2022年超超临界锅炉燃烧设备设计方案特点分析.pdf

个人资料整理仅限学习使用超超临界锅炉燃烧设备设计特点分析动力工程系火电厂集控运行专业沙谭谭指导教师：何方摘要随着我国经济的快速发展，对能源、电力的需求日益增加，使在电力生产过程中产生的污染物造成了严重的环境问题，而氮氧化物

而发展超<超）临界发电技术是今后一段时间内火力发电的必经之路超临界发电技术从开始发展至今，已逐步进入快速发展阶段我国发展超临界虽然起步较晚，但速度很快，从引进国外技术到实现自主设计生产、从进口机组到发展适应本国国情的国产机组，目前，我国的超临界发电技术已较成熟，各项技术指标已达到国际先进水平截止2018 年底，已投运的超超临界机组已超过60 台这些机组虽然来源于不同的技术，但共同点是都能实现较为清洁的燃烧、都能达到较高的稳燃水平、都能不同程度的减轻炉膛的结渣以及减轻炉膛出口的烟温偏差本文将对比分析国内主要的超超临界锅炉所采用的燃烧技术和燃烧系统，从系统的布置、燃烧设备的结构特点等多方面进行阐述精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 20 页个人资料整理仅限学习使用目录1.超<超）临界机组简况31.1 超<超）临界机组的发展历程31.2 超<超）临界机组的发展现状31.3 超<超）临界火电机组的优势和问题41.3.1超<超）临界机组的主要优势41.3.2存在的主要问题42.超临界锅炉的工作原理和基本形式62.1 直流锅炉的工作原理62.2 直流锅炉的工作特点62.3 直流锅炉的基本形式72.3.1垂直管屏型(本生型>72.3.2回带管圈型(苏尔寿型>82.3.3水平围绕管圈型(拉姆辛型>83.国产超 <超）临界锅炉燃烧系统设计特点93.1 上海锅炉厂燃烧器的设计特点93.1.1低NOx切向燃烧技术

在水的参数达到该临界点时，水的完全汽化会在一瞬间完成，即在临界点时，在饱和水和饱和蒸汽之间不再有汽、水共存的二相区存在，当水蒸气参数值大于上述临界状态点的压力和温度值时，则称其为超临界状态超临界机组是指蒸汽压力达到临界状态的发电机组关于超超临界机组的划分，世界上尚未有统一的规范，而在中国电力行业蒸汽参数达到27MPa/580 ℃/600 ℃以上的高效超高临界机组，属于超超临界机组1.1 超<超）临界机组的发展历程超<超）临界机组的发展历大致可分为两个阶段第一阶段大致从上个世纪50 年代－ 80 年代，主要以美国、德国、日本等国为技术代表初期技术发展的起步参数就是超临界参数而以美国为核心，追求高压/双再的超超临界参数结果，早期的超超临界机组，更注重提高初压<30MPa 或以上） ,迫使采用二次再热使结构与系统趋于复杂，运行控制难度更难，并忽视了当时技术水平和材料水平，使机组可用率不高导致了诸如机组运行可靠性差等问题的发生在经历了初期过高的参数后，从上世纪60 年代后期开始美国超临界机组大规模发展时期所采用的参数均降低到常规超临界参数直至上世纪80 年代，美国超临界机组的参数基本稳定在这个水平。

绝大部分超临界机组的蒸汽参数为24.13MPa 主蒸汽温度和在热蒸汽温度为538-566℃而从上世纪80 年代初期开始，由于材料的进步和发展，尤其是锅炉和汽轮机材料性能的大幅度改进，以及对电厂水化学方面认识的深入，克服了早期超临界机组所遇到的问题期间对已投运的机组进行了优化改造，大大提高了机组的经济性、可靠性、运行灵活性，其可靠性和可利用指标已经达到甚至超过相应的亚临界机组超临界机组的市场逐步转移到欧洲及日本，并涌现出一批新超临界机组第二阶段大致是从20 世纪 90 年代开始的，这时候国际上高效超临界机组进入了快速发展的阶段，其原因在于环保要求日益严格，同时新材料的开发成功和常规超临界技术的成功也为高效超临界机组的发展提供了必要的条件在这个阶段，技术主要以日本为代表，进入新一轮发展阶段：即在保证机组高可靠性、高可用率的前提下采用更高的蒸汽温度和压力主要以日本(三菱、东芝、日立 >、欧洲 (西门子、阿尔斯通>的技术为主而日本以川越电厂31Pa /654 ℃/566 ℃/566℃超超临界为代表，开拓了一条从引进到自主开发，有步骤有计划的发展之路，成为当今超超临界技术领先国家1.2 超<超）临界机组的发展现状我国自 20 世纪八九十年代开始引进和发展超临界机组。

而早期引进的多台300、500、 600、800 MW等超临界机组均已成功投运，并取得了一些重要的调试和运行经验21 世纪初引进的精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 20 页个人资料整理仅限学习使用900 、1000MW超临界和超超临界机组相继建成并投入运行世界各国超临界机组的起步容量不同，考虑到国内原有五大电网对单机容量的需求和国内已有600MW亚临界机组的实际情况，我国发展超临界机组的起步容量定为600MW.而从技术性经济性以及机组配用材料方面考虑，参数初步定为压力24-25 MPa、温度 538-566℃、一次再热目前我国超超临界锅炉的主要设计生产厂家主要有：哈尔滨锅炉厂、上海锅炉厂、东方锅炉厂、北京巴威公司，分别采用日本三菱公司技术、法国阿尔斯技术、日本巴布科克-日立公司技术、英国三井巴布科克公司技术设计和制造；而哈尔滨汽轮机厂、上海锅炉汽轮机厂、东方汽轮机厂分别采用日本东芝公司技术、德国西门子公司技术、日本日立公司技术设计和制造哈尔滨锅炉厂选定日本三菱公司作为技术支持方目前日本三菱公司是全球著名的发电设备和重型机械制造公司之一，在开发超临界和超超临界技术方面走在世界的前列，采用内螺纹管垂直管圈、变压运行的超超临界锅炉在技术上代表了当前高效超临界锅炉的最新水平。

它也是生产超临界和超超临界锅炉最多和最大的火力发电设备制造商东方锅炉和巴布科克-日立共同合作，全面进行产品的技术设计、制造技术等方面的工作BHK 公司在超临界本生直流锅炉方面具有世界一流的技术和良好的业绩BHK 自 60 年代起就在研究超临界直流炉的技术，对于发展大容量高参数锅炉，BHK 在十分重视煤粉燃烧技术、烟气脱硫、脱硝技术开发的同时，还十分重视耐热新钢种的研制与使用BHK 的超临界本生直流炉上以下特点：高的可靠性、制造精良、利用率高、参数高、效率高、环保措施好、降低成本，大模块化组合率上海锅炉厂引进的超临界技术领域始终处于领先地位，它的技术先进、可靠，使电厂的运行效率更高，运行成本更低，同时也更能满足环保要求，也曾做过多种技术引进方案，但从技术的连续性和技术的先进性两方面考虑，最终还是决定引进阿尔斯通超临界技术1.3 超<超）临界火电机组的优势和问题1.3.1超<超）临界机组的主要优势<1）热效率高、热耗低由于超临界机组的参数和容量比较高，因此蒸汽的的初参数就比较高，所以就提高了机组的循环热效率，而蒸汽参数相同的情况下，机组容量增加，其热耗率就有所降低据统计超临界机组比亚临界机组可降低热耗2%～3％，提高效率2.5%～5%.<2）相对减少了对环境的污染由于超临界机组比压临界机组的煤耗降低，而且锅炉设计中采用了低NOX 燃烧技术，电厂所排放到大气中的二氧化碳、二氧化硫、氧化氮及烟尘均可以减少，超临界机组有利于环保,故可节约燃料，降低能源消耗和大气污染物的排放量。

扩大燃料范围1.3.2存在的主要问题<1）材料方面由于超临界机组温度和压力很高，因此对材料就有了更高的要求尤其是材料的热强性能、抗精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 20 页个人资料整理仅限学习使用高温腐蚀和氧化能力、冷加工和热加工性能等<2）燃烧方面由于超临界机组的燃烧方式主要是单切园双切园和旋流燃烧器前后墙对冲燃烧，在控制和调节上相对比较难，而容量的增大势必引起炉膛断面热负荷的增大受热面受温度的影响增大不利于炉膛燃烧的安全运行<3）可靠性由于超临界压力锅炉由于参数高，锅炉停炉事故的概率比亚临界多，降低了设备的可用率和可靠性同时由于温度过高，所采用的高温材料已接近适用温度的极限，高温材料的焊接性能也不完全掌握，因此在机组调试和投产试运行阶段较容易出现因安装、冲管和制造质量等问题引起锅炉受热面爆管等问题；另外，超临界压力锅炉出现管线破裂和起动阀泄漏故障时影响较大早期投运的超超临界机组这方面问题比较突出而随着重视程度的提高和经验的积累，从目前已投运的超临界机组的运行情况来看，大容量超超临界机组商业运行的可靠性已经达到相当先进的水平。

精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 20 页个人资料整理仅限学习使用2.超临界锅炉的工作原理和基本形式根据锅炉蒸发系统中工质的流动方式，锅炉可分为自然循环锅炉、强制循环锅炉和直流锅炉三种类型而600MW超临界锅炉通常采用直流锅炉因此了解直流锅炉的结构特点及其工作原理是非常重要的它是超临界锅炉发展的一个方向2.1 直流锅炉的工作原理直流锅炉没有汽包,整个锅炉是由许多管子并联,并用联箱连接而成的.在给水泵压头的作用下,给水顺序一次通过加热、蒸发、过热各个受热面，即工质沿锅炉汽水管道流过，依次完成水加热、汽化和蒸汽过热全过程，最后蒸汽过热到所给定的温度，由于工质的运动是靠给水泵的压头来推动的，所以在直流锅炉的所有受热面中工质都是强制流动的在高压自然循环汽包锅炉的蒸发受热面中，循环一次大约只有10%左右的水被汽化为蒸汽但在下流锅炉的蒸发受热面中，由于工质仅一次通过，因此水将一次全部<100%）蒸蒸发完毕，成为于包和蒸汽所以，按照循环倍率的定义，直流锅炉的循环倍率Ｋ＝１，即在稳定流动时给水量应等于蒸发量在低于临界压力的直流锅炉中，工质的状态和参数变化大致如图1 所示。

由于流动阻力，沿受热管子长度工质的焓逐渐降低；由于工质不断吸热，工质的焓逐渐增大、比容在逐渐增大、温度在加热段和过热段也逐渐升高只有在蒸发段，工质的温度等于该处压力下的饱和温度但由于压力是逐渐降低的，所以和温度在这个区段略有下降2.2 直流锅炉的工作特点同汽包炉相比，直流锅炉具有如下特点：(1>由于没有汽包，因此直流锅炉水的加热、蒸发和蒸汽过热的受热面并没有固定的界限过热气温往往随着负荷的变动而波动较大，过热段易积盐，超温2>由于没有汽包,直流锅炉的水容量及相应的蓄热能力大为降低,一般约为同参数汽包锅炉的1/2～1/4.因此 ,当负荷发生变化时,直流锅炉压力变化速度也比较快,这就要求直流锅炉具有更灵敏的调节控制技术.(3>由于没有汽包进行汽水分离,直流锅炉不能连续排污,因此 ,直流锅炉对给水品质的要求很高4>直流锅炉的蒸发受热面中,工质的流动有时会出现一些如流动不稳定、脉动等问题这些直流锅炉所特有的流动现象直接影响到锅炉的安全运行5>直流锅炉原则上适用于任何压力，但是在超高压力以上更能显示其优越性，而且在超临界图 1 直流锅炉工作原理精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 20 页个人资料整理仅限学习使用压力时，采用直流锅炉。

6>直流锅炉由给水泵提供工质流动的动力，所以水冷壁允许有较大的阻力，因此可以采用较小的水冷壁管径，水冷壁在炉膛中的布置比较自由与汽包锅炉相比，直流锅炉具有一系列的优点，其主要优点(1>适用于任何压力的锅炉：直流锅炉原则上适用于任何压力的锅炉，但在超高压以上的锅炉更能显示出其优越性，而且在锅炉压力接近或超过临界压力<22.1MPa）时，由于汽水密度差很小或完全无差别，则不能产生自然循环，只能采用直流锅炉2>金属耗量少：直流锅炉无沉重的汽包，又不采用或少用下降管，受热面全部由管每根为25～ 50ＭＭ的管子构成，而且也可采用轻型的构架所以，与汽包锅炉相比，同容量同参数的直流锅炉一般可节约20%～ 25%的钢材压力愈高，节约的金属愈多3>制造、安装及运输方便：由于直流锅炉没有汽包，给制造、运输和安装带来了极大的方便如一台配600MW机组的1815t/h自然循环汽包锅炉的汽包长约40m、直径1.9m 、壁厚115mm ，重约 235t 这样大的汽包不仅制造工艺复杂，而且运输和安装都有较困难，汽包分数段出厂，到安装工地后再行焊接4>热面可自由布置：由于直流锅炉各受热面内工质的流动全部是强制流动，因而蒸发受热面可以较自由布置，不必受自然循环所必须的上升管、下降管直立布置的限制，因而容易满足炉膛结构的要求。

5>启、停速度快：由于直流锅炉没有厚壁的汽包，在启动和停炉的过程中，锅炉各部分的加热和冷却都容易达到均匀，所以启动和停炉快冷却点火约40～45min 即可供给额定温度和压力的蒸汽；停炉时间约需25min 左右一般汽包锅炉的启动需要2～5h；停炉则需18～ 24h2.3 直流锅炉的基本形式直流锅炉一般是按通常称为蒸发受热面的水冷壁的结构和布置形式来分类的，传统水冷壁的布置形式有垂直管屏型(本生型 >、回带管圈型、水平围绕管圈型(拉姆辛型 >三种类型，如图2 所示2.3.1 垂直管屏型 (本生型 > 这种直流锅炉的水冷壁由许多垂直管屏组成，每一管屏都有进出口联箱，管屏之间由炉外管子联结垂直多次上升管屏型直流锅炉，管系简单，管屏能以组件出厂水冷壁采用膜式结构，可应用敷管炉墙水冷壁垂直向下膨胀，能采用悬吊结构出于有较多的小间联箱，能起平衡各管因吸热不均而造成的热偏差和平衡产生管间脉动时压力峰的作用，因此这种型式的直流锅炉的水动力特性较其它型式稳定，但可能发生类似自然循环锅炉的停滞利例流现象．应引起足够的注意精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 20 页个人资料整理仅限学习使用这种型式的直流锅炉需炉外下降管，联箱数量也多，所以金届消耗最大。

由于各管屏在炉内所处的位置不同，辐射传热的差界引起热偏差较大此外联箱小双相流体的均匀分配问题也较为重要2.3.2 回带管圈型 (苏尔寿型 > 它是由许多根平行并列的管子组成管带围绕炉膛连续而成，一般在单相工质区是水平管带，在双相工质区为交直管带这种型式的直流锅炉不用中间混合联箱和炉外下这种型式的直流锅炉不用中间混合联箱和炉外下降管，金属消耗量较少其缺点处：因无小间联箱，使最后出口热偏差较大上升下降管带，流水排气不方便，特别是间于它的交叉管子在低负荷时因流速低，可能造成蒸汽停滞现象，使管子过热烧坏此外，管子的受热膨胀也较复杂目前这种型式的直流锅炉的应用并不广泛2.3.3 水平围绕管圈型 (拉姆辛型 > 它的水冷壁是内许多根平行并联的管子组成的管圈自下往上盘绕而成，为了稳定流动特性和减少各管的热偏差,在所有管子的入口处装有节流孔板水平围绕管圈型直流锅炉的水冷壁无下降管及小间联箱，金属消耗量少，疏水排气方便同时，因管圈四壁围绕，且宽度较狭，能使受热不均匀性减少只有在锅炉容量增加较大而管圈变宽时．才会造成沿高度方向较大的热偏差但因这种管圈型直流锅炉安全性较差，已逐渐被淘汰后来在它的基础上发展了螺旋管圈型。

主要有垂直内螺纹管屏型和螺旋管圈型两种精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 20 页个人资料整理仅限学习使用3.国产超 <超）临界锅炉燃烧系统设计特点燃烧器是锅炉燃烧系统的主要燃烧设备，其作用是布置燃料和空气的充分混合、及时着火和稳定燃烧燃烧器的型式很多，按出口气流的流动性可以分为直流燃烧器和旋流燃烧器直流燃烧器的出口射流是不旋转的直流射流和直流射流组，直流燃烧器一般都布置成四角切圆燃烧方式旋流燃烧器的出口射流是一边旋转，一边向前作螺旋运动，旋流燃烧器均布置成墙式对冲燃烧方式目前，上海锅炉厂引进的是ALSTOM美国公司Ⅱ型和ALSTOM 德国公司的塔式超临界及超超临界锅炉技术，以此制造600MW 、1000WM 超<超）临界锅炉，燃烧方式采用从ALSTOM公司引进的直流燃烧器，低NOx 切向燃烧系统 临界锅炉其燃烧系统采用PM 型直流燃烧器、MACT 分级燃烧技术，而哈尔滨锅炉厂引进英国三井巴布科克公司制造的600MW 级超临界锅炉，其燃烧系统采用的是低NOx 轴向旋流燃烧器，前后墙对冲燃烧方式；东方锅炉厂与日本巴布科克-日立公司合作生产的超 <超）临界锅炉采用日立技术的HT-NR3型旋流燃烧器、前后墙对冲燃烧方式。

3.1 上海锅炉厂燃烧器的设计特点3.1.1 低 NOx切向燃烧技术

在主风箱上部设有2 层 CCOFA喷嘴，在主风箱下部设有1 层 UFA< 火下风）喷嘴附图3：煤粉燃烧器立面布置图，附图4：煤粉燃烧器平面布置图，附图5：煤粉燃烧器角部详图在主风箱上部布置有SOFA< 分离燃尽风）燃烧器，包括5 层可水平摆动的分离燃尽风

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要任务是减少挥发份氮转化成NOx ，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<1）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，为此上海公司开发了多种强化着火

这样的设计对NOx 的控制没有不利影响<3）能有效防止炉内结渣和高温腐蚀在每相邻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 只直吹风喷嘴如图3：CFS喷嘴；图4：同心切圆

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3.2 哈尔滨锅炉厂直流燃烧器的设计特点3.2.1 低 NOx PM煤粉燃烧器的设计原理低 NOx PM 燃烧器由日本三菱重工

e 增加煤焦粒子在燃料富集区域的驻留时间，以减小煤焦粒子中氮氧化物释放出形成NOx 的可能f 及时补充燃尽所需要的其余的风量，以确保充分燃尽图 6：水平偏角的辅助风喷嘴图 7： 1000MW 超超临界锅炉PM 型燃烧图 8：低 NOx PM燃烧器精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 20 页个人资料整理仅限学习使用其次， PM 燃烧器的设计已考虑耐磨耐温，并且机械结构上较为简单可靠，以提供较长的使用寿命和长期连续运行的能力，简化燃料调整和运行操作，即使运行煤质在一个较宽的范围内波动，燃烧器的设置也不需要进行任何调整，同样能获得最佳的运行性能3.2.2 低 NOx PM煤粉燃烧器的设计特点<1）采用MACT 燃烧技术：三菱重工

并且炉膛内的燃烧稳定低负荷性能良好，安全可靠，火焰检测不受影响<2）PM 燃烧器由于将每层煤粉喷嘴分开成上下二组，增加了燃烧器区域高度，降低了燃烧器区域壁面热负荷，有利于防止高热负荷区结焦MACT 燃烧系统，就是在PM 主燃烧器上方一定高度增设二层AA 风<附加风）喷嘴达到分层燃烧目的，这样整个炉膛沿高度分成三个燃烧区域，即下部为主燃烧区，中部为还原区，上部为燃尽区，这种MACT 分层燃烧系统可使NOx 生成量减少25%在炉膛的主燃烧区燃料是缺氧燃烧，炉膛过量空气系数为0.85，但在燃烧器喷口附近，由于燃烧率较低，需要的氧量较少，因此在燃烧器喷口附近的区域内是氧化性气氛，这时燃料氮氧化后生成 NOx，在炉膛中间的主燃烧区，空气量仅为燃烧理论空气量的0.85，因此燃烧的过程也是一个还原的过程，这时部分NOx 被还原成为NH3、HCN<3）PM 型的燃烧器风粉混合物通过入口分离器分成浓淡二股分别通过浓相和淡相两只喷嘴进入炉膛，如下图9 所示由于浓相煤粉浓度高，所需着火热量少，利于着火和稳燃；由淡相补充后期所需的空气，利于煤粉的燃尽，同时浓淡燃烧均偏离了NOx 生成量高的化学当量燃烧区，大大降低了 NOx 生成量，与传统的切向燃烧器相比，NOx 生成量可显著降低。

图 9： MACT配风和脱氮原理<4）PM 直流煤粉燃烧器采用隔离烟气再循环

3.3 哈尔滨锅炉厂旋流燃烧器的设计特点3.3.1 低 NOx轴向旋流燃烧器布置方式本锅炉燃烧器布置方式：如图10 所示采用前后墙布置，对冲燃烧，前后墙上各布置3 层燃烧嚣，每层各有5 只 LNASB燃烧器，共30 只 LNASB燃烧器在最上层煤粉燃烧器上方炉膛四周标高 34.724m 处各布置1 层燃尽风口，前后墙各布置5 只两侧墙各布置3 只，共l 6 只燃尽风口．燃烧器层间距为4.630m燃烧器有分风箱风箱分为前后墙风箱，根据燃烧器前后墙布置的层数，前后墙风箱又各分为三个小的分风箱，即每层燃烧器一个小风籍，每层小风箱从炉膛两侧进风．每只LNASB燃烧嚣装有1 支油燃烧器用于点火、暖炉和低负荷稳燃由燃烧器的总体布置方式图10 可以看出，除了小LNASB 燃烧器本身具有的低NOx 分级燃烧技术外，炉膛整体的分级送风燃烧技术也得到充分发挥16只过燃风燃烧嚣可以将超过l5%的一次风在燃尽区送入，从而使下部主燃烧区域低氧燃烧，有效降低氮氧化物的生成为了强化过燃风燃烧器的作用，还专门设置了高温过燃风机，可以在一个较大的范围内对过燃风的风量及风速进行调整3.3.2 LNASB 燃烧器结构和原理图 10 燃烧器布置方式图 11 低 NOx 轴向旋流燃烧器LNASB结构示意图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 20 页个人资料整理仅限学习使用LNASB燃烧器的结构如图11，主要由一次风道、二次风道、三次风道、四次风道、旋流控制机构、中心风孔、喉口等组成。

燃烧器的中心是中心风筒，中心风的作用是提供油燃烧器用风，同时在油燃烧器停运时防止灰渣在此部位集聚；中心风的外侧是一次风筒，经导流板整流后，通过一次风口前端的稳焰气进入炉膛；一次风筒外侧依次为二次风、四次风和三次风风道，分级将空气送入燃烧区，其中二次风和三次风风道中装有旋流调节叶片，可控制燃烧器出口气流的旋流强度同常规的旋流燃烧器一样，LNASB 燃烧器在其出口气流的根部也有一个回流区，可以卷吸高温烟气使一次风着火及稳燃一次风筒出口的稳焰气可以使一次风产生折向，形成煤粉的浓淡分离这种浓淡分离一方面可以使着火稳定，同时对降低氮氧化物的生成也有一定的作用，在根部回流区域附近，一次风煤粉被加热析出挥发分并开始燃烧二次风在挥发分燃烧的后期混入燃烧区，保证挥发分的燃尽并为焦炭的燃烧提供部分氧量当焦炭开始燃烧后，四次风及三次风进去燃烧区域，为焦炭继续燃烧提供氧量整个燃烧器的风量就是这样分级分布参与燃烧，从而控制了火焰温度，降低了氮氧化物的生成量3.4 东方锅炉厂 HT-NR3 型旋流燃烧器的设计特点3.4.1 锅炉燃烧器布置<1）燃烧系统采用前后墙对冲燃烧<2）燃烧系统共布置有12 只燃尽风喷口，24 只 HT-NR3 燃烧器喷口，共36 个喷口。

<3）燃烧器分3 层，每层共4 只，前后墙各布置12只 HT-NR3燃烧器<4）在前后墙距最上层燃烧器喷口一定距离处布置有一层燃尽风喷口，在前、后墙各布置一层燃尽风喷口，其中每层2 只侧燃尽风

在每层燃烧器入口处设有风门执行器，以根据需要调整各层空气的风量风门执行器可程控操作二次风和三次风通过燃烧器内同心的二次风、三次风环形通道在燃烧的不同阶段分别送入炉膛燃烧器内设有挡板用来调节二次风和三次风之间的分配比例二次风调节结构采用手动形式，三次风采用执行器进行程控调节三次风通道内布置有独立的旋流装置以使三次风发生需要的旋转三次风旋流装置设计成可调节的型式，并设有执行器，可实现程控调节调整旋流装置的调节导轴即可调节三次风的旋流强度在锅炉运行中，可根据燃烧情况调整三次风的旋流强度，达到最佳的燃烧效果<1）配风控制燃烧器每层风室的入口处均设有风门挡板，所有风门挡板均配有执行器，可程控调节全炉共配有 16 个风门用执行器，执行器上配有位置反馈调节装置，执行器具有故障自锁保位功能<如图15）为使每个燃烧器的空气分配均匀，在燃烧器区域设有大风箱，大风箱被分隔成单个风室，每个燃烧器一个风室大风箱对称布置于前后墙，设计入口风速较低，可以将大风箱视为一个静压风箱，风箱内风量的分配取决于燃烧器自身结构特点及其风门开度，这样就可以保证的燃烧器在相同状态下自然得到相同风量，利于燃烧器的配风均匀3.4.3 HTNR-3燃烧器结构特点<1）燃烧器的结构煤粉燃烧器外部部件主要有一次风管道、中心风管、挡板、冷却风管、电动蝶阀、单向阀、油点火器以及调节机构等。

内部部件主要有一次风外套筒、文丘里管、内二次风装置、外二次风装置、煤粉浓缩器稳焰齿、稳燃环、燃烧器壳体等煤粉及其输送用风(即一次风 >经煤粉管道、燃烧器一次风管、文丘里管、煤粉浓缩器、燃烧器喷嘴后喷入炉膛<如图 16）一次风与二次风之间有一套筒,套筒内插入一文丘里管套筒与一次风喷口前端用螺栓相连接一次风喷口的前端内置装设一稳燃环12 只稳燃齿等距离地镶嵌在一次风喷口与稳燃环之间在稳燃环外侧安装一导流筒(导流环 >,导流环内侧为内二次风通道,导流环外侧为外二次风通道为了精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 20 页个人资料整理仅限学习使用缓解热膨胀 ,稳燃环分成4 段铸造 ,每段稳燃环用4 只螺栓固定在一次风喷口上稳燃环的外侧四周有36 条导流槽 ,在导流槽端部形成扩散锥二次风经二次风大风箱、燃烧器内、外二次风通道喷入炉膛；其中内二次风<内二次风兼作停运燃烧器的冷却风）为直流，通过手柄调节套筒位置来进行风量的调节外二次风为旋流，依靠气动执行器进行风量的调节单只燃烧器内、外二次风的风量分配通过调节各内二次风套筒开度和外二次风调风器开度来实现。

<2）燃烧器的设计特点A．采用煤粉浓缩器及稳焰环为了提高燃烧器的低负荷稳燃、防止结渣及降低NOx 排放，采用了煤粉浓缩器、火焰稳焰环及稳焰齿一次风气流的浓淡分离是靠安装于一次风管中的锥形煤粉浓缩器来实现的，并使气流在火焰稳焰环附近区域形成一定浓度的煤粉气流为了防止煤粉浓缩器的磨损，在煤粉浓缩器的迎风面上贴有耐磨陶瓷B．燃烧器外二次风采用气动执行器燃烧器外二次风用气动执行器布置气动执行器输出直行程，经连杆机构的传递后使调风器产生角行程，角度约0～75°燃烧器外二次风用气动执行器分为类型I 和类型 II，其中类型I 安装于带启动油枪的煤粉燃烧器；类型II 安装于无启动油枪的煤粉燃烧器C．大风箱入口风门采用电动执行器燃烧器及燃尽风各层风室的风量分配是通过调节各风室入口风门挡板的开度来实现的锅炉前、后墙大风箱分别分隔为四个独立的风室，每个风室入口左右两侧设有一风门执行器，全炉共布置有 16 个风门用电动执行器所有风门挡板的调节均由电动执行器的动作来完成<3）HT-NR3型旋流燃烧器的优点a．燃烧器调节灵活稳燃性能好一、二次风混合强烈,弥补了一般旋流燃烧器风、粉气流混合弱的不足,在防结焦方面有较大的灵活性。

另外还有结构简单,结构尺寸和阻力较小,占用炉膛面积较小,对水循环和水冷壁的布置影响较小等特点特别是对煤种的适应性较强,并且能抑制NOx 的产生b．采用分级燃烧降级NOx 排放图 15 燃烧器布置及风门电动执行器图 16 HT-NR3燃烧器的结构精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 20 页个人资料整理仅限学习使用低 NOx 排放在分级燃烧方式中,提供给燃烧器的风量少于其正常燃烧所需要的风量燃烧所需要的其余风量通过燃烧器上方的燃尽风喷口来提这布置方式对于减少NOx 生成是非常有效的燃尽风进入炉膛以前的区域都是燃料富集区,燃料在此区域的驻留时间较长有助于已经存在的NO 分解实现了煤粉气流的“三高”燃烧通过二次风分级配风,极大地限制了在燃烧器区域NOx 的生成 NO的控制调节是通过调节燃烧器和燃尽风之间的风量比例来实现的C．提高低负荷稳燃的能力为了提高燃烧器的低负荷稳燃能力,防止结渣及降低NOx 排放 ,采用了煤粉浓缩器、火焰稳焰环及稳燃齿一次风、粉气流的浓、淡分离是靠安装于一次风管中的锥形煤粉浓缩器来实现的并使气流在火焰稳焰环附近形成一定浓度的煤粉气流。

采用稳焰齿、稳燃环和浓缩器,在燃烧时会在稳焰齿、稳燃环附近形成一个环形回流区域,提供足够的着火热能,同时防止二次风过早混入,使煤粉能及时着火 ,稳定燃烧在燃烧中心区域也会形成一个回流区,保证煤粉的进一步燃尽稳焰齿稳燃环还会增加煤粉气流的湍动提高煤粉的着火速度因此这种燃烧器的低负荷稳燃性能得到了极大的提高d．防止炉膛结焦选取合适的炉膛热力参数和合理的燃烧器布置,防止局部温度过高,特别是各燃烧器的排列是按照外二次风不同的旋转方向,在离开制造厂前就按编号设计好的,使下层2 只燃烧器形成相互(左、右对旋中间层与下层旋转方向相反,上层又与中间层相反,燃尽风则与上层旋向相反,两股侧燃尽风形成相互对旋 ,有效地避免运行中各燃烧器的火焰相互干扰和飞边冲刷两侧炉墙燃烧器离两侧水冷壁、冷灰斗转折点及屏底均有足够距离防止火焰冲刷受热面由于燃烧器结构的合理设计,以及燃烧器运行参数的合理选取,很好地控制燃料着火点和火焰形状有效地防止燃烧器喷口及周围水冷壁结焦f．高效燃烧采用了先进的分级送风与浓淡燃烧技术稳燃环可以对煤粉的分布作合理的调整,由于煤粉在自身惯性作用下,向中心运动形成负压区,而气流则由中心回流区向外侧偏转,这样将形成煤气流的二次浓缩 ,煤粉的绝大部分射入回流区内。

因射流的中心区具有高温回流烟气,高的湍动度和高的煤粉浓度 ,从而促进了煤粉的着火,增大了燃烧器喷口附近的燃烧效率外二次风的高速和旋流还可以防止煤粉从气流中分离,促进了火焰和外侧风的混合可以获得高的燃烧效率上一层风喷口至屏底有足够的距离 ,有足够的燃尽空间燃尽风具有内直流、外旋流特性,使沿深度和宽度氧量分布均匀燃尽风具有独特的布置方式,布置范围覆盖了整个燃烧器区域,有效地制止了煤粒的逃逸,降低了飞灰可燃物含量3.4.4 HT-NR3 型燃烧器的点火及启动油枪<1）为了使煤粉燃烧器和油燃烧器可靠的点燃，锅炉共设24 只简单机械雾化点火油枪，8 只蒸汽雾化启动油枪<2）点火油枪位于三次风通道中，其出力250kg/h ；启动油枪位于煤粉燃烧器的中心，其出力4700kg/h 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 20 页个人资料整理仅限学习使用<3）每只 HT-NR3 燃烧器装有1 支点火油枪用于点火在锅炉前墙和后墙中层共装有8 只启动油枪用于暖炉和低负荷稳燃<4）每只油枪配有自身的高能点火器高能点火器、油枪及其各自的推进器设计成组合一体型式，结构紧凑，并且能够完全满足程控点火的要求。

精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 20 页个人资料整理仅限学习使用4.总结通过对上海、东方、哈尔滨三大锅炉厂所用燃烧器的设计特点分析介绍，可以看出随着超<超）临界机组的不断发展，其技术也在不断地提高，锅炉燃烧器的结构类型，以及其设计特点也在不断地更新，而且其技术也越来越先进、成熟而随着各国政府对环保及可持续发展经济的日益重视，全世界范围内都兴起了治理污染、高效环保、节能减排、保护环境、节能降耗运动所以节能减排、高效清洁燃烧是每一个国家都必须重视的，而电力生产制造的污染尤为严重，尤其是煤的燃烧因此未来超<超）临界机组在燃烧器的生产设计上将会更加注重这方面的研究，争取将燃烧器在节能减排、高效清洁中取得的成绩得到更好的提高，进而为社会的可持续发展做出贡献精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 20 页个人资料整理仅限学习使用参考文献【 1】百度文库候逊，朱云荣，600MW超临界锅炉低N0X 燃烧技术分析，华能山东分公司，2007. 【 2】百度文库刘恩生，武文强，义民权，3000t|h 锅炉燃烧技术特点及运行，山东2007 【 3】百度文库张延发，王助良，1000MW 超超临界锅炉低N0X 燃烧于控制技术，江苏大学能源与动力工程学院，2008.【 4】百度文库杨建华，600MW 超临界锅炉燃烧设备，郑州电力高等专科学校. 【 5】百度文库佚名，超临界直流锅炉介绍. 【 6】百度文库谈理，唐胜利，四角切圆燃烧锅炉直流燃烧器技术探讨重庆大学 2003 【 7】百度文库包建峰，胡家震，姜义道，张秀兰，旋流煤粉燃烧器应用分析，哈尔滨锅炉厂有限责任公司，2000. 【 8】樊泉桂，《超超临界锅炉设计及运行》中国电力出版社，2018. 【 9】朱全力，《锅炉燃烧设备及系统》中国电力出版社，2018. 【 10】樊泉桂，《超超临界及亚临界参数锅炉》中国电力出版社，2008. 【 11】郭迎利，何方，《电厂锅炉设备及运行》中国电力出版社，2009. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 20 页。