1、 宁 夏 电 力 2 0 0 6 年 第 1 期摘 要 : 对 旋 流 燃 烧 器 前 墙 布 置 与 前 后 墙 对 冲 布 置 方 式 锅 炉 的 空 气 动 力 特 性 、 水 动 力 特性 、 汽 温 特 性 等 进 行 比 较 , 分 析 两 种 布 置 方 式 的 优 劣 , 在 锅 炉 设 计 、 运 行 中 采 取 有 效 措 施 , 保证 锅 炉 安 全 、 经 济 运 行 。关 键 词 : 旋 流 燃 烧 器 ; 前 墙 布 置 ; 前 后 墙 对 冲 布 置 ; 特 性 对 比中 图 分 类 号 : T M 6 2 1 . 2 文 献 标 识 码 : B 文 章 编 号
2、: 1 6 7 2 - 3 6 4 3 ( 2 0 0 6 ) 0 1 - 0 0 2 1 - 0 5旋 流 燃 烧 器 前 墙 布 置 与 前 后 墙对 冲 布 置 锅 炉 的 特 性 对 比 与 分 析刘 成( 宁 夏 电 力 科 技 教 育 工 程 院 , 银 川 市 7 5 0 0 0 2 )T h e t r a i t c o n t r a s t a n d a n a l y s i s o f r o t a r y b u r n e r w i t h f r o n t w a l l c o l l o c a t i o na n d f r o n t 而 后
3、者 炉 内 火焰 整 体 温 度 较 高 , 且 在 炉 膛 中 央 , 即 在 两 股 射 流 碰撞 处 形 成 了 高 温 区 域 。 因 此 , 当 燃 烧 器 采 用 前 墙 布置 时 , 其 温 度 型 N OX生 成 量 会 大 为 减 少 , 如 果 再 配以 良 好 的 分 级 配 风 技 术 , 其 燃 料 型 N OX也 会 减 少 ,从 而 使 N OX的 整 体 生 成 水 平 大 为 降 低 。3水 动 力 特 性旋 流 燃 烧 器 采 用 前 墙 布 置 和 采 用 前 后 墙 对 冲布 置 的 自 然 循 环 锅 炉 其 水 动 力 特 性 并 没 有 本 质 的
4、区 别 , 只 是 在 炉 内 热 负 荷 变 化 的 情 况 下 其 动 态 特性 有 所 不 同 。 其 突 出 表 现 为 当 炉 内 热 负 荷 变 化 时 ,水 冷 壁 含 汽 量 随 之 变 化 , 从 而 引 起 汽 包 水 位 的 波动 , 而 汽 包 水 位 波 动 的 剧 烈 程 度 则 由 于 燃 烧 器 布置 方 式 的 不 同 而 存 在 着 明 显 差 异 。国 电 石 嘴 山 发 电 有 限 公 司#1 、#2 机 组 在 试 运期 间 , 曾 多 次 因 为 1 台 磨 煤 机 ( 尤 其 是 A 磨 ) 跳 闸 ,引 起 汽 包 水 位 大 幅 度 波 动 ,
5、 从 而 导 致 汽 包 水 位 保护 动 作 , 锅 炉 M F T 。 典 型 的 例 子 是#1 机 组 1 6 8 试运 期 间 , 在 机 组 满 负 荷 运 行 的 情 况 下 , 当 A 磨 跳闸 后 , 锅 炉 汽 包 水 位 在 十 几 秒 的 时 间 内 从 0 m m左 右 降 至 - 1 5 0 m m , 然 后 又 在 十 几 秒 的 时 间 内 升至 + 2 5 0 m m ( 水 位 高 高 ) , 造 成 锅 炉 水 位 保 护 动 作 ,锅 炉 M F T , 汽 轮 发 电 机 组 解 列 , 1 6 8 试 运 中 断 , 整 个过 程 持 续 时 间
6、极 短 。 而 对 于 燃 烧 器 采 用 前 后 墙 对冲 布 置 的 大 坝 电 厂 , 当 1 台 磨 跳 闸 后 , 其 汽 包 水 位波 动 的 剧 烈 程 度 远 小 于 前 者 , 水 位 通 过 自 动 调 节即 可 实 现 正 常 。3 . 1 影 响 汽 包 水 位 变 动 的 因 素( 1 ) 给 水 量 与 蒸 发 量 不 一 致 , 蒸 发 部 分 的 物 质平 衡 破 坏 ;( 2 ) 水 位 面 以 下 的 蒸 汽 含 量 有 变 化 ;( 3 ) 压 力 变 化 引 起 工 质 比 容 改 变 。对 于 第 一 种 情 况 , 由 于 工 质 的 输 入 与 输
7、 出 平衡 遭 到 破 坏 , 汽 包 水 位 的 波 动 属 正 常 反 应 。 而 对 于后 两 种 情 况 , 在 物 质 平 衡 未 被 破 坏 的 情 况 下 , 只 是由 于 水 面 以 下 的 含 汽 量 有 变 化 或 工 质 比 容 发 生 变化 而 引 起 的 水 位 波 动 则 属 于 “ 虚 假 水 位 ” 。3 . 2 磨 煤 机 跳 闸 瞬 时 产 生 的 连 锁 反 应这 时 , 炉 膛 内 的 热 强 度 、 水 冷 壁 受 热 面 的 吸 热量 突 然 减 小 , 伴 随 着 水 冷 壁 蒸 发 量 也 随 之 锐 减 , 而水 冷 壁 蒸 发 量 的 锐 减
8、 必 然 引 起 水 冷 壁 蒸 汽 含 量 的大 幅 度 减 少 , 在 蒸 汽 需 求 量 、 给 水 量 不 变 的 情 况下 , 水 冷 壁 蒸 汽 含 量 的 大 幅 度 减 少 必 然 引 起 炉 水体 积 的 强 烈 “ 收 缩 ” 使 汽 包 水 位 下 降 , 形 成 “ 虚 假 水位 ” 。 此 后 , 汽 压 开 始 下 降 , 而 汽 压 的 下 降 又 导 致 汽水 的 比 容 增 大 , 引 起 炉 水 “ 膨 胀 ” , 并 且 , 在 水 位 自动 调 节 的 情 况 下 , 此 时 给 水 泵 必 然 增 大 给 水 量 , 两者 共 同 作 用 的 结 果
9、, 又 使 汽 包 水 位 迅 速 上 升 。 这 种汽 包 水 位 短 时 间 内 “ 先 降 后 升 ” 的 剧 烈 变 化 将 给 汽包 水 位 调 节 带 来 较 大 的 困 难 。从 上 述 分 析 可 以 看 出 , 在 磨 煤 机 跳 闸 的 瞬 时 ,在 压 力 还 未 来 得 及 反 应 , 给 水 量 与 蒸 发 量 平 衡 尚未 打 破 的 情 况 下 , 汽 包 水 位 已 急 速 下 降 , 显 然 , 在此 过 程 中 , 对 汽 包 水 位 波 动 起 决 定 因 素 的 是 水 冷壁 蒸 汽 含 量 的 变 化 , 而 水 冷 壁 蒸 汽 含 量 变 化 的 多
10、少 则 主 要 取 决 于 炉 内 热 负 荷 变 化 的 剧 烈 程 度 。3 . 3 水 冷 壁 蒸 汽 含 量 的 变 化 可 以 用 水 冷 壁 单 位 截面 蒸 发 量 D / F 来 进 行 定 量 分 析我 们 可 以 对 水 冷 壁 单 位 截 面 蒸 发 量 D / F 的 表达 式 进 行 如 下 转 换 :DF=Qr F=q n s hr n!4d2=qa!(n s4)2r n!4d2=qa!A n s24 !r d2其 中 : Q 水 冷 壁 吸 热 量 ( k J / h ) ;q 受 热 面 平 均 热 负 荷 ( k J / m2 h ) ;r 汽 化 潜 热 (
11、 k J / k g ) ;n 水 冷 壁 管 数 ;s 水 冷 壁 管 子 节 距 ( m ) ;h 水 冷 壁 管 长 ( m ) ;d 水 冷 壁 管 子 内 径 ( m ) ;q 炉 膛 断 面 热 负 荷 ( k J / m2 h ) ; 炉 膛 断 面 修 正 系 数 。从 以 上 转 换 可 知 , 在 水 冷 壁 结 构 一 定 的 情 况下 , 水 冷 壁 单 位 面 积 蒸 发 量 D / F 的 变 化 最 终 取 决于 炉 膛 断 面 热 负 荷 q!的 变 化 。 炉 膛 断 面 热 负 荷 变化 越 快 , 水 冷 壁 单 位 面 积 蒸 发 量 变 化 也 越 大
12、 , 从 而使 水 冷 壁 蒸 汽 含 量 发 生 大 的 改 变 , 引 起 汽 包 水 位2 3 宁 夏 电 力 2 0 0 6 年 第 1 期 旋 流 燃 烧 器 前 墙 布 置 与 前 后 墙 对 冲 布 置 锅 炉 的 特 性 对 比 与 分 析的 剧 烈 波 动 。3 . 4 燃 烧 器 布 置 方 式 对 炉 膛 断 面 热 负 荷 的 影 响就 1 台 磨 煤 机 跳 闸 而 言 , 由 于 锅 炉 燃 烧 器 布置 方 式 不 同 , 其 对 炉 膛 断 面 热 负 荷 产 生 的 影 响 也是 不 同 的 。( 1 ) 当 燃 烧 器 采 用 前 墙 布 置 时 , 3 台
13、 磨 煤 机 投运 时 保 证 锅 炉 B M C R 工 况 1 0 0 4 t / h 的 要 求 , 而 当燃 烧 器 采 用 前 后 墙 对 冲 布 置 时 , 4 台 磨 煤 机 投 运 时保 证 锅 炉 B M C R 工 况 1 0 2 5 t / h 的 要 求 , 因 此 , 在负 荷 同 等 的 前 提 下 , 这 两 种 布 置 方 式 的 锅 炉 , 其 每层 燃 烧 器 的 热 负 荷 是 不 同 的 , 而 对 应 1 台 磨 煤 机跳 闸 带 来 的 断 面 热 负 荷 的 减 小 , 前 者 远 大 于 后 者 。( 2 ) 当 燃 烧 器 采 用 前 墙 布
14、置 时 , 由 于 燃 烧 器 布置 间 距 较 大 , 一 层 燃 烧 器 的 停 用 会 使 炉 膛 断 面 热负 荷 锐 减 ; 而 当 燃 烧 器 采 用 前 后 墙 对 冲 布 置 时 , 由于 燃 烧 器 布 置 相 对 集 中 , 加 上 一 层 燃 烧 器 停 用 时其 对 面 燃 烧 器 的 对 冲 影 响 , 使 得 炉 膛 断 面 热 负 荷的 减 小 相 对 较 小 。从 以 上 分 析 可 知 , 当 一 台 磨 煤 机 跳 闸 时 , 燃 烧器 采 用 前 墙 布 置 的 锅 炉 与 采 用 前 后 墙 对 冲 布 置 的锅 炉 相 比 , 其 炉 膛 断 面 热
15、负 荷 的 减 小 和 由 此 引 起的 水 冷 壁 蒸 汽 含 量 的 减 少 前 者 远 大 于 后 者 , 而 随之 产 生 的 汽 包 水 位 波 动 幅 度 前 者 远 甚 于 后 者 。 并且 越 是 下 排 的 燃 烧 器 , 其 对 应 磨 煤 机 跳 闸 对 水 位波 动 的 影 响 越 大 。类 似 地 , 在 磨 煤 机 启 动 时 汽 包 水 位 也 会 出 现较 大 波 动 , 而 此 时 汽 包 水 位 表 现 为 “ 先 升 后 降 ” , 其产 生 机 理 不 再 赘 述 。4汽 温 特 性燃 烧 器 采 用 前 墙 布 置 的 锅 炉 与 采 用 前 后 墙
16、对冲 布 置 的 锅 炉 其 汽 温 特 性 存 在 着 明 显 差 异 。 现 就以 下 两 点 进 行 分 析 。4 . 1 低 负 荷 运 行 时 的 汽 温 特 性如 前 所 述 , 燃 烧 器 采 用 前 墙 布 置 的 锅 炉 其 炉膛 火 焰 充 满 度 较 差 。 而 在 低 负 荷 运 行 时 , 由 于 燃 烧器 出 口 气 流 的 旋 转 强 度 增 大 , 火 焰 变 短 , 严 重 时 会出 现 火 焰 “ 短 路 ” 现 象 , 因 此 , 炉 膛 内 的 火 焰 充 满 度更 差 , 从 而 导 致 炉 内 蒸 发 吸 热 不 足 , 炉 膛 出 口 烟 温大 幅
17、 度 提 高 , 进 而 引 起 过 热 器 超 温 。 与 燃 烧 器 采 用前 后 墙 对 冲 布 置 的 锅 炉 相 比 , 其 低 负 荷 运 行 时 更易 出 现 汽 温 偏 高 、 减 温 水 量 过 大 , 汽 温 波 动 幅 度 较大 的 现 象 。在 低 负 荷 运 行 时 , 燃 烧 器 采 用 前 墙 布 置 的 锅炉 其 汽 温 的 对 流 特 性 表 现 得 尤 为 显 著 。 具 体 表 现为 燃 料 量 增 加 时 , 蒸 汽 压 力 的 变 动 速 度 明 显 迟 缓于 温 度 变 动 速 度 。 此 时 , 为 了 控 制 炉 膛 出 口 烟 温 ,必 须 对
18、 氧 量 加 以 限 制 。 而 低 负 荷 下 对 氧 量 的 限 制则 导 致 飞 灰 可 燃 物 的 增 加 , 致 使 锅 炉 燃 烧 效 率 下降 。 以 石 电 二 厂 为 例 , 当 机 组 负 荷 在 1 5 M W 2 0 M W时 , 为 了 防 止 过 热 器 和 再 热 器 超 温 , 锅 炉 被 迫 将 氧量 限 制 在 4 % 左 右 , 而 此 时 的 飞 灰 含 碳 量 则 高 达8 % 1 3 % 。 对 于 燃 烧 器 采 用 前 后 墙 对 冲 布 置 的 锅 炉而 言 , 由 于 低 负 荷 运 行 时 炉 膛 火 焰 温 度 相 对 较 高 ,炉 内
19、的 燃 烧 速 度 则 主 要 地 取 决 于 氧 量 的 供 给 和 扩散 速 度 , 此 时 , 过 低 的 氧 量 反 而 会 使 炉 内 燃 烧 恶化 , 无 益 于 汽 温 的 控 制 。4 . 2 不 同 磨 煤 机 组 合 时 的 汽 温 特 性当 燃 烧 器 采 用 前 墙 布 置 时 , 由 于 燃 烧 器 的 布置 间 距 较 大 , 上 排 燃 烧 器 中 心 至 屏 式 过 热 器 底 部的 距 离 较 短 , 不 同 磨 煤 机 组 合 会 使 炉 膛 火 焰 中 心发 生 较 大 变 化 , 从 而 使 汽 温 发 生 显 著 变 化 。表 1 给 出 了 国 电
20、石 嘴 山 发 电 有 限 公 司#1 机 组满 负 荷 运 转 时 , 不 同 磨 煤 机 组 合 所 对 应 的 锅 炉 过热 器 、 再 热 器 的 壁 温 ( 最 高 值 ) 变 化 以 及 减 温 水 量的 变 化 。 由 此 可 以 看 出 , 投 运 磨 煤 机 所 对 应 燃 烧 器的 标 高 越 高 , 火 焰 中 心 越 是 上 移 , 相 应 过 热 器 、 再热 器 的 壁 温 也 越 高 , 而 为 了 维 持 汽 温 正 常 , 则 需 要投 入 更 多 的 减 温 水 。 由 于 D 磨 ( 其 对 应 燃 烧 器 中 心至 屏 式 过 热 器 底 部 的 距 离
21、 仅 为 1 6 . 1 m ) 投 运 时 汽 温难 以 控 制 , 不 得 不 对 其 煤 量 加 以 限 制 , 而 锅 炉 更 要尽 量 避 免 B C D 磨 煤 机 的 组 合 运 行 。对 于 燃 烧 器 采 用 前 后 墙 对 冲 布 置 的 锅 炉 , 由表 1磨 煤 机组 合主 汽温 度( )后 屏 过壁 温( )高 过壁 温( )高 再壁 温( )一 减流 量( t / h )二 减流 量( t / h )事 故喷 水( t / h )A B C 5 3 5 5 2 6 5 5 3 5 5 5 0 0 0A B D 5 4 1 5 3 4 5 5 8 5 6 6 3 1
22、. 5 / 3 1 . 5 8 / 7 . 5 0A C D 5 4 3 5 3 6 5 6 0 5 6 8 3 1 . 5 / 3 1 . 5 1 4 / 1 3 . 5 3 . 42 4 宁 夏 电 力 2 0 0 6 年 第 1 期( 上 接 第 3 页 )!4结 束 语微 机 故 障 录 波 器 故 障 数 据 的 传 输 特 点 和 电 力通 讯 网 的 建 立 , 使 得 全 网 录 波 数 据 汇 总 和 M I S 联通 成 为 了 现 实 , 从 全 网 的 高 度 , 系 统 分 析 电 网 故障 , 避 免 了 故 障 录 波 器 的 单 体 缺 陷 , 体 现 了 电
23、力 系统 的 网 络 系 统 性 , 并 且 将 其 历 史 数 据 用 于 指 导 生产 检 修 安 排 和 设 计 部 门 的 信 息 反 馈 , 系 统 设 计 中分 析 了 宁 夏 电 网 几 次 故 障 录 波 时 间 不 准 的 缺 陷 ,并 提 出 了 改 进 办 法 。 在 宁 夏 电 网 实 施 之 后 , 近 期 的一 些 故 障 分 析 结 果 符 合 实 际 情 况 , 因 此 该 系 统 有很 好 的 实 际 推 广 价 值 。参 考 文 献 : 1 苏 进 喜 等 . 基 于 G P S 的 新 型 输 电 线 路 故 障 定 位 装 置 的研 制 J . 电 网
24、技 术 , 1 9 9 9 . 2 3 ( 6 ) : 1 9 - 2 1 . 2 任 建 文 等 . 电 网 故 障 信 息 综 合 分 析 及 管 理 系 统 的 研 究 J .电 网 技 术 , 2 0 0 2 . 2 6 ( 4 ) : 3 8 - 4 1 . 3 王 黎 , 孙 云 莲 . 浅 析 微 机 故 障 录 波 器 通 讯 网 络 的 设 计 J .电 网 技 术 , 2 0 0 3 . 2 7 ( 1 2 ) : 8 9 - 9 1 . 4 张 文 涛 等 . G P S 及 其 在 电 力 系 统 中 的 应 用 J . 电 网 技 术 ,1 9 9 6 . 2 0 (
25、 5 ) : 3 8 - 4 0 .旋 流 燃 烧 器 前 墙 布 置 与 前 后 墙 对 冲 布 置 锅 炉 的 特 性 对 比 与 分 析于 燃 烧 器 布 置 相 对 集 中 , 上 层 燃 烧 器 中 心 至 炉 膛出 口 受 热 面 的 距 离 较 远 , 不 同 磨 煤 机 组 合 对 其 汽温 的 影 响 相 对 较 小 , 因 此 , 磨 煤 机 组 合 方 式 较 为 灵活 。 由 于 不 同 磨 煤 机 组 合 下 的 汽 温 易 于 控 制 , 机 组运 行 的 安 全 稳 定 性 得 到 了 很 好 保 证 。5采 取 的 措 施( 1 ) 从 以 上 分 析 可 知
26、, 燃 烧 器 采 用 前 墙 布 置 与燃 烧 器 采 用 前 后 墙 对 冲 布 置 的 锅 炉 相 比 , 其 空 气动 力 特 性 、 水 动 力 特 性 和 汽 温 特 性 均 存 在 严 重 不足 , 因 此 , 在 锅 炉 设 计 时 应 优 先 考 虑 前 后 墙 对 冲 的布 置 方 式 。( 2 ) 燃 烧 器 采 用 前 墙 布 置 时 , 如 果 炉 内 燃 烧 组织 不 当 , 前 墙 燃 烧 的 火 焰 可 能 直 冲 后 墙 , 容 易 造 成后 墙 水 冷 壁 的 结 渣 , 因 此 , 在 保 证 磨 煤 机 正 常 运 行的 前 提 下 , 应 适 当 降
27、低 一 次 风 压 , 同 时 增 加 内 、 外二 次 风 的 旋 流 强 度 。 而 设 计 中 后 墙 贴 壁 风 的 应 用 ,一 方 面 使 后 墙 水 冷 壁 区 域 保 持 较 好 的 氧 化 性 气氛 , 另 一 方 面 对 该 区 域 燃 烧 火 焰 起 到 一 定 的 冷 却作 用 , 从 而 使 结 渣 的 可 能 性 大 为 降 低 。燃 烧 器 采 用 前 后 墙 对 冲 布 置 时 , 为 了 防 止 水冷 壁 结 渣 或 过 热 , 同 时 尽 量 避 免 火 焰 高 温 区 的 产生 , 抑 制 N OX的 生 成 , 在 保 证 锅 炉 效 率 最 大 化 的
28、 前提 下 , 需 对 燃 烧 器 旋 流 强 度 、 一 、 二 次 风 速 、 风 率 配比 、 内 、 外 二 次 风 配 比 等 进 行 优 化 调 整 , 从 而 保 证锅 炉 安 全 、 经 济 运 行 。( 3 ) 燃 烧 器 采 用 前 墙 布 置 时 , 在 充 分 考 虑 燃 煤和 炉 膛 结 渣 性 的 前 提 下 , 应 尽 量 降 低 每 层 燃 烧 器的 高 度 , 减 少 因 炉 膛 断 面 热 负 荷 的 变 化 对 汽 包 水位 造 成 的 影 响 。 同 时 , 实 际 运 行 中 可 对 汽 包 水 位 自动 调 节 进 行 必 要 的 完 善 。 国 电
29、 石 嘴 山 发 电 有 限 公司 经 过 长 期 摸 索 , 对 磨 煤 机 跳 闸 时 汽 包 水 位 的 自动 调 节 进 行 了 修 正 , 并 收 到 了 良 好 的 效 果 。 其 具 体做 法 是 , 在 磨 煤 机 跳 闸 时 , 先 增 大 给 水 量 , 而 当 水位 止 跌 回 升 时 , 提 前 减 小 给 水 量 , 从 而 避 免 了 因 给水 量 增 加 过 大 造 成 水 位 高 高 引 发 的 锅 炉 跳 闸 。( 4 ) 当 燃 烧 器 采 用 前 墙 布 置 时 , 低 负 荷 运 行 时汽 温 的 控 制 显 得 尤 为 重 要 , 为 了 防 止 超
30、温 , 必 须 对 氧量 加 以 限 制 。 同 时 , 正 常 运 行 时 应 尽 量 选 择 低 标 高 燃烧 器 对 应 磨 煤 机 的 组 合 , 而 上 层 燃 烧 器 投 运 时 , 必 须对 其 煤 量 进 行 限 制 , 以 保 持 合 理 的 火 焰 中 心 。当 燃 烧 器 采 用 前 后 墙 对 冲 布 置 时 , 由 于 汽 温较 易 控 制 , 低 负 荷 运 行 时 可 保 持 相 对 较 高 的 氧 量 ,以 保 证 燃 烧 的 正 常 进 行 。 正 常 运 行 时 还 应 保 持 对冲 的 两 个 燃 烧 器 负 荷 的 一 致 性 , 以 免 炉 内 火 焰 核心 区 产 生 偏 移 , 引 起 水 冷 壁 结 渣 和 炉 内 烟 温 的 偏差 , 确 保 炉 膛 出 口 受 热 面 的 安 全 运 行 。参 考 文 献 : 1 范 从 振 . 锅 炉 原 理 . 水 利 电 力 出 版 社 , 1 9 9 2 . 0 4 . 2 容 銮 恩 等 . 电 站 锅 炉 原 理 . 中 国 电 力 出 版 社 , 1 9 9 7 . 1 1 . 3 叶 健 强 . 国 电 宁 夏 石 嘴 山 发 电 有 限 公 司#1 机 组 锅 炉总 体 调 试 报 告 , 2 0 0 2 . 1 2 .2 5
