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CN110762516B - W火焰锅炉炉内燃烧组织定向调控方法 - Google Patents

W火焰锅炉炉内燃烧组织定向调控方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种W火焰锅炉炉内燃烧组织定向调控方法，W火焰锅炉炉内燃烧组织定向调控方法，该调控方法通过对W火焰锅炉的上炉膛前后墙的水冷壁区域壁温进行分区监测，根据监测结果调节对应燃烧器的煤粉质量流率。本发明通过对燃烧器煤粉质量流率调整维持水冷壁区域炉膛壁温，通过调节燃尽风和分级风保证屏式过热器下部炉膛截面温度场均匀，与现有的风粉调平方式调整水冷壁壁温超温及拉裂的燃烧优化调整方法相比，本专利提出的基于炉膛壁温监控系统和温度场测量系统的燃烧优化调整方法效果更明显。

Description

W火焰锅炉炉内燃烧组织定向调控方法
技术领域
本发明属于火力发电设备领域，涉及一种提高W火焰锅炉燃料灵活性的燃烧系统，能够有效防止W火焰锅炉水冷壁壁温超温及拉裂的燃烧优化调整方法。
背景技术
W火焰锅炉是美国福斯特·惠勒公司开发的一种专门用以燃烧低挥发分煤种的锅炉，在燃用无烟煤和劣质贫煤等低挥发分煤种时优势明显。W火焰锅炉下炉膛比上炉膛大80％～120％，前后突出的炉顶构成了炉拱，煤粉喷嘴装在炉拱上，并向下喷入炉膛，当煤粉气流向下流动扩展时，在炉膛下部与二次风相遇后，180°转弯向上流动，形成“W”形火焰。为使煤粉及时着火、稳定燃烧、燃尽，W火焰锅炉常采用低风速、高煤粉浓度、高风温以及燃烧器区域敷设卫燃带等措施。
W火焰锅炉炉膛宽度较大，炉膛拱部较长，在燃用不同煤质与不同负荷下拱部燃烧器的组合投用方式不一样，加上各个燃烧器煤粉分配不均匀，容易导致锅炉上炉膛区域部分水冷壁壁温超温，进而引水冷壁起局部区域应力不均，造成水冷壁拉裂，危及锅炉安全运行。
由于炉内燃烧组织方式和炉膛结构特殊，W火焰锅炉水冷壁壁温超温及拉裂主要发生在上炉膛水冷壁区域。为了缓解或解决W火焰锅炉水冷壁壁温超温及拉裂，目前常用的方法主要有以下几种。
1、定期更换水冷壁。定期检查上炉膛水冷壁区域鳍片，发现问题及时处理更换。该方法需要大量的人力物力，且需要停炉进行，不能从根本上解决水冷壁壁温超温及拉裂问题。
2、燃烧优化调整。通过运行上的优化调整，提高炉膛温度沿宽度方向的均匀性，从而阻止水冷壁壁温超温的发生。目前，燃煤发电机组锅炉燃烧优化调整一般都是从配风及一次风上着手，即调平各个分管的一次风速及二次风量，但经过实际运行发现存在以下问题：
(1)提高炉膛温度沿宽度方向的均匀性的效果并不明显。经大量试验和实际运行发现，试验中将各个燃烧器的一次风速及二次风量调平，在特定工况下对炉膛温度场的均匀性有所改善。但在实际运行中，由于炉膛内燃烧组织的复杂性，基于风粉调平的配方优化调整方式对炉膛的温度场偏差缺乏针对性调整，配风优化调整提高炉膛温度场的均匀性的效果并不明显。
(2)风粉分配调整无法适应锅炉燃用煤质、燃烧器投运方式，影响燃烧效率及锅炉安全性。
W火焰锅炉燃烧器都布置在拱部。由于不同负荷下，拱部燃烧器的投运方式不一样，造成炉膛温度局部温度过高，使得水冷壁壁温偏差较大，进而造成水冷壁应力偏差，引起水冷壁拉裂，危及锅炉安全运行，此外由于锅炉实际燃用煤质变化较大，更加加剧了水冷壁壁温超温问题。
W火焰锅炉燃烧器布置在前后拱部。在不同负荷下与不同燃用煤质时，燃烧器的投运方式不同，容易引起炉膛温度局部温度过高，使得水冷壁壁温偏差较大，进而造成水冷壁应力偏差，引起水冷壁拉裂，危及锅炉安全运行。而以上现有技术都是基于一次风粉及二次风调平来调整炉膛温度场，由于W火焰锅炉特有的燃烧器布置方式，这些调整方法不适用于W火焰锅炉，不能解决由炉内温度场超温引起的水冷壁壁温超温大及拉裂问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能有效解决W火焰锅炉水冷壁壁温超温及拉裂问题，保证锅炉安全高效运行的方法。
为了达到上述目的，本发明提供了一种W火焰锅炉炉内燃烧组织定向调控方法，W火焰锅炉炉内燃烧组织定向调控方法，该调控方法通过对W火焰锅炉的上炉膛前后墙的水冷壁区域壁温进行分区监测，根据监测结果调节对应燃烧器的煤粉质量流率。
具体的，调控方法包括以下步骤：
(1)根据燃烧器的分布，分区监测W火焰锅炉的上炉膛前后墙的水冷壁区域壁温，对壁温超出正常工作范围的区域，通过调节对应燃烧器的煤粉质量流率进行调控；
(2)对位于步骤(1)中监测壁温的上部和W火焰锅炉的屏式过热器下部之间的区域进行截面温度场监测，根据监测结果，调节对应的燃尽风和分级风。
其中，步骤(1)中对煤粉质量流率的调控方法如下：当监测到的壁温高于正常范围的区域，减少对应燃烧器的煤粉质量流率；当监测到壁温低于正常范围的区域，增加对应燃烧器的煤粉质量流率。
上述对煤粉质量流率进行调节时，每次进行5％微调。
其中，煤粉质量流率通过设置在一次风粉管上的风粉调节装置进行调节。
步骤(1)中对壁温进行监测的区域位于燃尽风喷口上方1-2m位置处。
步骤(2)中对对应的燃尽风和分级风的调节，保证截面温度场分布均匀。
上述燃尽风和分级风的具体调节方法如下：当温度场分布不均匀时，将温度较高区域对应的分级风向下倾斜角度及风量调大，同时将该区域对应的燃尽风量调小；温度偏低区域对应的分级风向下倾斜角度及风量调小，同时将该区域对应的燃尽风量调大。
步骤(2)进行燃尽风和分级风调节时，保证过热器和再热器热超温和减温水量在正常工作范围内。
本发明相比现有技术具有以下优点：
1、本发明通过对燃烧器煤粉质量流率调整维持水冷壁区域炉膛壁温，通过调节燃尽风和分级风保证屏式过热器下部炉膛截面温度场均匀，与现有的风粉调平方式调整水冷壁壁温超温及拉裂的燃烧优化调整方法相比，本专利提出的基于炉膛壁温监控系统和温度场测量系统的燃烧优化调整方法效果更明显。
2、本专利提出的基于炉膛壁温监控系统和温度场测量系统的燃烧优化调整方法可做到定量化调整，有的放矢，解决炉膛局部高温问题，进而防止出现主、再热蒸汽热超温大，减温水量高的问题。
3、本专利提出的燃烧调整方法可以在不影响锅炉运行的安全性和经济性的前提下，解决对W火焰锅炉水冷壁壁温超温及拉裂的问题，保证锅炉安全经济运行。
附图说明
图1为本发明调控方法所针对的W火焰锅炉炉膛结构示意图。
图中，1-风粉调节装置，2-炉膛壁温监测系统，3-炉膛温度场测量系统，4-燃尽风喷口，5-上炉膛前墙，6-拱部，7、8-分级风喷口，9-下炉膛垂直墙，10-燃烧器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
本实施例的对象为一台600MW超超临界W火焰锅炉，该W火焰锅炉锅炉包括炉膛、燃烧器、过热器、再热器、省煤器。炉膛是由上炉膛与下炉膛组成。下炉膛由前墙、后墙、侧墙、翼墙及拱部组成，上炉膛由前墙、后墙、侧墙组成。锅炉工36只燃烧器，均布置在前后拱部6，二次风风箱布置在拱部。锅炉配备6台磨煤机，每台磨煤机对应6只燃烧器10。运行时，磨煤机破碎的煤粉经过6根一次风管道送入各燃烧器。在上炉膛前、后墙上分别安装一层燃尽风喷口4，位置在拱部侯口以上。分级风喷口7/8均布置在下炉膛垂直墙9(包括前后垂直墙)区域。
在每台磨煤机出口的一次风粉管上安装风粉调节装置1；在燃尽风喷口4上方1～2m处上炉膛前墙5、后墙(前后墙都有布置，下同)的水冷壁区域安装炉膛壁温监测系统2；在炉膛壁温监测系统2的壁温测点上方、屏式过热器下方的上炉膛前墙5、后墙区域安装炉膛温度场测量系统3。
本专利提出的燃烧优化调整方法是在锅炉稳定运行的状态下进行。锅炉热态运行稳定后，采用安装在锅炉上炉膛的炉膛壁温监测系统2及炉膛温度场测量系统3对水冷壁壁温及炉膛温度场分布进行实时在线测量。
具体步骤如下：
步骤1：依据安装在锅炉上炉膛前后墙的水冷壁区域炉膛壁温监测系统2对水冷壁壁温的实时测量结果，利用安装在一次风粉管上的风粉调节装置1，调整各个燃烧器的煤粉质量流率，同时调整各个燃烧器二次风的风量。对水冷壁壁温较高(超出警戒点)区域对应的燃烧器，利用安装在一次风粉管上的风粉调节装置1，逐渐降低该区域对应燃烧器的煤粉质量流率，直至水冷壁壁温在合理范围内；而对于壁温较低区域对应的燃烧器，增加其煤粉质量流率，使得水冷壁壁温温度及偏差都在合理范围内。
步骤2：依据安装在屏式过热器下部的炉膛截面温度场测量系统3的测量结果，调整燃尽风喷口4的燃尽风风量及分级风喷口7/8的分级风风量，保证屏式过热器下部炉膛截面温度场均匀，省煤器出口烟气氧量场均匀，过热器和再热器热超温和减温水量在设计范围内。
在调整过程中，时刻监视安装在屏式过热器下部的炉膛温度场测量系统3测量结果，并关注过热器和再热器两侧气温的超温情况，保证屏式过热器下部炉膛截面温度场均匀，过热器和再热器热超温和减温水量在设计范围内。
以荥阳某电厂为列，该电厂为660MW超临界W火焰锅炉，由于燃用煤质变化及燃烧系统技术升级改造带来了水冷壁壁温超温，炉膛上炉膛水冷壁区域存在超温现象，超温区域水冷壁壁温超出报警温度500℃，严重威胁锅炉安全运行，且由于水冷壁壁温偏差较大，造成水冷壁局部应力，使得锅炉水冷壁在运行半年之后就出现拉裂，机组不得不停机检修。采用本方法改造后锅炉水冷壁壁温及运行状况对比见下表：
改造前 改造后
水冷壁区域壁温(最高温度℃) 507 487
运行一年后水冷壁状况 运行半年拉裂 无明显状况
锅炉出口NOx浓度(mg/m<sup>3</sup>) 735 722
采用本方法改造后锅炉水冷壁没有明显超温及拉裂现象，锅炉运行稳定，由于改造后温度场较为均匀，局部高温较少，减少了热力型NOx的生成，故NOx略有降低。

Claims (9)

1.W火焰锅炉炉内燃烧组织定向调控方法，其特征在于，所述调控方法包括以下步骤：
（1）根据燃烧器的分布，分区监测W火焰锅炉的上炉膛前后墙的水冷壁区域壁温，对壁温超出正常工作范围的区域，通过调节对应燃烧器的煤粉质量流率进行调控；
（2）对位于步骤（1）中监测壁温的上部和W火焰锅炉的屏式过热器下部之间的区域进行截面温度场监测，根据监测结果，调节对应的燃尽风和分级风。
2.根据权利要求1所述的调控方法，其特征在于，所述步骤（1）中对煤粉质量流率的调控方法如下：当监测到的壁温高于正常范围的区域，减少对应燃烧器的煤粉质量流率；当监测到壁温低于正常范围的区域，增加对应燃烧器的煤粉质量流率。
3.根据权利要求2所述的调控方法，其特征在于，对煤粉质量流率进行调节时，每次进行5%微调。
4.根据权利要求2所述的调控方法，其特征在于，所述煤粉质量流率通过设置在一次风粉管上的风粉调节装置进行调节。
5.根据权利要求2所述的调控方法，其特征在于，所述步骤（1）中对壁温进行监测的区域位于燃尽风喷口上方1-2m位置处。
6.根据权利要求5所述的调控方法，其特征在于，所述步骤（2）中对对应的燃尽风和分级风的调节，保证截面温度场分布均匀。
7.根据权利要求6所述的调控方法，其特征在于，所述燃尽风和分级风的具体调节方法如下：当温度场分布不均匀时，将温度较高区域对应的分级风向下倾斜角度及风量调大，同时将该区域对应的燃尽风量调小；温度偏低区域对应的分级风向下倾斜角度及风量调小，同时将该区域对应的燃尽风量调大。
8.根据权利要求7所述的调控方法，其特征在于，所述步骤（2）进行燃尽风和分级风调节时，保证过热器热超温和减温水量在正常工作范围内。
9.根据权利要求8所述的调控方法，其特征在于，所述步骤（2）进行燃尽风和分级风调节时，保证再热器热超温和减温水量在正常工作范围内。
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