国家电投集团中电（商丘）热电有限公司 商丘 476000
摘要：商丘热电2×350MW超临界机组，采用上海锅炉厂有限公司提供的350MW超临界压力直流锅炉（型号SG-1162/25.4-M），该锅炉是上海锅炉厂有限公司设计制造技术的基础上制造的，采用成熟先进的超临界锅炉技术，以确保机组的可用率和获得高的经济性；炉膛尺寸及燃烧设备的选用保证炉膛不结渣、高的燃烧效率、低负荷稳燃、降低NOx排放、防止低温受热面飞 灰沾污和磨损。
关键词：商丘热电；350MW SG-1162/25.4-M；直流锅炉；
一、设备型号与结构
制粉系统采用中速磨正压冷一次风机直吹式系统，5台磨煤机，4台磨运行可满足锅炉BMCR工况。燃烧方式采用低NOx燃烧系统，20只直流式燃烧器分5层布置于炉膛下部四角，煤粉和空气从四角送入，在炉膛中呈四角切圆方式燃烧。一、二次风间隔布置，每相邻两层煤粉燃烧器之间布置有一层辅助风喷嘴，上部设有二层紧凑燃烬风（CCOFA），CCOFA的上部设置四层可水平摆动的分离燃烬风（SOFA），整组一、二次风喷嘴可上下摆动。一次风喷嘴采用上下浓淡分离式，有利于防止炉膛结焦、高温腐蚀，有利于降低NOx 排放和稳定燃烧。
附表：SG-1162/25.4-M锅炉风门结构
注：AGP：高位燃尽风（4层）；
UP：紧凑燃尽风（2层）
EE、DE、CD、BC、AB:助燃风（6层）；
A、B、C、D、E：周界风（5层）；
AA：托底风（1层）。
一、燃烧基础理论
1、煤粉燃烧过程的四个阶段：
（1）煤粉加热干燥阶段。
（2）煤粉挥发分析出并着火阶段。
（3）燃烧阶段。
（4）燃尽阶段。
2、燃烧完全的条件：
（1）供应充足而又合适的空气量。过量空气系数1.1～1.3
（2）适当高的炉温。40%负荷以上
（3）空气和煤粉的良好混合。细度及配风
（4）炉内要有足够的停留时间。降低火焰中心
（5）一次风与二次风的配合。
二、四角切圆燃烧方式介绍
1、四角切圆锅炉特点
（1）将煤粉燃烧器布置在锅炉的平行四个角上
（2）每个角上根据锅炉的容量可以有2～6层一次风喷口
（3）一次风(煤粉射流)直线喷射，气流扩散角较小，轴向动能较大，射程较远
（4）四角布置燃烧器，四股气流在炉膛中心形成假想圆 ，使相邻的燃烧器喷出的气流互相引燃，起到帮助气流点火的作用
（5）当上游邻角火焰与下游一次风煤粉汇合时，对下游一次风煤粉进行点燃
（6）在整个炉膛内形成强烈火焰旋转，扰动混合好
（7）负荷调节灵活，对煤种适应性强
2、燃烧优势
（1）煤粉在炉内行程长，炉内停留时间较长
（2）受邻角高温烟气的直接冲刷，强化燃烧
（3）四角切圆燃烧锅炉在设计上还可利用燃烧器上下角度的摆动对蒸汽温度进行调节
三、均等配风方式介绍
1、一、二次风喷口相间布置，即在两个一次风喷口之间均等布置1组二次风喷口。
2、沿高度间隔排列的各个二次风喷口的风量分配接近均匀，仅最上、最下层二次风的风量较大
3、 有利于一、二次风的较早混合，使一次风煤粉气流着火后就能迅速获得足够的空气补充，充分的燃烧
4、AA 层（托底风）
有助燃、托底的作用，主要是防止煤粉离析，托住火焰不致过分下冲，避免未燃烧的煤粉直接落入灰斗
5、EE、DE、CD、BC、AB:助燃风（6层）
煤粉燃烧阶段所需氧气和湍流扰动的主要风源
6、A、B、C、D、E：周界风（5层）
冷却一次风喷口，防止喷口烧坏
增加一次风气流的刚度，防止气流偏斜
有利于卷吸高温烟气，促进着火，并加速一、二次风的混合过程
7、UP：紧凑燃尽风（2层）
提供适量的空气保证煤粉燃尽，压制主火焰上窜，是煤粉燃烧和燃尽的主要风源之一
8、AGP：高位燃尽风（4层）
提供燃尽风，为分级燃烧提供条件，抑制温度型氮氧化物生成；
压制火焰高度（引风机抽汽作用使得火焰中心上移）；
提供消旋风（四角切圆旋转分量仍在）， 减少烟气偏差
9、一次风
将煤粉送进炉膛，并供给煤粉初始着火阶段中挥发分燃烧所需的氧量
在磨煤机内干燥并输送煤粉 一部分经冷一次风道，在磨煤机进口前与热一次风相混合作磨煤机调温风用
10、二次风
通过燃烧器的单独通道送入炉膛的热空气，进入炉膛后才逐渐和一次风相混合。二次风为碳的燃烧提供氧气，并能加强气流的扰动，促进高温烟气的回流，促进可燃物与氧气的混合，为完全燃烧提供条件。二次风一般由送风机提供，经空气预热器加热
四、配风方式与燃烧调节
该型号锅炉燃烧时炉膛内形成“风包粉”的燃烧动力场结构，防止高温火焰冲刷水冷壁；同时在燃烧区域及上部四周水冷壁附近形成富空气区，能有效防止炉内沾污、结渣和高温腐蚀。富燃料区域缺氧燃烧---低氮，少燃料富氧---防止炉内结渣、高温腐蚀，提高锅炉不投油低负荷稳燃能力。
1、在高负荷时，可适当降低过剩空气系数，保持烟气氧量在规定值的下限；低负荷时可适当提高过剩空气系数运行，保持氧量在规定值的上限；
2、在50%负荷等较低负荷，炉膛温度较低，煤粉燃烧不充分，根据运行磨煤机可开大所对应的周界风，加强炉膛下部燃烧，稳定炉膛负压，缩短水冷壁工质蒸发段。减小托底风量，加大高位燃尽风量，使火焰中心尽量上移，让火焰充满炉膛。
3、在80%负荷等较高负荷，煤粉燃烧充分，加大托底风量，减小高位燃尽风量，减少氧量系数不低于3.2。
4、周界风刚度与一次风射流压力匹配，一次风压可适当降低，增加煤粉在炉膛内停留时间，使之充分燃烧；若降低一次风压，需关注各受热面壁温，防止由于一次风刚度不够导致煤粉贴壁燃烧，使火焰发散，烧毁燃烧器。
5、锅炉在燃烧过程中，由于煤种变化可能出现燃烧工况变化，从而导致火焰切圆不规则，烟气偏斜，最终造成蒸汽温度两侧偏差较大，可开启两层紧凑燃尽风，对火焰进行消旋，减小上部火焰发散程度，使烟气聚拢，从而减小蒸汽温度偏差。弊端：经多次调整发现，紧凑燃尽风开大，会导致此型号锅炉悬吊管壁温超限，因此，建议两层紧凑燃尽风门开度不大于25%。
附表：紧凑燃尽风门开度对蒸汽温度影响：
表二：
表二：紧凑燃尽风调整之前（10%开度，负荷175MW，A、B、C制粉系统运行），末级过热器出口左侧温度570℃，右侧温度555℃，后墙悬吊管温度451℃.
表三：
表三：紧凑燃尽风调整之后（15%开度，负荷175MW，A、B、C制粉系统运行），末级过热器出口左侧温度569℃，右侧温度565℃，后墙悬吊管温度471℃.
6、风门调节对于氮氧化物的生成有较大影响。此型号锅炉采用中部欠氧燃烧、顶部富氧燃烧，因此若要降低出口氮氧化物含量，可关小助燃风或周界风，开大高位燃尽风，使氮氧化物在炉膛上部尽可能被还原。
附表：
表四
表四：风门调整前，SCR脱硝反应装置入口氮氧化物含量510mg/N,
表五
表五：风门调整前，SCR脱硝反应装置入口氮氧化物含量450mg/N,
参考文献
[1] 350MW机组集控运行规程 中电（商丘）热电有限公司
[2] 《燃烧学》徐通模 机械工业出版社
论文作者:肖超,侯培贤
论文发表刊物:《中国电气工程学报》2019年第4期
论文发表时间:2019/6/24
标签：炉膛论文; 煤粉论文; 锅炉论文; 燃尽论文; 火焰论文; 商丘论文; 负荷论文; 《中国电气工程学报》2019年第4期论文;