贵港电厂2600MW直流锅炉燃烧设备说明书.pdf

贵港电厂一期工程2× 600MW 超临界锅炉煤粉燃烧设备说明书version 0 1 一．概述燃烧方式采用从美国阿尔斯通能源公司引进的摆动式四角切圆燃烧技术本燃烧设备设计煤种和校核煤种为烟煤，采用中速磨煤机、冷一次风机、正压直吹式制粉系统设计，煤粉燃烧器为四角布置、切向燃烧、摆动式燃烧器燃烧器共设置六层煤粉喷嘴， 锅炉配置 6 台 ZGM113N 型中速磨煤机， 每台磨的出口由四根煤粉管接至炉膛四角的同一层煤粉喷嘴，锅炉MCR 和 ECR 负荷时均投五层，另一层备用Ｒ 90 为 16～18%燃烧方式采用低 NOx同轴燃烧系统（ LNCFS ）通过分析煤粉燃烧时NOx的生成机理，低 NOx煤粉燃烧系统设计的主要任务是减少挥发份氮转化成NOx ，其主要方法是建立早期着火和使用控制氧量的燃料/ 空气分段燃烧技术 LNCFS的主要组件为：a. 紧凑燃尽风（ CCOFA）；b. 可水平摆动的分离燃尽风（SOFA ）；c. 预置水平偏角的辅助风喷嘴（CFS ）；d. 宽调节比（ WR ）煤粉喷嘴LNCFS 在降低 NOx排放的同时，着重考虑提高锅炉不投油低负荷稳燃能力和燃烧效率通过技术的不断更新， LNCFS 在防止炉内结渣、高温腐蚀和降低炉膛出口烟温偏差等方面，同样具有独特的效果。

主风箱设有 6层宽调节比 （WR ）煤粉喷嘴， 在煤粉喷嘴四周布置有燃料风 （周界风）在每相邻2 层煤粉喷嘴之间布置有1 层辅助风喷嘴，其中包括上下2 只偏置的 CFS喷嘴，1 只直吹风喷嘴在主风箱上部设有 2 层 CCOFA（Closed-coupled OFA ，紧凑燃尽风）喷嘴，在主风箱下部设有1 层 UFA （Underfire Air，火下风）喷嘴参见附图 1：煤粉燃烧器立面布置图，附图2：煤粉燃烧器平面布置图，附图 3：煤粉燃烧器角部祥图在主风箱上部布置有SOFA （Separated OFA ，分离燃尽风）燃烧器，包括5 层可水平摆动的分离燃尽风（SOFA ）喷嘴参见附图4：SOFA燃烧器立面布置图，附图 5：SOFA 燃烧器角部祥图连同煤粉喷嘴的周界风， 每角主燃烧器和 SOFA 燃烧器各有二次风挡板25组，均由电动执行器单独操作为满足锅炉汽温调节的需要，主燃烧器喷嘴采用摆动贵港电厂一期工程2× 600MW 超临界锅炉煤粉燃烧设备说明书version 0 2 结构， 由内外连杆组成一个摆动系统， 由一台电执行器集中带动作上下摆动SOFA燃烧器同样由一台电执行器集中带动作上下摆动。

上述电动执行器均采用进口的角行程结构，其特点是结构紧凑，控制简单，能适应频繁调节在燃烧器二次风室中配置了三层共12 支轻油枪，采用蒸汽雾化方式，燃油容量按 30%MCR 负荷设计点火装置采用高能电火花点火器燃烧器采用水冷套结构二．设计特点1、LNCFS 的技术特点LNCFS 在降低 NOx 排放的同时，着重考虑提高锅炉不投油低负荷稳燃能力和燃烧效率通过技术的不断更新，LNCFS 在防止炉内结渣、高温腐蚀和降低炉膛出口烟温偏差等方面，同样具有独特的效果a. LNCFS 具有优异的不投油低负荷稳燃能力LNCFS 设计的理念之一是建立煤粉早期着火，为此阿尔斯通开发了宽调节比（WR ）煤粉喷嘴，能大大提高锅炉不投油低负荷稳燃能力根据设计、校核煤种的着火特性，选用合适的煤粉喷嘴，在煤种允许的变化范围内确保煤粉及时着火，稳燃，燃烧器状态良好，并不被烧坏b. LNCFS 具有良好的煤粉燃尽特性煤粉的早期着火提高了燃烧效率LNCFS 通过在炉膛的不同高度布置CCOFA 和 SOFA，将炉膛分成三个相对独立的部分：初始燃烧区，NOx 还原区和燃料燃尽区在每个区域的过量空气系数由三个因素控制：总的OFA 风量，CCOFA 和 SOFA 风量的分配以及总的过量空气系数。

这种改进的空气分级方法通过优化每个区域的过量空气系数，在有效降低 NOx 排放的同时能最大限度地提高燃烧效率阿尔斯通采用可水平摆动的分离燃尽风（SOFA）设计，能有效调整SOFA和烟气的混合过程，降低飞灰含碳量和一氧化碳（CO）含量另外在每个主燃烧器最下部采用火下风（UFA）喷嘴设计，通入部分空气，以降低大渣含碳量这样的设计对NOx 的控制没有不利影响c. LNCFS 能有效防止炉内结渣和高温腐蚀LNCFS 采用预置水平偏角的辅助风喷嘴（CFS）设计，在燃烧区域及上部四贵港电厂一期工程2× 600MW 超临界锅炉煤粉燃烧设备说明书version 0 3 周水冷壁附近形成富空气区，能有效防止炉内结渣和高温腐蚀d. LNCFS 在降低炉膛出口烟温偏差方面具有独特的效果阿尔斯通已经完成了一项广泛的研究计划，目的是寻求发现造成切向燃烧锅炉中炉膛出口烟温偏差的原因和解决方法研究结果表明，对燃烧系统的改进能减小和调整切向燃煤机组炉膛出口烟温偏差现象阿尔斯通在新设计的锅炉上已经采用可水平摆动调节的SOFA 喷嘴设计来控制炉膛出口烟温偏差该水平摆动角度在热态调整时确定后，就不用再调整2. 宽调节比（ WR ）煤粉喷嘴的设计。

与常规煤粉喷嘴设计比较，宽调节比（WR）煤粉喷嘴通过入口煤粉弯头的分离作用，浓煤粉从喷嘴上部喷入炉膛，淡煤粉从喷嘴下部喷入炉膛，同时喷嘴中装有 V 型钝体，使得一次风在V 型钝体前方形成稳定的回流区，卷吸高温烟气，起到稳定火焰的作用，从而有效降低NOX的生成，延长焦碳的燃烧时间参见图1：宽调节比（ WR）煤粉喷嘴示意图图 1：宽调节比（ WR ）煤粉喷嘴示意图3、带同心切圆燃烧方式（ CFS）的多隔仓辅助风设计在每相邻 2 层煤粉喷嘴之间布置有1 层辅助风喷嘴，其中包括2 只 CFS（偏置风）喷嘴， 1 只直吹风喷嘴参见图2：同心切圆（ CFS）燃烧方式贵港电厂一期工程2× 600MW 超临界锅炉煤粉燃烧设备说明书version 0 4 图 2：同心切圆（ CFS）燃烧方式采用同心切圆（ CFS）燃烧方式，部分二次风气流在水平方向分级，在始燃烧阶段推迟了空气和煤粉的混合，NOx 形成量少由于一次风煤粉气流被偏转的二次风气流（ CFS）裹在炉膛中央，形成富燃料区，在燃烧区域及上部四周水冷壁附近则形成富空气区，这样的空气动力场组成减少了灰渣在水冷壁上的沉积，并使灰渣疏松，减少了墙式吹灰器的使用频率，提高了下部炉膛的吸热量。

水冷壁附近氧量的提高也降低了燃用高硫煤时水冷壁的高温腐蚀倾向4、UFA（Underfire Air ，火下风）喷嘴设计在每个主燃烧器最下部采用UFA 喷嘴设计，通入部分空气，以降低大渣含碳量5、采用可水平摆动调节的SOFA 喷嘴设计控制炉膛出口烟温偏差炉膛出口烟温偏差是炉膛内的流场造成的通过对目前运行的燃煤机组烟气温度和速度数据分析发现，在炉膛垂直出口断面处的烟气流速对烟温偏差的影响要比烟温的影响大得多这提示，烟温偏差是一个空气动力现象炉膛出口烟温偏差与旋流指数之间存在着联系该旋流指数代表着燃烧产物烟气离开炉膛出口截面时的切向动量与轴向动量之比（较高的旋流指数意味着较快的旋流速度）旋流值可以通过一系列手段减小，诸如减小气流入射角，布置紧凑燃尽风（CCOFA ）喷嘴和分离燃尽风（ SOFA ）喷嘴， SOFA 反切一定角度，以及增加从燃烧器区域至炉膛出口的距离等，使进入燃烧器上部区域气流的旋转强度得到减弱乃至被消除图3 表示了可水平调整摆角的喷嘴设计，摆角可水平调整+15°贵港电厂一期工程2× 600MW 超临界锅炉煤粉燃烧设备说明书version 0 5 到- 15 °SOFA 的水平调整对燃烧效率也有影响，要通过燃烧调整得到一个最佳的角度。

Vertical Tilt Drive MechanismHorizontal Adjustment Mechanism15O15OAdjustable Air Nozzle TipSecondary Air from Windbox Dampers图 3：可水平调整摆角的喷嘴设计6、锅炉不同负荷时燃烧器的投入方式如下：运行方式锅炉负荷MCR 6 磨运行80% —100% 5 磨运行60% —100% 4 磨运行45% —80% 3 磨运行35% —60% 2 磨运行（10%—30%BMCR 煤油混烧）10% —40% 油枪运行0—30% 注：1 台磨运行对应燃烧器同层4 只煤粉喷嘴投运7、本工程组织良好炉膛空气动力场，防止火焰直接冲刷水冷壁，从而防止贵港电厂一期工程2× 600MW 超临界锅炉煤粉燃烧设备说明书version 0 6 炉内结渣和高温腐蚀的主要措施有：a）合适的炉膛热力参数设计；b）带同心切圆燃烧方式（CFS）的多隔仓辅助风设计；c）合理的燃烧器各层一次风间距8、 燃烧器的设计、 布置考虑降 NOx 的排放浓度不超过400mg/Nm3（O2=6%）的措施有：a) 带同心切圆燃烧方式（ CFS）的多隔仓辅助风设计；b) 采用 CCOFA 和 SOFA 实现对燃烧区域过量空气系数的多级控制；c) 宽调节比（ WR ）煤粉喷嘴的设计。

9、燃烧器的设计、布置考虑实现不投油最低稳燃负荷的措施有：a) 宽调节比（ WR ）煤粉喷嘴的设计；b) 低负荷时相临两层煤粉喷嘴投入运行；c) 煤粉细度达到设计值10、为了确保燃烧器喷嘴摆动这一调温手段的正常实施，本燃烧设备适当增加了各传动配合件之间的间隙，并从工艺上采取措施，严格控制摆动喷嘴的形位公差，同时适当增加传动件的刚性和强度需要指出的是，为保证燃烧器的正常摆动，要求在燃烧器安装过程中（起吊就位后），必须在现场进行喷嘴角度的重新调整，并参加冷态摆动的试运转（详见第七章第 25 节）燃烧器每次检修以后，也应参照第七章第25 节所描述的步骤调整喷嘴的实际角度并进行冷态试运转在正常情况下， 燃烧器喷嘴摆动的控制应接入CCS 系统，如果 CCS 未投或摆动控制从 CCS 系统中暂时解列时，为保证摆动机构能维持正常工作，每天需定时由人工操作缓慢地摆动数次注意：摆动系统不允许长时间停在同一位置，尤其不允许长时间停在同一向下的角度，每班至少应人为地摆动一至二次，否则时间一长，喷嘴容易卡死，下次再想摆动就摆不动了三．燃料（1） 设计和校核煤种的煤质资料见下表：贵港电厂一期工程2× 600MW 超临界锅炉煤粉燃烧设备说明书version 0 7 项目符号单位设计煤种校核煤种收到基水分Mar% 9.9 9.5 空气干燥基水分Mad% 2.05 1.9 收到基灰分Aar % 23.72 28.72 干燥无灰基挥发份Vdaf % 24.75 21.0 收到基碳Car % 57.5 51.82 收到基氢Har% 3.11 3.59 收到基氧Oar % 2.78 2.50 收到基氮Nar % 0.99 1.01 收到基硫S.ar % 2.0 2.86 收到基低位发热量Qnet.ar KJ/kg 21981 20581 变形温度DT ℃1290 1270 软化温度ST ℃1370 1360 半球温度HT ℃1420 1380 流动温度FT ℃1480 1430 哈氏可磨指数HGI ---- 78 78 二氧化硅SiO2% 51.11 48.62 三氧化二铝Al2O3 % 25.29 26.34 二氧化钛TiO2% 1.10 1.02 三氧化二铁Fe2O3 % 9.16 8.52 氧化钙CaO % 7.57 8.45 氧化镁MgO % 1.58 1.69 氧化钾K2O % 1.03 0.9 氧化钠Na2O % 0.41 0.47 三氧化硫SO3% 1.04 1.13 （2） 点火及助燃用油采用0 号轻柴油，油质的特性数据见下表：项目单位平均值运动粘度cst 3.0~8.0(200C 时) 贵港电厂一期工程2× 600MW 超临界锅炉煤粉燃烧设备说明书version 0 8 含硫量 S % ＜0.23 灰份% ＜0.025 酸度mgKOH/100ml ＜10低位发热量kJ/kg 46158 水份% 痕迹闭口闪点。