HG-2030/26.15-YM3型超超临界锅炉水冷壁壁温特性分析

2011-03-15陈有福陈红君何泽家

电力工程技术 2011年5期

陈有福，陈红君，何泽家

(1.江苏方天电力技术有限公司，江苏南京211102；2.江苏省电力公司电力科学研究院，江苏南京211103)

垂直管圈水冷壁具有阻力小、结构简单、安装工作量较小、各种工况下的热应力较小等优点，且适合于变压运行。锅炉运行时水冷壁炉膛侧受高温烟气的强烈辐射,对炉内烟气温度场没有直接的监视手段，当水冷壁内工质工况相对稳定时，垂直管屏下水冷壁出口温度场的变化就是对炉内燃烧工况最直接且最快的反应结果。通过现场调试和运行实践，获得了炉膛一次风配比、二次风配比、磨煤机运行组合方式调整对HG-2030/26.15-YM3型锅炉水冷壁壁温分布特性的经验，对改善炉内燃烧，提高锅炉安全、可靠、经济运行具有很强的指导意义。

1设备概况

大唐南京发电厂HG-2030/26.15-YM3型超超临界锅炉是变压运行直流锅炉，采用П型布置、单炉膛、改进型低NOxPM主燃烧器和MACT型低NOx分级送风燃烧系统、墙式单切圆燃烧方式，炉膛采用内螺纹管垂直上升膜式水冷壁。锅炉采用平衡通风、紧身封闭布置，固态排渣。设计煤种为神华煤，校核煤种一为淮南煤，校核煤种二为大同煤，6台ZGM113中速磨煤机配正压直吹制粉系统，锅炉主要设计及运行参数如表1所示。

2锅炉技术特点及其分析

炉膛采用改进型的内螺纹管垂直水冷壁，即在上下炉膛之间加装水冷壁中间混合集箱。炉膛断面尺寸为19 230×19 268 mm，各墙底部各有112根D42×9的水冷壁管子，通过三叉管第一次过渡到216根D32×6.5的管子，从D32×6.5的管子第二次过渡到432根D28.6×6.2的水冷壁管子（燃烧器区域为1根变2根，其他区域为1根变4根），这样各墙水冷壁管均为432根。节流孔圈装设在小直径的下联箱外面较粗的水冷壁入口管段上，以加大节流度，提高调节流量能力，通过控制工质流量的方法来控制各回路管子的吸热和温度偏差。

表1锅炉主要设计及运行参数

主燃烧器安装于各墙下水冷壁第323与324号水冷壁管之间，采用CUF墙式单切圆燃烧大风箱结构，每只燃烧器共有9种36个风室26个喷嘴（如图1所示）。其中顶部OFA燃尽风室1个，空风室11个，AUX1-1风室3个，AUX1-2风室3个,AUX-2风室3个，AUX-3风室1个，油风室3个，设B，C，D，E，F层浓淡风室和最下层改造为等离子燃烧器的A层风室，根据各风室的高度不同,布置数量不等的喷嘴，火焰喷射方向与炉墙垂直。在距上层煤粉喷嘴上方约5.0 m处有4层附加燃尽风（AA），风室角式布置，每个AA风室布置2个喷嘴，其作用是补充燃料后期燃烧所需的空气，调节火焰中心高度，同时既有垂直分级又有水平分级燃烧，可降低炉内温度。

磨煤机安装于炉膛右墙零米处，A，B，C，D，E，F分别从炉前往炉后方向布置。

3燃烧调整与下水冷壁壁温特性分析

图1主燃烧器、炉膛及下水冷壁出口壁温测量元件布置图

为了加强对水冷壁运行监视，在各墙下水冷壁进入中间混合集箱前的炉外管上加装了112个壁温测量元件(如图1所示)。在各项试验中，维持机组负荷606 MW，给水流量、分离器出口工质过热度和总风量稳定。采用标准偏差进行分析下水冷壁出口壁温发散程度。

3.1二次风配风与水冷壁出口壁温特性分析

二次风配风调整试验主要是合理利用AA附加风和OFA燃尽风来调整炉内火焰中心的高度，优化炉内燃烧，从而达到改变下水冷壁各垂直管屏的吸热量，优化下水冷壁管出口壁温特性。

磨煤机组合为ABCDEF，OFA燃尽风维持在65%，分别对AA附加风在30%，50%，65%开度并逐步关小主燃烧器其他附加风门开度维持大风箱与炉膛差压稳定进行试验，改变炉内二次风配比。不同开度的水冷壁壁温分布曲线如图（2—4）所示。结果表明，（1）AA附加风开度在30%时，炉膛左墙温度普遍高于其他墙，而且左墙56至96号水冷壁管、左墙和后墙燃烧器下游明显高于其他墙对应位置水冷壁壁温，这是由于右墙燃烧器射流刚性更强，引起左墙和后墙燃烧器射流受上游气流冲击发生偏斜，炉内切圆偏向炉膛左后墙；（2）当AA风门开度从30%开至50%时，下水冷壁最高温度由右墙303号水冷壁管479℃下降至443℃，左墙壁温平均下降了7.33℃，尤其是左墙燃烧器上游264至312号、下游332至392号和左墙燃烧器上游264至303号水冷壁壁温大幅度下降，后墙燃烧器下游附近水冷壁壁温小幅度下降；（3）当AA风门开度从50%开至65%时，下水冷壁最高温度下降至439℃，右墙壁温平均下降了4.53℃，尤其是左墙56至96号、右墙燃烧器下游264至303号和340至396号水冷壁管壁温大幅度下降。随着AA附加风量升高和主燃烧器二次风速下降，出口平均温度(尤其左墙和右墙)也大幅度下降，可是后墙3号角至100号和前墙燃烧器下游344至2号角水冷壁壁温却逐渐上升，下水冷壁出口温度场标准偏差也先降后升（如表2所示），这是由于抬高了炉膛火焰中心高度和减小了主燃烧器区域炉内切圆直径[1]；主燃烧器喷口射流刚性减弱[2]，尤其是右墙燃烧器喷口射流刚性每次下降幅度相对更大，各墙燃烧器射流受上游气流冲击也随配风工况的变化产生不同程度的下降，引起炉内切圆中心位置逐步向炉膛右后方向迁移且形状也往炉膛前后墙拉伸。一次风喷口风速的调匀情况。分别进行了BCDEF和ABCDE 2种磨煤机组合运行方式的试验。结果表明（如图9所示）：炉膛2号、3号、4号角和 1号角前墙附近均有大面积下水冷壁管壁温大幅上升，而左墙燃烧器下游水冷壁管出口温度则大幅下降，水冷壁最高壁温点也由左墙336号管446℃升至后墙78号管461℃，下水冷壁出口平均壁温上升了5.71℃，温度场均匀度也大幅下降，尤其是后墙标准偏差由15.26增加到22.60。这是由于磨煤机运行组合由BCDEF改为ABCDE方式，降低了炉膛火焰中心，增大了炉内切圆直径[2]，且后墙和右墙燃烧器射流刚性减弱相对更大，而左墙则增强相对最大，引起左墙射流偏斜减小，而右和后燃烧器射流偏斜角度增加，炉内切圆中心往右后方向迁移。