CN109253446A - 切圆燃烧锅炉汽温偏差的调整方法及调整系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种切圆燃烧锅炉汽温偏差的调整方法及调整系统。该调整方法为：当出现由于烟气速度场不均匀导致的汽温偏差时，通过将气流以前后墙对冲的方式喷入炉膛上部区域，对炉膛上部和水平烟道内的烟气流量分布进行调节。本发明通过调整各喷口进入上部炉膛的二次风或烟气流量大小，达到烟气的选择性补入，可对炉膛上部烟气的速度场进行有针对性地调整，有目的地对存在超温管壁进行降温，实现对汽温偏差的靶向调节。

Description

切圆燃烧锅炉汽温偏差的调整方法及调整系统

技术领域

本发明属于火力发电设备领域，具体涉及一种锅炉汽温偏差调整方法及系统，尤其适用于采用切圆方式燃烧锅炉的燃煤发电机组。

背景技术

锅炉采用切圆旋转燃烧方式可以提高火焰炉膛充满度，增强燃烧过程中的湍流扰动，有利于煤粉的燃尽，但炉内强烈旋转的切圆气流会造成炉膛出口水平烟道左、右两侧烟气量存在偏差，由此导致布置在水平烟道的受热面左右两侧存在热偏差。热偏差随着锅炉容量的增大而增大，对于超（超）临界切圆燃烧锅炉而言，若炉内空气动力场稍微组织不当，极容易引起局部受热面超温而爆管，切圆燃烧锅炉的热偏差问题成为影响其安全运行的难点之一。

切圆燃烧锅炉在运行中，风粉气流由燃烧器喷入主燃区强烈混合并着火燃烧，在炉内形成稳定的火焰旋转气流，旋转气流在炉膛上部螺旋上升，烟气切向速度逐渐减小，但在炉膛出口屏式过热器下方炉膛的横截面上仍然存在气流的旋转，即烟气的残余旋转。残余旋转造成了烟气速度的不均匀分布，对于气流为逆时针旋转的锅炉，左右侧墙处的烟气流动特征是不一样的，靠近左侧墙处的烟气不是直接流向水平烟道，而是由于残余旋转的作用，左侧气流先是有个向前运动的趋势，然后在主气流叠加的影响下经历了一个减速、滞止和反向加速的运动过程，而右侧的气流在主气流的叠加下直接向水平烟道处流动，速度变大，导致左侧气流的速度比右侧小，从而导致了炉膛出口水平烟道左右侧的速度分布不均匀，即烟速偏差现象。右侧的烟气流速高，烟温也高，烟气流量大，强化了烟气与受热面之间的对流传热能力；左侧烟气流速低，烟气与受热面换热少。这样使得对流受热面两边吸热不均，产生热偏差，容易导致减温水用量高及管壁超温，严重时会引起过热器、再热器超温甚至爆管，影响锅炉机组的安全与经济运行。因此，改善水平烟道内烟气速度场的分布是减小对流受热面吸热偏差的首选方法。

目前常用的方法主要有：

1.冷、热态试验、燃烧调整。通过调整燃烧器摆角、假想切圆直径、分离燃尽风（SOFA）风量及配风方式等手段，调整火焰中心，进而减小烟温偏差。但该方法不能完全消除烟气残余旋转所带来的问题，且一旦机组负荷、磨投运方式等发生变化，需重新进行调整，无法满足不同工况下机组的运行需求。

2.反切风布置。将一、二次风、燃尽风（OFA）、分离燃尽风（SOFA）与主旋转气流旋向相反，达到削弱甚至消除烟气的残余旋转，从而减小汽温偏差。反切风布置为较为有效的消旋方法，但反切气流角度与风量的设置依据炉内的燃烧状况而定，无法做到随着机组负荷的变化及时调整，因此，该方法同样存在灵活性差的缺点。

综上所述，烟气残余旋转引起烟气速度场分布不均进而导致汽温偏差是切圆燃烧锅炉的固有问题，影响锅炉运行的经济性与安全性，而现有解决汽温偏差的技术存在响应慢、灵活性差的问题，汽温偏差调节能力有限。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能有效调节汽温偏差的装置。

为了达到上述目的，本发明提供了一种切圆燃烧锅炉汽温偏差的调整方法，该调整方法为：当出现由于烟气速度场不均匀导致的汽温偏差时，通过将气流以前后墙对冲的方式喷入炉膛上部区域，对炉膛上部和水平烟道内的烟气流量分布进行调节。

通过气流对冲喷入炉膛上部区域的方式对炉膛上部和水平烟道内的烟气流量分布进行调节，使各受热面吸热均匀，减小汽温偏差。

进一步的，气流采用二次风或尾部烟道的烟气。优选采用二次风。

进一步的，烟气速度场不均匀导致的汽温偏差的判断方法为：当监测到水平烟道受热面出现一侧或者局部壁面温度过高，同时监测到尾部烟道的流量及温度分布不均匀时，判断是由于烟气速度场不均匀导致的汽温偏差。进一步的，对炉膛上部和水平烟道内的烟气流量分布进行调节的具体方法为：减小超温受热面一侧喷出的气流流量，增加另一侧喷出的气流流量，调整上炉膛烟气速度场，减少超温受热面周围烟气的流量。

本发明还提供了一种切圆燃烧锅炉汽温偏差的调整系统，包括对冲喷口、风量分配调节装置、流量温度监测装置；所述对冲喷口为多个，总数量为2N只（N的取值根据机组容量可取3、4、5、6）。两两相对设置在锅炉的前后墙上，且位于同一水平高度；各对冲喷口上均设有风量分配调节装置；所述流量温度监测装置设于尾部烟道处。

进一步的，对冲喷口设于炉膛上部、屏式过热器下方，或顶层煤粉燃烧器与SOFA风层之间。

进一步的，对冲喷口等间距分布于前后墙。喷口形式可为圆形或方形。

进一步的，对冲喷口通过风道与二次风风箱或烟道相连通，优选与二次风风箱相连通。

进一步的，风量分配调节装置包括风门调节挡板和执行器。

进一步的，流量温度监测装置包括温度传感器和流量传感器，沿水平烟道宽度方向布置在高温再热器出口或高温过热器出口处。

本发明相比现有技术具有以下优点：

（1）本发明通过调整各喷口进入上部炉膛的二次风或烟气流量大小，达到烟气的选择性补入，可对炉膛上部烟气的速度场进行有针对性地调整，有目的地对存在超温管壁进行降温，实现对汽温偏差的靶向调节。

（2）本发明调整系统响应快、调整灵活。在锅炉负荷变化、炉内燃烧状况改变时，可通过控制系统灵活控制由对冲喷口进入屏过下方炉膛区域的各股二次风量或烟气量，迅速调整炉膛上部速度场及温度场的分布，达到不同工况下的运行要求，满足机组深度调峰的需求。

（3）本发明调整系统安装布置灵活。对冲风喷口可安装在SOFA风层上方，也可安装在SOFA风层与顶层煤粉燃烧器之间，依据机组燃煤种类、燃烧器结构等因素而选择最佳安装位置。

附图说明

图1为本发明调整系统用于660MW四角切圆燃烧锅炉的结构示意图；

图2为图1中调整系统的正视图；

图3为图1中对冲喷口的水平截面示意图。

图中，1-炉膛；2-燃烧器；3-水平烟道受热面；4-二次风风箱；5-燃尽风喷口；6-对冲喷口； 7-屏式过热器；8-高温过热器；9-高温再热器；10-烟气温度测量传感器；11-前墙；12-后墙；13-左侧墙；14-右侧墙；15-流量测量传感器；16-低温过热器；17-低温再热器；18-省煤器；19-风量分配调节装置。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施方式进行详细的描述。优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

如图1、图2所示，以660MW超超临界四角切圆燃烧锅炉为例，该锅炉包括炉膛1、燃烧器2、水平烟道受热面3、燃尽风喷口5。炉膛1是由前墙11、后墙12、左侧墙13及右侧墙14水冷壁组成。水平烟道受热面3包括屏式过热器7、高温过热器8和高温再热器9。锅炉尾部竖直烟道有低温过热器16、低温再热器17、省煤器18。在炉膛下部四个角上各布置6层燃烧器，燃烧器由一、二次风喷口交替布置组成。在锅炉燃烧器上方四个角上各布置3层分离式燃尽风（SOFA）喷口5。SOFA层上方安装烟气流量分布调整系统。

本实施例针对该四角切圆燃烧锅炉的汽温偏差调整系统包含对冲喷口6共12只，喷口安装在SOFA层上方2米的水平高度，以对冲方式、等间距、顺列布置在锅炉的前后墙上；对冲喷口水平截面安装示意图见图3。作为优选的，对冲喷口6的风源来自于二次风风箱4，喷口通过风道与二次风风箱4相连。在每个对冲喷口的入口处安装风量分配调节装置19，风量分配调节装置19包括风门调节挡板和执行器，通过调整风门调节挡板的角度，调节由对冲喷口6进入炉膛的风量。在锅炉的高温再热器出口处、沿水平烟道宽度方向等间距、分别均匀布置3只烟气温度传感器10和6只流量测量传感器15，用于监测尾部烟道出口烟气的速度场与温度场。本发明汽温偏差调整系统的控制系统与各风量分配调节装置19相连，控制系统为PLC组态，用于接收水平烟道受热面壁温监测测点的信号，控制对冲风量分配调节装置。

本实例烟气流量分布调整系统的运行主要根据屏式过热器、高温过热器、高温再热器的壁温分布及高再出口布置的温度测点和流量测点的测量结果进行调整。

风量分配调节装置19的具体调节方法为：当运行测点监测到水平烟道受热面出现一侧或者局部壁面温度过高时，同时结合尾部烟道的流量及温度测点的测量情况进行判断：若与超温受热面所对应的流量测点处速度偏高，同时该区域烟气温度也较高，这时可判断是由于烟气速度场不均匀导致的汽温偏差，则通过控制系统向对应的风量分配调节装置19发出指令：减小超温受热面一侧的对冲喷口的风门调节挡板开度，同时增加另一侧对冲喷口的风门调节挡板开度，调整上炉膛烟气速度场，减少超温受热面周围烟气的流量，从而减少该处受热面的吸热量，降低壁面温度。在机组实际运行中，可及时通过调整各个对冲喷口风门挡板的开度，灵活地分区域控制进入炉膛的风量，进而调整上炉膛内烟气的速度场、温度场分布，达到调整受热面汽温偏差的目的。

对于单炉膛双切圆燃烧锅炉，左右两个切圆的相互扰动会比单切圆的燃烧方式更容易产生烟温偏差，炉膛出口中部烟温往往高于两侧，因此，本发明所述汽温偏差调整系统与方法对于单炉膛双切圆燃烧锅炉改善受热面壁温分布均匀特性具有更好的适用性。

Claims (10)

1.切圆燃烧锅炉汽温偏差的调整方法，其特征在于：该调整方法为：当出现由于烟气速度场不均匀导致的汽温偏差时，通过将气流以前后墙对冲的方式喷入炉膛上部区域，对炉膛上部和水平烟道内的烟气流量分布进行调节。

2.根据权利要求1所述的调整方法，其特征在于：所述气流采用二次风或尾部烟道的烟气。

3.根据权利要求2所述的调整方法，其特征在于：所述烟气速度场不均匀导致的汽温偏差的判断方法为：当监测到水平烟道受热面出现一侧或者局部壁面温度过高，同时监测到尾部烟道的流量及温度分布不均匀时，判断是由于烟气速度场不均匀导致的汽温偏差。

4.根据权利要求3所述的调整方法，其特征在于：所述对炉膛上部和水平烟道内的烟气流量分布进行调节的具体方法为：通过调整各气流流量，调整上炉膛烟气速度场，减少超温受热面周围烟气的流量。

5.一种切圆燃烧锅炉汽温偏差的调整系统，其特征在于：包括对冲喷口、风量分配调节装置、流量温度监测装置；所述对冲喷口为多个，两两相对设置在锅炉的前后墙上，且位于同一水平高度；各对冲喷口上均设有风量分配调节装置；所述流量温度监测装置设于尾部烟道处。

6.根据权利要求5所述的调整系统，其特征在于：所述对冲喷口设于炉膛上部、屏式过热器下方，或顶层煤粉燃烧器与SOFA风层之间。

7.根据权利要求6所述的调整系统，其特征在于：所述对冲喷口等间距分布于前后墙。

8.根据权利要求7所述的调整系统，其特征在于：所述对冲喷口通过风道与二次风风箱或烟道相连通。

9.根据权利要求8所述的调整系统，其特征在于：所述风量分配调节装置包括风门调节挡板和执行器。

10.根据权利要求9所述的调整系统，其特征在于：所述流量温度监测装置包括温度传感器和流量传感器，沿水平烟道宽度方向布置在高温再热器出口或高温过热器出口处。