国电宝鸡发电公司四角对冲同心正反切圆燃烧锅炉两侧汽温偏差分析与对策

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 国电宝鸡发电公司四角对冲同心正反切圆燃烧锅炉两侧汽温偏差分析与对策 作者：赵宏刚 来源：《科技视界》2014年第01期

【摘 要】本文主要针对国电宝鸡发电公司四角对冲切圆燃烧锅炉在运行中存在两侧汽温偏差较大的问题，分析原因并最终从燃烧调整方面进行改进，最终减小了两侧偏差，提高了机组的安全性和经济性，并为新建机组积累了调整经验。

【关键词】四角对冲；切圆燃烧；汽温偏差；残余旋转 国电宝鸡发电公司#5机组锅炉为上海锅炉厂SG-2066/25.4-M977型超临界参数、四角对冲同心正反切圆并辅助墙式燃烬风直流锅炉，此形式的锅炉也是上海锅炉厂首次设计与制造。

国电宝鸡发电公司#5机组于2010年12月正式投产。从投产以来，一直存在着两侧汽温偏差较大的问题，两侧汽温偏差有时可达30～40℃。主要表现在不同的负荷下，不同的燃烧器运行方式，有时左侧汽温高于右侧汽温，有时右侧汽温高于左侧汽温，从表面上来看，无规律可总结。运行人员在调整汽温方面，对于二次风的配比无指导性资料，也无共识性经验，主要依靠减温水控制两侧汽温偏差。经常存在一侧减温水开度过大，另一侧无减温水运行，尤其对于再热器，经常保持一定减温水，也影响机组效率。

1 两侧汽温偏差主要原因分析 1.1 该锅炉燃烧器特点 四角对冲同心正反切圆燃烧方式是结合了四角对冲燃烧和切圆燃烧技术结合一种新型燃烧方式，其采用复合式空气分级低NOx燃烧技术。具有低负荷稳燃能力性能强，在防止炉内结渣、高温腐蚀和降低炉膛出口烟温偏差，降低NOx等方面，同样具有独特的效果。其一、二次风不再是以同一角度进入炉膛，一次风和部分二次分为四角对冲，其余二次风则一定比例以正反两个同心切圆进入炉膛，如下图所示。

图1 该燃烧器每角燃烧器风箱分成26层，从燃烧区域从下至上共配置以下一、二次风口：AA、A1、A、A2、AB、B1、B、B2、BC、C1、C、C2、CD、D1、D、D2、DE、E1、E、E2、EF、F1、F、F2层和LOFA-Ⅰ、Ⅱ层。其中，所有的一次风和周界风以及AB、CD、EF层二次风均为直吹式，A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2、E1、E2、F1二次风与中心线呈-22度夹角进入炉膛，从炉膛顶部俯视以顺时钟方向旋转形成假想切圆，称之为启旋二次风。龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn AA、BC、DE、F2二次风以及LOFA-Ⅰ、Ⅱ与中心线呈13°夹角进入炉膛，从炉膛顶部俯视以逆时钟方向旋转形成假想切圆，称之为消旋二次风或偏置二次风。HOFA-Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ则为墙式燃烬风，布置于燃烧器上部四面炉墙上，从炉膛顶部俯视以逆时钟旋转形成切圆，主要用于消除残余旋转以及减小炉膛出口NOx含量。

1.2 汽温偏差原因分析 一般来说，两侧汽温偏差主要由以下几种情况形成 （1）受热面布置或吹扫不均，两侧受热面吸热程度不同 （2）炉膛内火焰中心偏斜。 （3）烟道内受热面布置或阻力不同引起两侧烟气流速不均。 （4）四角切圆燃烧炉在炉膛出口的残余旋转影响。 通过综合分析，基本排除前三条影响，基本判断主要是因为炉膛出口处存在残余旋转所致。

1.3 残余旋转形成的原因 在炉膛内，从四角燃烧器喷口喷出的一次风为四角对冲，可以认为是相对稳定。对于启旋或偏置二次风炉膛后，在上游环流作用下向水冷壁偏转，此偏转射流尾端受下游邻角射流的拦截而弯曲，形成炉内旋转气流，这种旋转气流呈螺旋状上升一直到炉膛出口，对四角均匀投粉、配风的正常运行工况来讲，可以认为截止到大屏处，炉内气流的温度场和速度场是左右对称的，没有偏置现象存在。然而随着旋转气流离开垂直炉膛向后部水平烟道运动过程中，残余旋转的存在使气流在左右两侧烟道中形成偏差。

1.4 残余旋转对烟气偏差的影响 在炉膛出口处如存在残余旋转，则会对过再热器各受热面的吸热性能造成影响，这种影响主要分为两部分。

一部分是在炉膛出口的大屏区域，假设在炉膛出口时，由于残余旋转为逆时针方向，那么在炉膛出口右侧区域气室内气流的运动情况则比较简明，气流进入屏区后，在引风机的抽吸力以及烟气旋转离心力共同作用下，平稳地加速流向炉后。而左侧区气室中气流的一个速度衰减、滞止及反向加速过程，而已经反向加速的前锋气流又会涡流而造成较强的气流扰动，强化了左侧区的烟气对流换热；对于屏式过热器属于辐射或半辐射过热器，在炉膛温度及炉膛出口处烟温一致的情况下，由于左侧受热面附加了上述对流强化效应，造成了工质吸热左多右少的分布现象。 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 而对于右侧烟气主气流大部分只经过分隔屏的下部区域而直接短路流向炉后。所以在大屏处，左侧区的烟气充满程度好于右侧区，所在在屏区受热面吸热量左高右低，进而造成屏区出口烟温右高左低。

图2 炉膛出口处烟气主流走向 （以炉膛出口处残余旋转逆时针为例） 另一部分进入水平及尾部烟道的影响。当烟气进入水平烟道后，主要为对流受热面，因为左侧相对烟气流速低的烟气，通过同一等长烟道的时间要比烟速高的长，所以相对烟气放热多，温降大，烟温自然就低。对于右侧的烟速比左侧高，因此右侧烟气放热量比左侧的少，故右侧的烟温比左侧高。由于烟气对管束的对流放热系数与烟气流速、温度差均成正比关系，由于炉膛出口处烟速右高左低，烟温也为右高左低，将引起水平烟道受热面管束吸热不均匀，右侧管束的吸热量将比左侧高。

所以从总体上，如果炉膛出口处烟气残余旋转是呈逆时针方向，右侧的主、再汽温度均在通常情况下高于左侧的可能性较大。相反，如果炉膛出口处残余旋转是顺时针方向，则左侧汽温可能高于右侧。

2 基于以上分析，在燃烧调整方面可以做以下措施 2.1 在高负荷阶段至额定负荷（660MW）工况下，一般保持六台磨煤机运行LOFA-Ⅰ、Ⅱ，及HOFAⅠ、HOFAⅡ、HOFAⅢ、HOFAⅣ均已开启，且相对开度较大。此时，炉膛内配风相对比较均匀，汽温偏差相对较小，一般情况下，汽温偏差多为右高左低。如右侧汽温偏高时，加强启旋二次风门，降低HOFA风量的方式来调节。BC、DE二次风根据汽温调节需要，灵活调节。如风箱二次风箱差压低时，可关小AB、CD、EF直吹二次风门，维持二次风箱与炉膛差压在0.6kPa以上，以保持二次风具有一定的刚性和穿透力。

2.2 500MW负荷下，一般为五台磨煤机运行，按照磨煤机运行从下至上的原则，通常情况下F磨煤机停运，此时，LOFA-Ⅰ、Ⅱ，及HOFAⅠ、HOFAⅡ、HOFAⅢ、HOFAⅣ均已开启，由于磨煤机F对应的下层二次风F1为启旋风，而上二次F2为偏置二次风，故总体上调整思路同于高负荷。

2.3 400MW负荷以下，一般为四台磨煤机运行，按照磨煤机运行从下至上的原则，通常情况下E、F磨煤机停运，此时，LOFA-Ⅰ、Ⅱ开启，及HOFAⅠ、HOFAⅡ、HOFAⅢ、HOFAⅣ关闭或部分开启，此时如果二次风配比不合理，极易导致汽温偏差增大，当减温水参与汽温调整后，又使汽温的变化具有不确定性。所以一定要掌握原则，若左侧汽温大于右侧汽温时，则判断为炉膛出口残余旋转为顺时针方向，应适当减小启旋风量，开大偏置风AA、BC、DE以及LOFA-Ⅰ、Ⅱ，同时也应加大HOFA风量来调整，消除残余旋转。当汽温右侧龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 高于左侧时，可优先考虑加强启旋二次风门、再考虑降低HOFA风量的方式来调节。关小偏置风BC、DE以及LOFA-Ⅰ、Ⅱ，同时也应加大HOFA风量来调整，消除残余旋转。

2.4 如遇磨煤机消缺或其它特殊情况，需要安排不同的磨煤机方式时，则根据具体情况进行调整。

3 结论 通过试验数据进行验证，主要采取启旋和消旋风的配合调整，以消除炉膛出口处的残余旋转来消除汽温偏差，在2012年度内，通过几次试验，均证明分析正确，采取措施完全有效，记录某次试验数据：

负荷350MW，磨煤机ABCD运行，6月21日调整数据如下：LOFA-Ⅰ、Ⅱ开度0，所有二次风档板开度均为45%，二次风箱/炉膛差压0.44Kpa，调整过程及参数变化如表1。

调整初期，主蒸汽温度A侧高于B侧21℃，末级再热蒸汽温度A侧高于B侧29℃，通过以上措施，过热蒸汽汽温趋于一致，再热汽温偏差缩上到3℃以内，且再热器减温水已完全关闭，大大提高了机组运行的安全性和经济性。

表1 4 结束语 综上所述，四角对冲同心正反切圆燃烧方式是四角切圆燃烧技术的一种改进，在抑制炉膛出口残余旋转方面也做了进一步强化，由于其一次风不参与旋转，其启旋二次风及偏置二次风在数量和强度上均做到基本平衡，对于不同负荷下对应不同燃烧器的配比方式时，不同的配风方式对两侧汽温的偏差影响更为敏感。另一方面，锅炉燃烧工况较为复杂，影响因素较多，只要分析原因，掌握规律，就能更好控制好参数，确保机组安全运行，提高机组经济性。

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[责任编辑：刘帅]