速分布示意图。

具体实施方式

本实施方式以华润电力(海丰)有限公司的2×1050MW机组锅炉为例进行说明，锅炉型号为HG-3100/28.25-YM4。锅炉为超超临界变压运行直流锅炉，采用П型布置、单炉膛、一次中间再热、低NOX主燃烧器和高位燃尽风分级燃烧技术、反向双切圆燃烧方式，炉膛为内螺纹管垂直上升膜式水冷壁，大气扩容式启动系统。每台锅炉配备6台中速磨冷一次风机正压直吹式制粉系统，燃用设计煤种时，5台运行，1台备用。燃烧器采用无分隔墙的八角双火球切圆燃烧方式，全摆动燃烧器。燃烧器共设六层一次风口，三层油风室，十二层辅助风室整个燃烧器与水冷壁固定连接，并随水冷壁一起向下膨胀。十二层辅风室从下到上依次为：A煤粉、AB轻油、B煤粉、C煤粉、CD轻油、D煤粉、E煤粉、EF轻油、F煤粉、OFA、L-AA、U-AA。每炉配6台磨煤机，每台磨带一层燃烧器，每根一次风管道均装有一分为二的煤粉分配器，供至两只燃烧器。烟风系统按平衡通风设计。空气预热器系三分仓转子回转式，分为一次风、二次风和烟气系统。

如图1所示，一种超超临界八角切圆燃煤锅炉的启动调试方法，包括以下步骤：

S101：启动空气预热器、引风机和送风机进行冷态通风。

锅炉启动调试的目的是检查和发现锅炉制造和安装过程中的缺陷，以便及时处理，同时为锅炉点火和热态运行提供操作和控制的依据。锅炉的启动调试方法通过冷态空气动力场试验，根据实验结果对锅炉进行相关调试。在进行冷态试验前，需进行相关检查，检验锅炉、辅机和燃烧器的安装质量并进行相关调试使符合安装要求，对锅炉的风烟系统和风门挡板进行全面检查。

风烟系统和风门挡板的检查包括检查烟风道内是否干净无杂物，风门、挡板实际开度与指示开度是否一致，开关是否灵活、到位，无卡涩现象。燃烧器内是否干净，气流方向是否正确。例如，在一个具体的实施方式中，较为理想的风烟系统和风门挡板检查结果为：烟、风道内部已清理干净，无杂物；一次、送、引风机进出口挡板动作灵活、指示正确，磨煤机相关风门、挡板动作灵活、指示正确；二次风箱已清理干净，无杂物；二次风门、中心风门开关灵活，指示正确。

S102：调平煤粉管的风速，使每一根煤粉管风速与同一台磨煤机的剩余煤粉管风速的平均值的偏差调整至±5％以内。

通过调平煤粉管的风速，将每一根煤粉管的风速与同一台磨煤机的剩余煤粉管风速的平均值的偏差控制在±5％以内将煤粉管的风速调节均匀。

S103：启动一次风机和二次风机。

S104：标定磨煤机入口的一次风量。

S105：标定二次风量。

磨煤机出口风速均匀是保持良好空气动力场的基本条件，准确的一次风量是制粉系统安全运行的重要保障，准确的二次风是保持炉内良好的燃烧工况、提高锅炉效率的基本条件，因此，一次风量和二次风量的准确性对于制粉系统和锅炉燃烧系统的调整和运行具有重要意义，且一次风量和二次风量的出厂标定系数往往不能满足现场要求，因此，在现场重新进行风量标定具有重要意义。

S106：测试燃烧器风口风速，并根据测试结果进行相关调试使燃烧器风口速度分布均匀。

S107：测试水平烟道气流流速，并根据测试结果进行相关调试使水平烟道气流速度分布均匀。

锅炉水平烟道(炉膛出口)的烟温偏差、汽温偏差以及管壁温度的超温问题，往往与炉膛出口气流流速的偏差有很大的关系。一般测量3个不同标高的风速分布，在每一个标高处，可以间隔1m测量一点。

水平烟道(炉膛出口)烟气流速的均匀性差容易导致炉膛出口烟温偏差，造成两侧汽温偏差较大，对机组的安全经济运行造成影响。另外，出口气流速度过小，容易造成水平烟道及之后的受热面积灰严重，对机组的安全运行也带来危害。因此，本次冷态试验中也测试了炉膛出口截面的气流速度，分上、中、上三层测量，旨在检查出口气流的均匀性及大小情况。测试结果如图所示2至图4所示，分别为上层、中层和下层的炉膛出口截面的水平烟道气流速度测量结果。

从测试结果可以看出，图2、图3和图4速度相对标准偏差分别为4.97％、9.72％、12.52％。由此可见，水平烟道下层速度相对偏差较大，中、上层速度相对标准偏差较小。炉左靠侧墙的气流速度相对较小，可能会存在死角造成热态情况下积灰，建议在热态运行中要加强对这一位置区域的吹灰，防止热态运行时，水平烟道积灰严重。

S108：进行冷态动力场试验，根据动力场试验结果，调整切圆角度和切圆大小，达到与设计一致的动力场。

上述超超临界八角切圆燃煤锅炉的启动调试方法，通过对燃烧器及炉膛冷态空气动力场试验，根据试验结果进行对锅炉进行相关调试，从而消除燃烧器方面的缺陷，探讨燃烧器及其射流的特性，对燃烧器进行预调整，为锅炉热态燃烧调整指明方向和减少热态调整的盲目性的试验工作量。通过全面的风量测量、标定和调平试验，可以实现锅炉热态情况下对和炉堂配风的准确控制。

在一个具体的实施方式中，如图5所示，步骤S102包括：

S1021：预先将每根煤粉管的缩孔全开；

S1022：计算每一根煤粉管的风速与同一台磨煤机的剩余煤粉管风速的平均值的差值；

S1023：若计算的差值大于±5％，则调整对应煤粉管的缩孔，使每一根煤粉管风速与同一台磨煤机的剩余煤粉管风速的平均值的偏差调整至±5％以内。

具体的，对同一台磨煤机对应的4根煤粉管用标定好的靠背管进行测量，对某根煤粉管的风速与3根煤粉管风速的平均值的偏差大于±5％的要调整缩孔。预先将缩孔全开，只需将风速偏高的缩孔关小即可。

一个具体的实施例中，粉管风速调平后的结果如表1所示。从表1可以得出，A、B、C、D、E、F磨速度相对标准偏差分别为2.2％、2.4％、1.3％、1.8％、2.3％、2.4％，6台磨煤机粉管速度标准偏差都小于5％，说明粉管风速已经比较均匀，调整取得了较好的效果。

表1磨煤机粉管风速冷态调平后结果

在另一个具体的实施方式中，如图6所示，步骤S104包括：

S1041：测量磨煤机入口在第一工况下的一次风风量的第一数值；

S1042：获取在第一工况下锅炉控制系统上显示的磨煤机入口的一次风风量的第一显示值；

S1043：测量磨煤机入口在第二工况下的一次风风量第二数值；

S1044：获取在第二工况下锅炉控制系统上显示的磨煤机入口的一次风风量的第二显示值；

S1045：根据第一数值和第一显示值计算第一修正系数；

S1046：根据第二数值和第二显示值计算第二修正系数；

S1047：根据第一修正系数和第二修正系数计算对应磨煤机的修正系数。

在冷态试验中，分别对各风量进行了两个工况的测量，通过调整一次风机出力及改变磨煤机冷热风调门挡板开度，给出每台磨煤机两个不同的工况。采用靠背管测量计算出各工况的风量，与锅炉控制系统(DCS)上显示风量进行对比，计算得出修正系数。

在一个具体的实施方式中，六台磨煤机的一次风量标定结果见表2。

表2磨煤机入口一次风量标定结果

在另一个实施方式中，如图7所示，步骤S105包括：

S1051：测量二次风在三种不同工况下的实际风量；

S1052：获取在三种不同工况下二次风在锅炉控制系统上显示的风量；

S1053：根据实际风量及在锅炉控制系统上显示的风量，计算二次风风量的修正系数。

二次风量的标定通过改变送风机动叶开度来调整二次风箱压力，以调整工况用标准靠背管(靠背管系数为0.80)按网格法测量二次风的风速，从而计算相应的二次风量。二次风量的标定共进行了三个工况，通过实际测量计算风量与DCS显示风量作对比，得到二次风量的修正系数。结果见表3至表5。

表3二次风风量标定工况1

表4二次风风量标定工况2

表5二次风风量标定工况3

在一个具体的实施方式中，如图8所示，步骤S106包括：

S1061：测试燃烧器每种风的各风口的风速；

S1062：计算每种风的标准偏差；

S1063：计算各风口的风速与标准偏差的差值；

S1064：若差值大于阈值，则进行相关调试使燃烧器风口速度分布均匀。

为了确保锅炉冷态试验时炉膛内的气流流动进入自模化区，根据欧拉2数相等得到冷态二次风速(取)。

其中，ω为流体风速，t为流体温度，ρ为流体密度，下脚标1和2代表一次风和二次风；Δ为二次风阻力；M代表冷态，O代表热态。

为保证边界条件相似，保证冷态和热态的一、二次风动量比相等，即：

其中k为考虑煤粉流速与风速不同的系数，取为0.8，u为一次风中的煤粉质量浓度，取为0.61。

在冷态时，t_1M＝t_2M，冷态时实际气流温度为20℃，则根据上式得到一次风速为：

表6锅炉BMCR工况下锅炉主要参数

根据表6数据，计算得到冷态下二次风速为ω_2M＝38.7m/s，冷态下一次风速为ω_1M＝28.9m/s。

以A层煤粉燃烧器所在的平面为试验平台，对AA辅助风、A层一次风、AB1辅助风、AB油辅助风进行了风速测量。燃烧器喷口风速根据上述冷模试验原理确定。测量期间，炉膛负压维持在-115.1Pa，送风机风压分别为2.07kPa、1.90kPa，一次风机风压分别为9.18kPa、9.23kPa，炉膛右侧二次风量为1982t/h,炉膛左侧二次风量为1683t/h。结果如下表7。

表7燃烧器风速测试

从测量结果可以看出，AB油辅助风、AB1辅助风、A层一次风、AA辅助风8个角的速度相对标准偏差分别为22.59％、22.09％、14.98％、36.5％。因此AA辅助风8个角风速速度相对标准偏差较大，这个一方面由于炉内冷态流动过程强烈的湍流波动特性，现场实际测量为有限个数据点，导致实际测量的速度值很难真实反应实际速度湍流波动的特点，另外可能原因是8个角风门挡板特性存在差异，即使在同样的开度下，由于风门结构上存在的差异，导致风速有一定的差异。

在一种实施方式中，空气动力场试验包括测量贴壁风速。测量贴壁风速的目的：一是观察气流在炉内的充满度，通过测量炉膛贴壁风速，可以大致判断炉内气流停滞区的大小；二是观察气流是否冲刷炉壁，如果气流贴壁或者向一侧炉墙倾斜，则该侧炉墙附件气流的轴向和切向速度会比其它炉墙附件气流的速度大。

由于旋转射流的强烈混合，在炉膛贴壁处已经无法明显地判断气流速度的方向，其在速度的测试上表现为时大时小，时强时弱，甚至速度为“零”。故此，炉膛贴壁风取10秒的测量算术平均值，无方向差异。根据现场试验情况，选取中层燃烧器对应的贴壁风进行测量，测量结果如图9所示的炉膛贴壁风流场图。由于炉内流场的复杂性，贴壁风方向无法明确的判断。前、后、左、右墙的平均贴壁风速相对较小，前、后、左、右墙平均贴壁风速分别为1.85m/s，2.42m/s,2.76m/s,1.33m/s，说明没有明显冲涮水冷壁现象，左侧墙的贴壁风平均风速比前后墙贴壁风平均风速稍大。

如图10所示的前墙贴壁风风速分布，从图10前墙贴壁风风速可以看出，前墙靠近右墙的局部区域风速偏低，风速大小最低为0.1m/s。

如图11所示的后墙贴壁风风速分布，从图11后墙贴壁风风速可以看出，后墙中部局部区域风速偏低，风速最低为0.2m/s，其他区域风度较高。

如图12所示的左墙贴壁风风速分布，从图12左墙贴壁风风速可以看出，没有出现风速偏低的区域，左墙靠近前墙区域只有个别点风速较低，达到了0.74m/s。

如图13所示的右墙贴壁风风速分布，从图13右墙贴壁风风速可以看出，在右墙中部区域出现风速偏低的区域，最低风速为0.1m/s,其它区域没有出现风速偏低的区域。

在常规的冷态试验中，对最下层燃烧器切圆的大小可以用测量的方法实现。测量前，在第一层和第二层燃烧器之间位置沿着炉膛中心线布置一个“十”字线，测量时，测量人员站在炉底大平台上，沿“十”字线按照一定的间隔测量切向速度。在实际的冷态试验中，气流是比较紊乱的，测量仪器往往难以准确读数,燃烧切圆的测量作为参考。

空气动力场试验还可包括飘带试验，通过在燃烧器喷口上系长飘带，观察气流情况，贴墙风速以及切圆位置等。或是在火嘴出口或上方适当距离的横截面上，拉数层铁丝网络，扎上飘带，观察截面上的气流方向和速度分布。

在一个具体的实施方式中，空气流量按照如下的计算表达式：

V＝3600W_pjA；

其中，V、V_n为空气的实测流量和换算成标准状态下的流量,单位为m³/h；A为被侧截面的面积,单位为m²；W_pj为气流在被测截面的平均速度，单位为m/s；

计算W_pj的公式为：

其中，Δp_d为动压测量值，单位为Pa；K_d为修正系数；ρ、ρ_n为气流的实测和标准状态下的密度,kg/m3，对于空气，ρ_n＝1.293kg/m3；

ρ的计算公式为：

其中，P_act为实测大气压力，单位为Pa，H_a为管道内气流的静压，单位为Pa，速度不均匀系数其定义式为：

其中，

x_i为每个测点的参数值，为平均值，偏差值越小，速度分布均匀性就越好。δ为标准偏差，C_v为相对标准偏差。

锅炉冷态通风试验主要是为了测试锅炉烟风系统和炉膛冷态下的空气动力特性，摸清烟、风系统阻力构成情况，检验冷态烟风系统的动态参数，为热态运行控制各烟风流量、调整各风机运行工况和风量分配、保证合理的燃烧提供依据，使其能满足机组整套启动需要。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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

1.一种超超临界八角切圆燃煤锅炉的启动调试方法，包括：

启动空气预热器、引风机和送风机进行冷态通风；

启动一次风机和二次风机；

标定磨煤机入口的一次风量；

标定二次风量；

进行动力场试验，根据动力场试验结果，调整切圆角度和切圆大小，达到与设计一致的动力场；

所述测试水平烟道气流流速，并根据测试结果进行相关调试使水平烟道气流速度分布均匀的步骤包括：分别测量上、中、下三层炉膛出口截面的气流速度；

根据气流速度相对标准偏差以及气流速度得到测试结果；

根据测试结果进行相关调试使水平烟道气流速度分布均匀。

2.根据权利要求1所述的超超临界八角切圆燃煤锅炉的启动调试方法，其特征在于，所述调平煤粉管的风速的步骤包括：

预先将每根煤粉管的缩孔全开；

计算每一根煤粉管的风速与同一台磨煤机的剩余煤粉管风速的平均值的差值；

若计算的差值大于±5％，则调整对应煤粉管的缩孔，使每一根煤粉管风速与同一台磨煤机的剩余煤粉管风速的平均值的偏差调整至±5％以内。

3.根据权利要求1所述的超超临界八角切圆燃煤锅炉的启动调试方法，其特征在于，所述标定磨煤机入口的一次风量的步骤包括：

测量磨煤机入口在第一工况下的一次风风量的第一数值；

获取在第一工况下锅炉控制系统上显示的磨煤机入口的一次风风量的第一显示值；

测量磨煤机入口在第二工况下的一次风风量第二数值；

获取在第二工况下锅炉控制系统上显示的磨煤机入口的一次风风量的第二显示值；

根据第一数值和第一显示值计算第一修正系数；

根据第二数值和第二显示值计算第二修正系数；

根据第一修正系数和第二修正系数计算对应磨煤机的修正系数。

4.根据权利要求1所述的超超临界八角切圆燃煤锅炉的启动调试方法，其特征在于，所述标定二次风量的步骤包括：

测量二次风在三种不同工况下的实际风量；

获取在三种不同工况下二次风在锅炉控制系统上显示的风量；

根据实际风量及在锅炉控制系统上显示的风量，计算二次风风量的修正系数。

5.根据权利要求1所述的超超临界八角切圆燃煤锅炉的启动调试方法，其特征在于，所述测试燃烧器风口风速，并根据测试结果进行相关调试使燃烧器风口速度分布均匀的步骤包括：

测试燃烧器每种风的各风口的风速；

计算每种风的标准偏差；

计算各风口的风速与标准偏差的差值；

若差值大于阈值，则进行相关调试使燃烧器风口速度分布均匀。

6.根据权利要求5所述的超超临界八角切圆燃煤锅炉的启动调试方法，其特征在于，冷态下二次风的风速的计算公式为：

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其中，ω为流体风速，t为流体温度，ρ为流体密度，下脚标2代表二次风；Δ为二次风阻力；M代表冷态，O代表热态；

冷态下一次风的风速的计算公式为：

其中，下脚标1代表一次风，k为考虑煤粉流速与风速不同的系数，u为一次风中的煤粉质量浓度。