浅析锅炉墙置对冲燃烧技术的有关问题

广东科技2009.11总第225期

流最小值Ic.min 。3.4可靠性

保护装置的可靠性是指在该保护装置规定的保护范围内

发生了它应该动作的障时,它不应该拒绝动作,而在任何其他该保护不应该动作的情况下,则不能误动作。

4继电保护装置在系统不同状态时的功能

4.1供电系统正常运行时

这种状况是指系统中各种设备或线路均在其额定状态下

进行工作,各种信号、指示和仪表均工作在允许范围内的运行状况。此时,继电保护装置应能完整、安全地监视各种设备的运行状况,为值班人员提供可靠的运行依据。

4.2供电系统发生故障时

这种状况是指某些设备或线路出现了危及其本身或系统的安全运行,并有可能使事态进一步扩大的运行状况。此时,继电保护装置应能自动地、迅速地、有选择性地切除故障部分,保证非故障部分继续运行。

4.3供电系统异常运行时

这种状况是指系统的正常运行遭到了破坏,但尚未构成故障时的运行状况。此时,继电保护装置应能及时地、准确地发出信号或警报,通知值班人员尽快做出处理。

4.410kV 系统中应配置的继电保护

按照变配电所10kV 供电系统的设计规范要求,在10kV 的供电线路、

配电变压器上一般应设置以下保护装置:4.4.110kV 线路应配置的继电保护

10kV 线路一般均应装设过电流保护。当过电流保护的时限不大于0.5~0.7s,并没有保护配合上的要求时,可不装设电流速断保护,但自重要的变配电所引出的线路应装设瞬时电流速断保护。当瞬时电流速断保护不能满足选择性动作时,应装设略带时限的电流速断保护。

4.4.210kV 配电变压器应配置的继电保护

（1）当配电变压器容量小于400kVA 时,一般采用高压熔断器保护。

（2）当配电变压器容量为400～630kVA,高压侧采用断路器时,应装设过电流保护。当过流保护时限大于0.5s 时,还应装设电流速断保护。对于车间内油浸式配电变压器还应装设气体保护。

（3）当配电变压器容量为800kVA 及以上时,应装设过电流保护,而当过流保护时限大于0.5s 时,还应装设电流速断保护。对于油浸式配电变压器还应装设气体保护,另外尚应装设温度保护。

（作者单位：福州电业局）

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黄忠明

（广东省深圳市）

1旋流燃烧器及其布置方式

墙置对冲燃烧方式的旋流燃烧器一般布置在炉膛的前、后墙,其出口气流是一边旋转,一边向前作螺旋式运动。旋流燃烧器的喷口都是圆形的,中间内圈喷口是一次风,一次风外圈是二次风,2个喷口同一轴心,每边墙上布置多个、多排的独立燃烧器。

双调风燃烧器DRB （见图1）。

这种燃烧器一次风管道外围设有2个分别控制的调风器。内调风器由可调轴向叶片组成,其主要功能是促进点火和稳定火焰,而切向叶片的外调风器主要是在火焰下游供风以完成燃烧。由于外调风的旋流强度较大,它也吸引了热烟气回流以稳定火焰。DRB 燃烧器的一次风管是文丘利管,目的是要使风粉混

合物得到很好的分散以提高燃烧效率。这些燃烧器形成的火焰,

其核心是还原性的,然后在核心火焰下游再逐步向其供风,以达到既降低NOx （可降低50～60%）又保证燃烧效率的双重功能。由于外围二次风有一定的厚度和动量,核心部分的还原性火焰要穿过二次风是不可能的,因而可以防止炉膛结焦和腐蚀。此类

燃烧器的NOx 排放量为330～860mg/Nm 3

。

2旋流燃烧器对冲燃烧锅炉结构特点

前后墙对冲燃烧和四角切圆燃烧不同,它并不要求炉膛横截面接近正方形,实际炉膛横截面可以为矩形,这有利于锅炉受热面的布置。而炉膛横截面越接近正方形,在同样炉膛容积热负荷和截面热负荷的情况下,炉膛周界尺寸就越小,当管径和节距相同时,就会导致上升管单位流通面积蒸发量增大,使循环倍率下降,这对水循环是不利的;因此,CE 型四角切圆燃烧亚临界压力锅炉一般都采用强制水循环以确保水循环可靠。而旋流对冲

燃烧亚临界压力锅炉（如B&W 型

）一般都采用自然水循环方式,由于自然循环自补偿特性水循环可靠安全。并且由于下降管没有炉水循环泵,锅炉运行可靠性高,运行成本和维护费用低。B&W 型旋流燃烧器前后墙对冲燃烧,结合尾部分烟道挡板调节

摘要：根据笔者以下对墙置对冲燃烧锅炉的了解，本文主要对B&W 型旋流式燃烧器墙置对冲燃烧锅炉特点和运行性作了简要的分

析，仅供参考。关键词：锅炉；墙置对冲

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蒸汽温度,避免了因燃烧器摆动机构带来的潜在故障。而CE型四角切圆燃烧依靠燃烧器摆动调节蒸汽温度,必须增加燃烧器至灰斗、燃烧器至屏底的距离。随着锅炉运行参数提高,蒸发量相对减少,过热热量不断增加。由于炉膛高度的提高,炉膛吸热高出工质蒸发所需的热量,这样就不得不把一部分再热器搬到炉膛中来,所以CE型300MW和600MW四角切圆燃烧锅炉设置壁式再热器。但是,这种做法结构上有些复杂,在炉膛结焦的情况下,工作条件更差,再热器压降也会增大。在同样炉膛容积热负荷情况下,四角切圆燃烧锅炉的形状应适当偏于高瘦,而旋流燃烧器对冲燃烧锅炉形状偏于矮胖。

墙置对冲燃烧系统与四角切圆燃烧系统相比,炉膛出口烟气流量和烟气温度均匀,这是墙式燃烧的一个优点。锅炉容量越大,这一优点越显著。因为炉膛出口烟气流量和烟气温度均匀,可以使过热器和再热器的吸热量均匀,同时也减少了过热器和再热器部分的结焦、堵塞和管壁磨损。一般300MW、600MW容量的锅炉,墙式燃烧炉膛出口处两侧烟温偏差为50～80℃,而直流燃烧器要高一些,最高可达180～240℃。烟气温度偏差小,过热器和再热器系统就可以设计得比较简单,避免了不必要的交叉,系统简单,阻力就小,这样汽包运行压力就低,既可降低汽包应力又可减少厂用电。同样再热器系统的阻力小提高了电厂循环效率。

3锅炉运行性能

B&W锅炉的双调风旋流燃烧器,可以采用分隔风箱严格按需要分层控制风量,双调风燃烧器又能用切向和轴向调风器控制二次风供风量和正确的投入位置,这样既可使燃烧迅速着火燃烧,其NOx排放量也能达到环境保护的要求。对采用旋流式燃烧器墙式燃烧方式电厂实际运行情况的分析归纳,同其他各种燃烧方式和燃烧器相比较,旋流燃烧器墙式燃烧锅炉有如下优越的运行性能:

3.1启动容易

燃烧系统中,燃烧器实际上是成组启动,必要时也可以几个燃烧器启动,它并不像其他的燃烧方式要求各角之间协同,也不要求前后墙上下层间的协同,只要本燃烧器风煤比和旋流强度合适就可以,因此控制比较简单,目标比较集中。

在其他燃烧系统中为了保证启动成功,一般要做冷态空气动力场试验以保证火焰大小和位置的正确性,对应层之间位置调平,如果位置是可调的还需同步,这些工作在墙式燃烧是不必要的。为保证形成火球和避免火球漂移,对一次风速有一定的要求,这一要求和着火要求是不一致的。这要求启动比较小心。

3.2煤的着火和低负荷稳燃特性好

煤粉在炉膛内着火和稳燃,主要取决于需要多少着火热和如何得到这些着火热两者之间的平衡。在墙式燃烧旋流燃烧器情况下,煤粉着火基本上是在二次风还没有混入的情况下进行的,即是处在煤粉浓度高、着火温度相对较低、所需着火热较小的情况下进行的,因而点火比较容易。另一方面,旋流燃烧器的回流区是可调的,对煤的着火和稳燃比较有利。

3.3煤种适应性好,燃烧经济性高

墙式燃烧的旋流燃烧器有较好的负荷适应性和燃烧经济性,主要取决于两点:①燃烧器型式和布置；②受热面的配合和调温方式。前者主要是由于各燃烧器之间风粉分配均匀,一次风取值较自由和回流区的质和量都是可调的,这就大大提高了对不同煤的着火和燃尽的适应性。而辐射和对流受热面的配置和比例,以及双烟道布置又对煤种适应性提供了帮助。

DRB燃烧器还有几种类型以适应不同煤种的燃烧,如强化着火的EI-2DRB燃烧器和一次风可以转换的PAX-DRB燃烧器等。EI-DRB燃烧器为反应慢或尽管反应不慢但含水含灰多因而着火有困难的煤设计,其特点是一次风速度较低,同时燃烧器进口的锥形扩散器使得喷出的煤粉空气混合物局部浓缩,加之二次风旋流强度提高可以增加高温烟气的回流使点火性能大大改善。这种燃烧器可以经济地燃烧贫煤和含水量高达35%的褐煤。一次风可以置换的PAX-DRB燃烧器已用在上某电厂350MW的“W”型火焰锅炉上,其稳燃性能良好。

3.4墙式燃烧抗结焦性好

在墙式燃烧旋流燃烧器出口后的气流中,低速的煤粉空气混合物处在两股强大的旋转二次风包围中,因此,即使粗煤粉也不可能从二次风之中分离出来而接触炉壁,结焦倾向相比四角切圆燃烧锅炉要低得多,炉膛中布置的吹灰器数量也要比四角切圆燃烧锅炉少很多。

3.5炉膛出口热偏差小

由于每个旋流燃烧器组成小的旋转射流,但整个炉膛中的气流不像四角切圆燃烧炉内气流整体旋转而造成炉膛出口以后受热面处的流场和温度场分布不均匀,导致过热器和再热器热偏差过大而超壁温或蒸汽温度达不到要求。另一方面,墙置旋流对冲燃烧温度偏差小,使得过热器和再热器系统简单,交叉少,阻力小,运行维护方便。再热器系统阻力的降低,提高了电厂循环效率。

3.6燃烧NOx排放量低

在NOx控制方面,B&W公司的DRB燃烧器的设计把二次风分隔成风量和旋转强度可调的内、外两股,使内二次风与煤粉气流间的混合与内、外二次风间的混合可以分别控制,实现二段燃烧,其目的是为了降低NOx的生成量。而且整个燃烧过程又是在厚实的高动量二次风包复下进行的,因此它既能达到控制NOx的生成又不降低燃烧效率,并能防止水冷壁的腐蚀。

在四角切圆燃烧过程中,为抑制NOx生成,常常采用在远离燃烧器顶部适当高度加装燃尽风喷口,使主燃烧区缺氧燃烧,但这样燃烧区有可能形成高温腐蚀。

4结束语

通过对锅炉实际运行性能的考察,发现墙置对冲燃烧方式具有燃烧经济性高,燃烧稳定性和负荷适应性较好,炉膛结渣倾向低,炉膛出口烟气热偏差小等特点。

对多台大型机组前后墙布置旋流对冲燃烧锅炉与四角切圆燃烧锅炉在燃用相同煤质的电厂实际运行比较发现:（1）燃烧经济性、锅炉稳燃及负荷适应性、燃烧调节性能及NOx排放量等锅炉运行性能基本不相上下。机组由于煤粉细度、运行风量或配风等方面的原因而引起的运行经济性问题,不属于锅炉燃烧器型式的问题。

（2）在炉内结渣倾向和炉膛出口烟气热偏差两方面,由于炉内气流结构的不同,对冲燃烧方式好于四角切圆燃烧方式。尤其是对于容易结渣的煤质,旋流对冲燃烧方式的优势更突出。

（3）有些旋流对冲燃烧锅炉尾部烟气调节挡板调温,引起尾部受热面管子的磨损增加的问题需要研究解决,采取合理防磨措施。

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