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摘要：针对某350MW电站四角切圆煤粉炉汽温偏差严重的问题，从燃烧方面进行试验分析和调整，削弱了炉膛出口烟气的残余扭转，进而改善了汽温偏差。试验表明，燃尽风反切角度、二次风配风方式、燃烧器组合方式对汽温偏差有显著影响，其中改变燃尽风反切角度可作为主要的调整手段。
关键词：四角切圆锅炉；残余扭转；汽温偏差；调整
四角切圆燃烧锅炉具有着火稳定性好、炉内热负荷分布较均匀、燃烧效率高以及对煤种和负荷适应性强等优点，已成为我国大容量煤粉锅炉主要燃烧布置方式。但这种锅炉由于炉内旋转上升气流至炉膛出口时，仍存有残余旋转，造成烟气在通流截面分布不均，导致水平烟道中左右侧的烟速和烟温发生偏差，且随着锅炉容量的增加，水平烟道中的速度偏差和温度偏差有增大的趋势，造成过热器、再热器局部超温爆管事故频繁发生，严重威胁锅炉的安全稳定运行。所以，削弱炉膛出口残余旋转，减少水平烟道中烟速偏差和烟温偏差，对锅炉的安全稳定运行有重要意义。
一般认为，削弱炉膛出口残余旋转的主要手段有两种：一是减少旋转动量的生成，从而降低整个炉膛内旋转动量流率矩的水平；二是控制旋转的衰减过程。依据这一思路，本文针对某350 MW 四角切圆燃烧锅炉汽温偏差问题，从烟气侧着手，经过试验研究分析和燃烧调整，达到减少汽温偏差的目的。
一、研究对象介绍
本文以上海锅炉厂生产的超临界参数、变压直流炉为研究对象。该锅炉的煤粉燃烧器为四角切向燃烧、固定式燃烧器。燃烧器共设置5层煤粉喷嘴，二次风与一次风相间布置，还设有偏置二次风挡板，上方布置3层可水平摆动的SOFA风喷嘴。炉内气流为顺时针旋转。炉膛烟气依次流经分隔屏、后屏、末级再热器、末级过热器、低温再热器和省煤器（以上受热面依次编号为1,2，......,6）。过热器采用2级喷水减温，两级再热器之间设置事故喷水。
该锅炉在运行中，不可避免地出现汽温偏差的现象：分隔屏和后屏出口汽温为右高左低，其后的过热器和再热器均为左高右低。各受热面的壁温分布也是如此，见图1。这种现象与顺时针旋转的炉膛出口烟气的固有特性一致。
从图1可知，高温过热器和高温再热器左侧壁温偏高，这是锅炉安全稳定运行的隐患，容易发生高温爆管。为保证锅炉稳定运行，从烟气侧进行调整，达到降低汽温偏差的目的。
二、试验分析与调整
本文在额定负荷下分别从煤质、燃尽风反切、二次风配风方式、磨不同的组合方式、偏置二次风量等方面着手调整，采用换热器左右两侧的蒸汽温升之差δ来定性地代表两侧蒸汽吸热量偏差的大小，从而根据δ的大小判断该换热器区域汽温的偏差程度。
式中，Tzo、Tzi、Tyo、Tyi分别代表换热器左侧出口汽温、左侧进口汽温、右侧出口汽温、右侧进口汽温。
(1)锅炉负荷
锅炉在50%THA、75%THA、100%THA工况下，各受热面δ的变化见图2所示。负荷增大时，一方面炉内烟气量和旋转动量增大；另一方面燃烧器高宽比增大，且一、二次风动量比减小，使得炉内实际切圆增大。这两方面造成炉内烟气旋转动量流率矩增加，炉膛出口残余扭转增大，烟温偏差也相应增加，使得对流受热面汽温偏差增加，而分隔屏和后屏的汽温偏差随负荷增大有下降趋势，这是由于负荷增大，四角切圆燃烧的炉膛火焰充满度较好，使得以辐射换热为主的分隔屏和后屏两侧吸热量相差较小。
(2)煤质
锅炉分别在燃烧贫煤和烟煤时，各受热面δ的变化见图3所示。锅炉燃烧贫煤时，煤粉着火推迟，火焰中心上移，使得烟气在炉膛内的旋转动量衰减距离缩短，从而造成残余扭转较大，其烟温偏差比燃烧烟煤时大，对流受热面的汽温偏差增大。但炉膛火焰中心上移，使得分隔屏和后屏接受炉膛火焰辐射份额增加，而对流换热份额相对减小，造成两侧吸热的偏差减小，因而汽温差减小。
(3)燃尽风反切
保持燃尽风挡板不变，调整工况1为3层燃尽风全部反切10°，调整工况2为下面2层反切15°，上面1层仍反切10°。各受热面δ的变化见图4所示。随着燃尽风反切角度的增加，其反切动能增加，使得炉膛出口的残余扭转减弱，对流受热面的汽温偏差减小，而分隔屏和后屏由于屏间烟气辐射吸热影响增强造成汽温偏差增加。
(4)二次风配风方式
维持二次风箱与炉膛差压不变，锅炉二次风分别采用倒宝塔、均等配风和正宝塔方式，3种方式的火焰中心位置依次升高。各受热面δ的变化见图5所示。火焰中心上移，炉膛出口残余扭转较大，其烟温偏差增大，对流受热面的汽温偏差增大。但分隔屏和后屏接受炉膛火焰辐射份额增加，而对流换热份额相对减小，两侧吸热的偏差减小，因而汽温偏差减小。
(5)燃烧器的不同组合方式
燃烧器采用如下的组合方式进行试验，组合1：A、B、C、D、；组合2：A、B、D、E；组合3：A、C、D、E。各受热面δ的变化见图6所示。3种组合方式的燃烧器高宽比分别为：12.7；6.4、4.1；4.6、6.4。后两种组合是将燃烧器分组，从而减小燃烧器高宽比。随着燃烧器高宽比H/B的增加，炉膛出口处气流的残余扭转增加,其烟温偏差增大，造成对流受热面汽温偏差增加，而分隔屏和后屏的汽温偏差减少。
三、结论
(1)对于炉内气流顺时针旋转的锅炉，分隔屏和后屏出口汽温为右高左低，其后的过热器和再热器均为左高右低，各受热面的壁温分布情况也是如此。偏差小。这是因为，四角切圆燃烧的炉膛火焰充满度较好，使得以辐射换热为主的分隔屏和后屏两侧吸热量相差较小，而以对流换热为主的高温过热器和高温再热器受残余扭转的影响较大，导致汽温偏差较大。
(2)从试验中得知，分隔屏和后屏与其后的过热器和再热器的汽温偏差变化趋向相反，这是由它们不同的换热方式造成的。实际运行中，在保证锅炉安全的前提下，可以通过燃烧调整着重减少再热器侧的汽温偏差，而各级过热器的出口汽温偏差可让减温水参与调节。
(3)由于燃尽风脱离主燃烧区，改变其反切角度对锅炉的稳定运行影响较小，故在调整汽温偏差时，以改变燃尽风反切角度为主要调节手段。
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论文作者:黄亚杰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第8期
论文发表时间:2018/7/9
标签：偏差论文; 炉膛论文; 锅炉论文; 反切论文; 残余论文; 组合论文; 烟气论文; 《电力设备》2018年第8期论文;