大型电站锅炉燃烧器布置方式简介

大型电站锅炉燃烧器布置方式简介[作者：韩淑秀，魏巍|转贴自：本站原创|点击数：6057|更新时间：2009-5-5|文章录入：imste2009年第3期](内蒙古电力勘测设计院，内蒙古呼和浩特摘要：文章介绍了目前电站用大型锅炉燃烧器布置的两种主流形式，同时对两种燃烧方式在运行中的优缺点进行了分析，并对目前大型锅炉对冲燃烧这一新型燃烧方式做了简要的论述。关键词：锅炉；燃烧器；布置方式中图分类号：TK223.23文献标识码：A文章编号：1007—6921(2009)03—0228—随着中国国民经济的快速增长，各地区对电负荷的要求也在快速增长，同时，环境要求也在进一步的提高，锅炉的排放要求进一步改进，大容量的锅炉应用而生，对于电站大型煤粉锅炉而言，燃烧器的布置方式鉴于供货商的不同，采用的燃烧方式也各不相同，但主要为两大流派：即以ABBCE为代表的直流燃烧器、四角布置切圆燃烧方式和以B&W为代表的旋流燃烧器前后墙布置的对冲燃烧方式。1直流燃烧器的四角切圆燃烧方式直流燃烧器的四角切圆燃烧方式为炉内的气流流动由四角燃烧器的四股射流共同形成，总体上组成一个旋转气流，具体布置方式见图1。该燃烧方式燃烧器射出的煤粉气流经过燃烧室中部区域变成强烈燃烧的高温烟气，一部分直接补充到相邻燃烧器射流的根部，使相邻燃烧器射出的煤粉升温引燃。射流本身的卷吸和邻角的相互点燃特点，使直流式燃烧器四角布置、切圆燃烧方式具有良好的着火性能。同时二次风口与一次风口相对独立，相互间的排列自由，可以在布置上变化出多种形式，控制二次风与一次风混合的迟早，满足不同的燃料对混合的不同要求，改善着火性能。此外，由于一次风衰减慢和二次风的加强作用，使煤粉气流的后期混合强烈，加之炉内的气流旋转，煤粉在炉内螺旋上升，通过的路程长，故直流式燃烧器切圆燃烧又具有燃烬程度好的特点。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根煤粉管道接至同一层四角布置的煤粉燃烧器。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。一二次风呈间隔排列，在AB、CD、EF3层二次风室内设有启动及助燃油枪，共12支。为了降低四角切圆燃烧引起的炉膛出口及水平烟道中烟气的残余旋转造成的烟气侧的屏间热偏差，采用同心反切加燃尽风(OFA)和部分消旋二次风，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一方向偏转25°，燃烧器一次风喷嘴采用等间距布置，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°，二次风采用典型CE式大风箱结构，保证四角配风均匀，在煤粉气流均匀的条件下，可有效防止切圆偏斜。采用宽调节比煤粉喷口，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，浓煤粉气流进入喷嘴上部，淡煤粉气流则进入喷嘴的下部区域，而煤粉气流中的空气基本上按各50%进入上下两区域，从而形成浓淡燃烧。V形钝体能显著增加烟气回流量，提高锅炉稳燃能力。浓淡燃烧是由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，因此燃烧稳定性和低负荷性能好。由于浓侧煤粉气流的空气量相对少，故同时抑制了燃料NOx的生成。直流燃烧器作四角布置切圆燃烧时，燃烧室的最佳截面是正方形，但实际上由于锅炉结构设计方面的原因，也常采用长方形的截面，但其宽度与深度的比值接近1，一般不超过1.2。切圆的直径应结合燃料的着火性能与结渣性能综合考虑，切圆直径较大时，炉中心火焰旋转强烈，冲刷过来的火焰离风口根部近，甚至可能引起气流贴壁，火焰冲向水冷壁引起结渣，切圆直径太小又会使燃烧室中心火焰变小，对燃烧不利。四角布置切圆燃烧方式的锅炉，由于炉膛出口气流残余旋转的存在，引起水平烟道内烟气沿宽度方向烟温分布不均匀，导致高温过热器局部超温爆管。2旋流燃烧器前后墙布置的对冲燃烧方式前后墙对冲的燃烧方式是在炉膛的前后墙分别布置多层燃烧器，煤粉通过燃烧器喷入炉膛以形成对称的V形火焰，前后的煤粉相汇合形成W型火焰，使前后火焰相互得到支持，以利于煤粉着火、燃尽，在炉内有较好的充满度，集体布置见图2。该燃烧方式当燃用劣质无烟煤时，更要求前后墙管道的风量、煤粉量有较好对称性，才能组织良好的燃烧工况。因此W形火焰锅炉的缩孔调节必须经热态调整才能使管道风量、煤粉量达到均匀。所用的燃烧器一般选用双调风旋流低NOX燃烧器，在燃烧器区域布置开式环行大风箱为燃烧器供风。这种前后墙对冲的燃烧方式具有启动方便、煤种适应性强、良好的抗结焦抗高温腐蚀特性、燃烧稳定、NOX排放量低和不受机组容量限制等优点，它既可以用于燃烧优质烟煤的锅炉，也可用于燃烧贫煤、劣质烟煤等一系列燃料的锅炉。前后墙对冲燃烧锅炉单个燃烧器具有良好的燃料、空气分布，加上独特的燃烧器喉口设计结构，能够避免燃烧器区域结渣和腐蚀，只要最外排燃烧器距侧墙的距离足够，完全能避免火焰刷墙，而切圆燃烧在炉内形成旋转的火球，炉内气流的扰动极易发生火焰刷墙，与切圆燃烧相比，对冲燃烧是以单个燃烧器为单元，组织炉内风粉气流的燃烧，当炉膛断面随锅炉容量放大时，对冲燃烧布置的锅炉仅需将炉宽方向加宽，相应的燃烧器均匀增加即可，炉膛出口烟温偏差与锅炉容量的大小无关；而切圆燃烧是对整个炉膛为中心，组织风粉气流在炉膛成型，完成煤粉的燃烧，当锅炉容量增大，炉膛尺寸会随之增大，旋转火球的动量也就越大，炉膛出口的烟温偏差因此随着锅炉容量的增加而不断增加，尽管采取了如双火球，反切等措施，但与对冲燃烧比，其控制烟温偏差上有先天的不足。因此，当采用对冲燃烧时，上部炉膛宽度方向上的烟气温度和速度分布比较均匀，使水冷壁出口温度偏差较小，也就有利于降低过热蒸汽温度偏差，这种燃烧方式沿炉膛宽度方向的温度场较为均匀，且单个燃烧器的调节比大，喷口启停灵活，可将二次风反向偏转17°，以形成风包煤气流，减轻炉壁结渣。运行经验证明，对于四角切圆燃烧，如果不在炉膛和燃烧系统设计上采取有效措施，则在炉膛出口部分可能存在着较大的烟温偏差，导致过热器、再热器超温爆管，威胁着锅炉长期安全运行。而世界上著名锅炉制造公司在600MW及以上锅炉采用前后墙对冲燃烧方式，取得了很大的成功，这种燃烧方式沿炉膛宽度方向的温度场较为均匀，且单个燃烧器的调节比大，喷口启停灵活。但前后墙对冲燃烧器的缺点主要在以下三个方面：①制造成本相对较高；②燃烧器的布置受磨煤机台数影响较大；③由于对冲燃烧风箱布置于前后墙，使该区域无法布置吹灰器，而且该区域处于一个燃烧的盲区，温度偏低，管道变形不均匀。3结束语随着燃烧技术的发展，在综合前后墙对冲与四角切圆燃烧方式的优点后出现了对冲同心正反切燃烧方式，即一次风对冲，二次风同心正反切。二次风偏离一次风射流一个角度射入炉膛，这不仅可适当推迟一二次风的混合，而且在炉膛水平方向形成中央富燃料区，水冷壁区域富空气区，形成沿炉膛水平方向的空气分级。燃烧器最显著的特点是每只燃烧器的顶部设有燃烬风喷口(OFA)，实质上就是相当于两段燃烧方式。在运行中将空气由此喷口送入炉膛，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，这样既可避免过高的峰值温度，减少热力型NOx的的生成，也可以抑制燃料氮向NOx转换的生成反应，从而达到总体上降低NOx排放的目的。燃烬风投入并迅速地与燃烧产物混合，保证燃料的完全燃烬。［参考文献］［1］国内外600MW级机组锅炉的技术特点(华中科技大学，湖北武汉［2］电站锅炉的燃烧器形式及分类.中国电力网［3］研究锅炉燃烧技术［4］50-G13300-0第四章燃烧系统.［5］锅炉燃烧系统技术特点分析.中国电力网.