我们把锅炉偏烧怎么调？
一、概述
我公司两台DG670/13.7-19型超高压自然循环汽包炉,由东方锅炉厂生产。其结构为单炉膛、“П”型布置、固态排渣平衡通风,采用四角切圆燃烧。
四角切圆燃烧方式由于其能形成稳定的火焰中心,有利于燃烧、燃尽而被广泛采用。然而在实际运行中也暴露出炉膛出口两侧烟温偏差大,主汽温偏差大的问题,这种情况不但严重影响锅炉的经济运行,甚至局部超温爆管被迫停炉停机,危害甚大。
二、热偏差形成原因分析
由于结构上和运行中各种因素的影响,过热器各并列工作的受热面管的热负荷和管内工质流量各不相同,则各管中蒸汽的焓增量(吸热量)就不一样,这样各管的蒸汽温度和管壁温度有差别,运行中某些管子蒸汽的焓增量超过了整个管组的平均数值,这种现象叫做热偏差。产生热偏差的原因有以下几方面：
1.受热不均
受热不均就是并列各管的热负荷不均。受热强即热负荷大的管子,其中蒸汽的吸热量大,蒸汽的焓增量就大,则蒸汽温度及管壁温度都较高,受热不均会产生热偏差。引起受热不均的具体因素很多,主要有以下几点:
(1)炉膛出口残余旋转所形成的烟速偏差是烟温偏差形成的根本原因。四角切圆燃烧煤锅炉在运行时,四列多股风粉气流从四角喷入炉膛,在炉膛中形成一稳定的强烈旋转火焰区。随着旋转气流的上升,旋转强度逐渐减弱,但是到炉膛出口仍然存在着较大的残余旋转,研究表明,从燃烧器区形成的旋转气流,到炉膛出口处仅旋转了1/2～1/4圈,因此在炉膛出口水平烟道处存在较大的速度偏差,同时造成两侧的烟温偏差。
(2)在炉膛中的传热情况是由火焰中心向四周辐射热量给水冷壁,因此炉膛中间的温度高,而四周水冷壁附近的温度低。烟气在离开炉膛转流烟道后仍保持着上述温度不均的特点,因而烟道中间的管子受热较强,而烟道两侧的管子受热较弱,形成受热不均。
(3)炉膛火焰中心偏斜,对流烟道两侧的烟温将不同。火焰中心偏向哪一侧,哪一侧的烟气温度就高,则这一侧的管子受热较强。
(4)水冷壁局部结渣,也会导致对流烟道两侧的烟温不同,结渣侧的烟温较高,这一侧的管子受热较强。
(5)烟道中的烟气流速不同时,同样会引起受热不均。一般烟道中间的烟速较高而两侧的烟速较低。故烟道中间管子对流传热较强。另外,当烟道中的受热面管排列不均匀,管子之间有较大的烟气通道,即形成所谓“烟气走廊”时,由于其阻力小,烟速高,对流传热加强,而且烟气走廊处的烟气辐射层厚度较大V 辐射传热也增强,因此靠近烟气走廊两侧的管子受热较强。
(6)对于屏式过热器,由于是沿炉宽方向布置的,故中间的屏受热较强,两侧的屏受热较弱。而对于每一片屏而言,外圈管子由于直接受到火焰辐射受热最强,越往里圈的管子则受热越弱。
综上所知可知,当沿烟道截面各处的烟气温度和烟气流速分布不均匀时,就会造成过热器和再热器部分管子受热不均。
当受热不均时,受热强的管子由于蒸汽的温度高,密度小,比容大,流动阻力增大,蒸汽流量减小(即受热不均会引起流量不均),这将加大热偏差的程度。因此,受热不均会造成相当严重的热偏差,沿烟道宽度方向的热偏差甚至可以达到偏差管的吸热量比平均吸热量30%的程度,所以必须减小受热不均。
2.蒸汽流量不均
当并联各管的蒸汽流量不均匀时,在流量大的管子中每千克蒸汽的吸热量小,则管内蒸汽温度和管壁温低。在流量小的管子中每千克蒸汽焓增量大,则管内蒸汽温度和管壁温度都较高。所以,在同一级过热器中,各管的蒸汽流量是否均习,影响了热偏差。
三、减轻热偏差的方法
由以上对热偏差产生原因的分析可知,要想完全避免热偏差是不可能的。但是严重的热偏差却威胁着锅炉的安全运行,因而应当尽量减轻热偏差的程度,使不致造成过热器和受热面管子超温过热损坏。在锅炉设计中通常采用受热面分级,级间混合;蒸汽的交换流动等方法,在实际运行过程中,我厂采取了以下措施:
· 1 ·
在锅炉主汽流量在460t/h以上时，必须保证四层给粉机全部投入，其中适当提高B、C层给粉机出力，降低A、D层给粉机出力，但各层出力偏差确保在50rpm以内。锅炉主汽流量在460t/h以下时，可逐步对角停运A层给粉机，同时适当降低D层给粉机出力。在设备正常时，严禁单角投停给粉机。尽量提高一次风温，保证着火的稳定性。确保各层给粉机对应的一次风速、风粉浓度平衡，避免偏差过大引起炉膛火焰中心偏斜。一次风速保持在20—25m/s，在保证一次风管来粉正常的情况下，尽量降低一次风速，减小一次风射流刚度，减小煤粉初期着火需要的热量。调整磨煤机出口温度100—120℃，提高三次风温，关小排粉机档板，开大磨煤机再循环，减小三次风量，降低三次风对炉内燃烧的影响。调整给粉机下粉插板的开度，保持在1/3—2/3之间，提高给粉机来粉的均匀性，避免出现因给粉机下粉不畅而造成炉内燃烧波动较大。
通过燃烧调整手段，锅炉燃烧稳定性上升，锅炉运行中主、再热汽温、主汽压力、炉膛负压波动幅度减小，减少热偏差提高锅炉效率。
· 2 ·
#1炉上层三次风对燃烧影响较大。为此，将A、B排粉机出口风量向下调整，A排出口F2、F4三次风缩孔关闭1/3，B排出口因缩孔无法调整，将其出口三次风门F1关小至75%，F3关小至45%。将AB排粉机入口档板开度关小至60%，同时开大排粉机出口再循环风门至50%。通过此项调整，使炉膛出口烟温差大幅度下降，受热面壁温超限得到控制。
· 3 ·
通过SOFA摆角开度的调整可以改变炉膛出口烟气流场分布，改变燃烧切圆大小，从而减小热偏差。
· 4 ·
制粉系统的启停对热偏差也有一定的影响，比如#2炉停运B/D制粉系统，可以降低排烟温度，可以提高再热气温，降低再热器壁温度的超限，减少热偏差，提高锅炉效率都有一定的作用。
· 5 ·
燃烧煤质水份、灰份的增加,挥发份和热值的降低,均导致煤粉着火推迟,火焰拖长且中心上移,从而导致烟温偏差的加大。通过调整经济煤粉细度范围,提高热风温度,减少一次风量(即增加煤粉浓度),拉开一、二次风喷口的距离,推迟一、二次风过早的混合,降低一次风速等措施,促进火焰在燃烧器出口附近稳定下来。火焰传播速度加快;煤粉气流的着火热减少,达到高效燃烧的目的。
· 6 ·
炉膛出口过量空气系数也影响水平烟道的烟温偏差,当炉膛出口的过剩空气系数控制在合适的范围内时,煤粉在炉膛内燃烧有充分的空气供应,及时燃烧完全。锅炉总送风量相对偏高,造成炉内气流速度偏高,烟温偏差增大。锅炉总送风量相对偏低,炉内燃烧不完全,在尾部烟道局部燃烧,同样造成烟温偏差增大。
· 7 ·
建立吹灰制度,防止受热面局部积灰、结渣，减少热偏差，提高锅炉效率。
我公司两台DG670/13.7-19型超高压自然循环汽包炉,由东方锅炉厂生产。其结构为单炉膛、“П”型布置、固态排渣平衡通风,采用四角切圆燃烧。
四角切圆燃烧方式由于其能形成稳定的火焰中心,有利于燃烧、燃尽而被广泛采用。然而在实际运行中也暴露出炉膛出口两侧烟温偏差大,主汽温偏差大的问题,这种情况不但严重影响锅炉的经济运行,甚至局部超温爆管被迫停炉停机,危害甚大。
二、热偏差形成原因分析
由于结构上和运行中各种因素的影响,过热器各并列工作的受热面管的热负荷和管内工质流量各不相同,则各管中蒸汽的焓增量(吸热量)就不一样,这样各管的蒸汽温度和管壁温度有差别,运行中某些管子蒸汽的焓增量超过了整个管组的平均数值,这种现象叫做热偏差。产生热偏差的原因有以下几方面：
1.受热不均
受热不均就是并列各管的热负荷不均。受热强即热负荷大的管子,其中蒸汽的吸热量大,蒸汽的焓增量就大,则蒸汽温度及管壁温度都较高,受热不均会产生热偏差。引起受热不均的具体因素很多,主要有以下几点:
(1)炉膛出口残余旋转所形成的烟速偏差是烟温偏差形成的根本原因。四角切圆燃烧煤锅炉在运行时,四列多股风粉气流从四角喷入炉膛,在炉膛中形成一稳定的强烈旋转火焰区。随着旋转气流的上升,旋转强度逐渐减弱,但是到炉膛出口仍然存在着较大的残余旋转,研究表明,从燃烧器区形成的旋转气流,到炉膛出口处仅旋转了1/2～1/4圈,因此在炉膛出口水平烟道处存在较大的速度偏差,同时造成两侧的烟温偏差。
(2)在炉膛中的传热情况是由火焰中心向四周辐射热量给水冷壁,因此炉膛中间的温度高,而四周水冷壁附近的温度低。烟气在离开炉膛转流烟道后仍保持着上述温度不均的特点,因而烟道中间的管子受热较强,而烟道两侧的管子受热较弱,形成受热不均。
(3)炉膛火焰中心偏斜,对流烟道两侧的烟温将不同。火焰中心偏向哪一侧,哪一侧的烟气温度就高,则这一侧的管子受热较强。
(4)水冷壁局部结渣,也会导致对流烟道两侧的烟温不同,结渣侧的烟温较高,这一侧的管子受热较强。
(5)烟道中的烟气流速不同时,同样会引起受热不均。一般烟道中间的烟速较高而两侧的烟速较低。故烟道中间管子对流传热较强。另外,当烟道中的受热面管排列不均匀,管子之间有较大的烟气通道,即形成所谓“烟气走廊”时,由于其阻力小,烟速高,对流传热加强,而且烟气走廊处的烟气辐射层厚度较大V 辐射传热也增强,因此靠近烟气走廊两侧的管子受热较强。
(6)对于屏式过热器,由于是沿炉宽方向布置的,故中间的屏受热较强,两侧的屏受热较弱。而对于每一片屏而言,外圈管子由于直接受到火焰辐射受热最强,越往里圈的管子则受热越弱。
综上所知可知,当沿烟道截面各处的烟气温度和烟气流速分布不均匀时,就会造成过热器和再热器部分管子受热不均。
当受热不均时,受热强的管子由于蒸汽的温度高,密度小,比容大,流动阻力增大,蒸汽流量减小(即受热不均会引起流量不均),这将加大热偏差的程度。因此,受热不均会造成相当严重的热偏差,沿烟道宽度方向的热偏差甚至可以达到偏差管的吸热量比平均吸热量30%的程度,所以必须减小受热不均。
2.蒸汽流量不均
当并联各管的蒸汽流量不均匀时,在流量大的管子中每千克蒸汽的吸热量小,则管内蒸汽温度和管壁温低。在流量小的管子中每千克蒸汽焓增量大,则管内蒸汽温度和管壁温度都较高。所以,在同一级过热器中,各管的蒸汽流量是否均习,影响了热偏差。
三、减轻热偏差的方法
由以上对热偏差产生原因的分析可知,要想完全避免热偏差是不可能的。但是严重的热偏差却威胁着锅炉的安全运行,因而应当尽量减轻热偏差的程度,使不致造成过热器和受热面管子超温过热损坏。在锅炉设计中通常采用受热面分级,级间混合;蒸汽的交换流动等方法,在实际运行过程中,我厂采取了以下措施:
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在锅炉主汽流量在460t/h以上时，必须保证四层给粉机全部投入，其中适当提高B、C层给粉机出力，降低A、D层给粉机出力，但各层出力偏差确保在50rpm以内。锅炉主汽流量在460t/h以下时，可逐步对角停运A层给粉机，同时适当降低D层给粉机出力。在设备正常时，严禁单角投停给粉机。尽量提高一次风温，保证着火的稳定性。确保各层给粉机对应的一次风速、风粉浓度平衡，避免偏差过大引起炉膛火焰中心偏斜。一次风速保持在20—25m/s，在保证一次风管来粉正常的情况下，尽量降低一次风速，减小一次风射流刚度，减小煤粉初期着火需要的热量。调整磨煤机出口温度100—120℃，提高三次风温，关小排粉机档板，开大磨煤机再循环，减小三次风量，降低三次风对炉内燃烧的影响。调整给粉机下粉插板的开度，保持在1/3—2/3之间，提高给粉机来粉的均匀性，避免出现因给粉机下粉不畅而造成炉内燃烧波动较大。
通过燃烧调整手段，锅炉燃烧稳定性上升，锅炉运行中主、再热汽温、主汽压力、炉膛负压波动幅度减小，减少热偏差提高锅炉效率。
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#1炉上层三次风对燃烧影响较大。为此，将A、B排粉机出口风量向下调整，A排出口F2、F4三次风缩孔关闭1/3，B排出口因缩孔无法调整，将其出口三次风门F1关小至75%，F3关小至45%。将AB排粉机入口档板开度关小至60%，同时开大排粉机出口再循环风门至50%。通过此项调整，使炉膛出口烟温差大幅度下降，受热面壁温超限得到控制。
· 3 ·
通过SOFA摆角开度的调整可以改变炉膛出口烟气流场分布，改变燃烧切圆大小，从而减小热偏差。
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制粉系统的启停对热偏差也有一定的影响，比如#2炉停运B/D制粉系统，可以降低排烟温度，可以提高再热气温，降低再热器壁温度的超限，减少热偏差，提高锅炉效率都有一定的作用。
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燃烧煤质水份、灰份的增加,挥发份和热值的降低,均导致煤粉着火推迟,火焰拖长且中心上移,从而导致烟温偏差的加大。通过调整经济煤粉细度范围,提高热风温度,减少一次风量(即增加煤粉浓度),拉开一、二次风喷口的距离,推迟一、二次风过早的混合,降低一次风速等措施,促进火焰在燃烧器出口附近稳定下来。火焰传播速度加快;煤粉气流的着火热减少,达到高效燃烧的目的。
· 6 ·
炉膛出口过量空气系数也影响水平烟道的烟温偏差,当炉膛出口的过剩空气系数控制在合适的范围内时,煤粉在炉膛内燃烧有充分的空气供应,及时燃烧完全。锅炉总送风量相对偏高,造成炉内气流速度偏高,烟温偏差增大。锅炉总送风量相对偏低,炉内燃烧不完全,在尾部烟道局部燃烧,同样造成烟温偏差增大。
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建立吹灰制度,防止受热面局部积灰、结渣，减少热偏差，提高锅炉效率。
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