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1、燃用低挥发分煤种锅炉深度调峰能力及应对措施分析大唐中南电力试验研究院2021.12.09概述01按照大容量煤粉燃烧锅炉炉膛选型导则（DL/T831-2015）、煤粉气流着火温度的测量方法（DL/T1446-2015）界定，贫瘦煤、无烟煤着火特性为：Vdaf=15%-20%（煤粉气流着火温度IT=700800）的煤为中等着火煤；Vdaf=10%-15%的煤，以测定煤粉气流着火温度界定其着火特性为中等或较难；Vdaf10%（煤粉气流着火温度IT800）的煤为较难着火煤；针对贫瘦煤、无烟煤的燃烧特性，仅通过燃烧调整，基本无法实现30%ECR的深度调峰要求，需进行锅炉稳燃能力、宽负荷脱硝要求的改造。燃
2、煤机组深度调峰面临的问题021）亚临界锅炉自然循环锅炉：水动力不存在问题（20%ECR负荷）2）超临界锅炉直流锅炉：内螺纹螺旋管圈+垂直管屏（调峰能力：20-25%ECR）光管螺旋管圈+垂直管屏（调峰能力：30%ECR）内螺纹垂直管屏（调峰能力：40-50%ECR）3）锅炉厂采用的水冷壁技术路线：东锅：内螺纹螺旋管圈+垂直管屏（一直采用该技术）上锅：早期：光管螺旋管圈+垂直管屏；高效超超临界：内螺纹螺旋管圈+垂直管屏）。哈锅：英巴技术（对冲超临界）：光管螺旋管圈+垂直管屏；三菱切圆技术（超超临界）：内螺纹垂直管屏；目前（切圆）：光管螺旋管圈+垂直管屏。（1）水动力问题燃煤机组深度调峰面临的问题
3、02（2）深度调峰下燃烧不稳的原因深度调峰时-煤粉着火所需的热量质量供给变差1）炉膛烟温下降卷吸烟气量能力烟气温度燃烧不稳的原因及措施2）一、二次风温下降（外三发电厂采用的广义回热技术）3）燃烧器本体卷吸（内部卷吸）能力不足（重新设计燃烧器）4）燃烧器外部卷吸能力不足（解决刚性问题）5）常规水平浓淡燃烧器浓淡风速比偏高（重新设计燃烧器内部挡板）燃煤机组深度调峰面临的问题02（3）改善深度调峰时着火能量供给质量的措施1）解决燃烧器喷口与风箱之间的间隙，减小无组织漏风2）深度调峰时，停运燃烧的二次风一般保留10-15%的开度限位，取消限位，不保留最小开度，使风量进入投运燃烧器，增加刚性。3）干渣机
4、系统，治理干渣机的无组织漏风增加燃烧器外部卷吸能力治理无组织漏风治理无组织漏风的措施炉侧若干条灵活性改造技术路线介绍02（1）广义回热技术（增加炉膛风粉水温度，降低着火热）炉侧若干条灵活性改造技术路线介绍02（1）广义回热技术（进风回热技术-回热抽汽加热锅炉进风）1）对于冷风风侧的加热可采用低参数热源，诸如低压抽汽等，对于热风侧的加热则可采用较高参数的汽源，以达到最佳的能级合理利用要求。2）需要指出的是，在热风侧，二次风被进一步加热后将直接进入燃烧器，故温度不受限制。但对于一次风而言，若机组燃用的是低水分的煤种，干燥出力原本就富裕，则热风侧就不能再进一步加热。炉侧若干条灵活性改造技术路线介绍0
5、2（1）广义回热技术（送粉回热技术-回热抽汽加热锅炉送粉）2）一般磨煤机的出口风粉混合物的温度不高，通常在100以下，因此可选的抽汽参数较为灵活。该技术的关键是换热器的设计。首先，该换热器的煤粉侧应具有很好的抗磨损性能；其次，该换热器风粉侧和汽侧的的压力损失应尽可能小；再则，如何防止积粉和爆燃，确保系统的安全性，是该技术能得以应用的前提。1）该技术是采用汽轮机抽汽对磨煤机出口的风、粉混合物进行加热炉侧若干条灵活性改造技术路线介绍02（1）广义回热技术（可调式给水恒温回热技术-回热抽汽补充加热锅炉给水）案例：外三1000MW 机组从满负荷降至400MW 时，其给水温度从293.1下降至237.3
6、，这会导致省煤器出口烟温下降，SCR 退出等一系列问题，还导致锅炉平均吸热温度下降，使机组热力循环效率降低；省煤器出口（水冷壁入口）水温显著下降，致水冷壁的水动力状态变差等。此技术是在现有回热系统的基础上，于高压缸上增设一抽汽压力更高的抽汽口及相应抽汽管道并增设一个高压给水加热器，用以补充加热锅炉的给水，并在增设的抽汽管道上安装一抽汽调节阀门，该技术的一个显著特征是在满负荷的工况下，其作用为零。而随着负荷的逐步降低，其抽汽量将不断增加，负荷越低，其抽汽量越大，直至调节阀全开为止。炉侧若干条灵活性改造技术路线介绍02（1）广义回热技术（低负荷应用效果）炉侧若干条灵活性改造技术路线介绍02（2）燃
7、烧器改造技术（提升煤粉浓度降低着火热技术路线）上式中的Qzh为着火热，V1为煤粉浓度的倒数，可以得出，煤粉浓度越高，着火热越小，越容易着火。炉侧若干条灵活性改造技术路线介绍02（2）燃烧器改造技术（提升煤粉浓度降低着火热技术路线）最佳煤粉浓度计算案例：某厂灵活性调峰设计煤种某厂灵活性调峰设计煤种炉侧若干条灵活性改造技术路线介绍02（2）燃烧器改造技术（提升煤粉浓度降低着火热技术路线）煤粉浓度计算案例（最佳煤粉浓度）：某厂灵活性调峰设计煤种某厂灵活性调峰设计煤种最佳煤粉浓度计算公式：炉侧若干条灵活性改造技术路线介绍02（2）燃烧器改造技术（提升煤粉浓度降低着火热技术路线）煤粉浓度计算案例（实际煤
8、粉浓度）：三台磨运行，30%ECR时的实际煤粉浓度：在30%ECR负荷下，3台磨运行，根据上表，计算得出B、C、D层燃烧器浓缩前煤粉浓度为0.42kg/kg，浓缩后煤粉浓度0.63kg/kg该厂新设计煤质下最佳煤粉浓度是0.94kg/kg，而三台磨运行时B、C、D层燃烧器浓缩前煤粉浓度为0.42kg/kg，浓缩后煤粉浓度0.63kg/kg，距离最佳煤粉浓度差距较大。下面介绍几条提升煤粉浓度的技术路线炉侧若干条灵活性改造技术路线介绍02（2）燃烧器改造技术（提升煤粉浓度降低着火热技术路线）方案一：1)原燃烧器主体结构不变，断面维持改造前的布置，不改动水冷壁；2)考虑锅炉A层常布置节油点火装置，现
9、改造B、C层一次风喷嘴、喷管、燃烧器入口弯头及煤粉管道；3）在B、C层煤粉管道上各加装一煤粉浓缩分配器，将每根管道分成浓粉气流和淡粉气流两部分，分别由两根管道送入燃烧器。浓粉管道中煤粉浓度有利于着火、稳燃；4)B、C层浓粉从原B、C层一次风位置送入，对原喷口、喷管、煤闸门和部分煤粉管道等进行整体更换（新更换的B、C层不再进行水平浓淡）；5)B淡粉送入DE二次风层，C淡粉送入F+CCOFA-层，DE火检移位至D1与E1二次风层。这样改造后淡粉高度与浓粉高度差在2.7m/5.9m，有效减小未燃尽情况；1）35%ECR设计负荷2）增加200m2卫燃带3）炉外分离不可调节炉侧若干条灵活性改造技术路线介
10、绍02（2）燃烧器改造技术（提升煤粉浓度降低着火热技术路线）方案二：1）燃烧器区喷口管屏不改动，燃烧器喷口与水冷壁开孔的密封方式不变，不拆改现有水冷壁；2）原有D、E两层一次风燃烧器分级设计改造为四层（D1、D2、E1、E2）高位燃烧分级燃烧器，设计布置煤粉分配器将每一路煤粉燃料分为“纯浓”或“纯淡”两路，分别送入对应的燃烧分级燃烧器中，保证高效、低氮燃烧并兼顾再热器汽温，保持原有燃烧器摆动形式，使其能够有效的调节再热汽温和防止锅炉气温偏差过大；3）改造后D1、E2层为“纯淡”相煤粉分级燃烧器，D2、E1层为“纯浓”相煤粉分级燃烧器，燃烧器相临同项亲和，总体保持均等布置，热容量单元相对独立，相
11、互支持燃烧，稳定燃烧。4）为配合燃烧器分级改造，需要对部分二次风喷口进行同步优化设计,将EE层二次风设置在E1和E2分级燃烧器中间，隔板进行相应改造；5）配合改造磨煤机动态分离器及相关风环。炉侧若干条灵活性改造技术路线介绍02（2）燃烧器改造技术（提升煤粉浓度降低着火热技术路线）方案三：工况工况 30%THA 措施作用措施作用 燃烧设备和制粉系统燃烧设备和制粉系统 1）燃烧设备组合方案）燃烧设备组合方案 煤粉燃烧器优化 建议采用 东锅浓相大反吹技术，稳燃和燃尽性更好 煤粉外置分离装置（含自动控制）建议采用 燃烧器前需增设煤粉外置分离装置，并配置乏气燃烧器，加强稳燃 分级燃尽风优化 建议采用 分
12、级配风，强化燃尽，控制NOx 热一次风粉加热系统 建议采用 提高一次风粉温度提高低负荷稳燃能力 富氧助燃系统 建议采用 提高燃烧器自稳燃能力 2）燃烧调整措施）燃烧调整措施 风粉在线监测和控制系统 建议采用 减小低负荷送粉偏差，避免个别燃烧器煤粉浓度较低时对稳燃的影响 增设声波测温装置 可选 监测炉膛烟温分布，有利于运行人员调控烟温偏差 3）制粉系统）制粉系统 动态分离器改造 建议采用 提高选粉效率、降低煤粉细度、改善均匀性 浓相大反吹燃烧技术浓相大反吹燃烧技术1)除少油点火燃烧器外，原燃烧器全部改造更换，将原燃烧器上、下组合并为一组，一次风粉接口标高不变；优化改造壳体、一次风管组件和各喷口等
13、。2)在B、C层一次风入口煤粉管道上设置外置分离装置，并在C、D层一次风之间增设B层乏气和C层乏气喷口和风管组件；在外置分离装置的乏气管道上设置调节挡板，采用执行器控制。炉侧若干条灵活性改造技术路线介绍02（2）燃烧器改造技术（提升煤粉浓度降低着火热技术路线）方案四：燃烧器喷口速度云图燃烧器喷口煤粉浓度云图燃烧器喷口煤粉浓度云图30%ECR100%ECR30%ECR100%ECR燃烧器喷口速度矢量图燃烧器喷口速度矢量图改造内容：1）燃烧器外形尺寸不变，不改动水冷套，原有燃烧器辅助机构、配套设施、壳体、连杆等均保持不变；2）对B、C、D层共12套燃烧器进行改造；3）根据一次风机出力情况，确定是否配套改造磨煤机风环。高负荷，不增加炉外调节结构，通过现有周界风调节门，可破坏回流区，防止高负荷局部热负荷过高造成结焦现象炉侧若干条灵活性改造技术路线介绍02（3）路线选择原则：有无炉水循环泵，是否转湿态。2）直流炉有炉水循环泵需要转湿态，推荐采取广义回热技术不需要转湿态，推荐采取提升煤粉浓度燃烧器改造技术1）直流炉如无炉水循环泵，建议调峰目标值以不转湿态为准；地址：郑州市郑东新区明理路56号中原金融产业园13号楼邮编：450000电话：0371-67386223 传真：0371-67386066