1000MW超超临界锅炉烟气挡板阻力特性试验研究.pdf
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1、第54 卷第4 期2023年7 月锅炉技术BOILERTECHNOLOGYVol.54,No.4Jul.,20231000MW超超临界锅炉烟气挡板阻力特性试验研究徐荣田,袁益超?(1 国家能源集团宁夏电力公司,宁夏银川7 50 0 0 4;2.上海理工大学能源与动力工程学院,上海2 0 0 0 9 3)摘要:再热蒸汽温度的合理调节和控制是确保大型电站锅炉运行可靠性和经济性的重要措施。烟气挡板是大型电站锅炉中应用最广泛的再热蒸汽温度调节方法,挡板的阻力特性直接影响锅炉实际运行过程中再热蒸汽温度调节的准确性。以应用于1 0 0 0 MW超超临界锅炉的烟气挡板为研究对象,通过烟气挡板阻力特性试验研究
2、,得到了不同负荷下不同开度挡板的阻力特性。研究成果可为大型电站锅炉汽温调节系统设计与运行控制优化提供依据。关键词:大型电站锅炉;烟气挡板;阻力特性;试验中图分类号:TK223.7文献标志码:A文章编号:1 6 7 2-4 7 6 3(2 0 2 3)0 4-0 0 0 8-0 5侧调节两类。蒸汽侧调节通过改变蒸汽的热恰0前 言调节汽温,主要包括喷水减温器、表面式减温器为实现碳达峰碳中和的战略目标,我国风、和汽-汽热交换器。因采用喷水减温器调节再热光、水、生物质等可再生能源的利用规模不断增蒸汽温度,会使机组循环效率降低,故一般仅用大,但煤炭仍然是我国主要消费能源,火力发电依于再热蒸汽温度微调或事
3、故减温。烟气侧调节然占据我国电力生产的主导地位,控制电力行业是通过改变锅炉内辐射受热面和对流受热面的煤炭消费总量,提高煤炭的利用效率仍然是火电吸热量分配比例或改变流经对流受热面的烟气行业面临的主要任务。随着我国火力发电技术的量来调节再热蒸汽温度。烟气侧调节方法是现不断发展,超(超)临界技术日臻成熟,发展超(超)代电站锅炉再热蒸汽温度调节的主要手段,常用临界二次再热技术已成为进一步提高火机组效方法有烟气挡板调温、摆动式燃烧器调温、烟气率、降低污染物排放的重要途径。在锅炉实际运再循环调温等。行过程中,过热蒸汽及再热蒸汽温度随着锅炉负烟气挡板调温是用隔墙隔开锅炉尾部对流荷、给水温度、燃料性质、燃烧工
4、况、炉膛过量空气烟道,将再热器和过热器分别布置在并联烟道系数以及炉膛出口烟温等的变化而有较大的波中,在其后再布置省煤器,在出口处装设可调烟动;如汽温过高,将引起受热面超温甚至爆管;如气挡板,通过调节挡板开度,改变流经并联烟道汽温过低,则将影响热力循环的效率,并使汽轮机的烟气流量,从而调节再热蒸汽温度。由于烟气尾部的蒸汽湿度过大;再热蒸汽温度变化过于剧流量的改变也会影响过热蒸汽温度,因此,为提烈,还将引起汽轮机中压缸的转子与汽缸间膨胀高烟气挡板对再热蒸汽温度的调节能力,应增大差的变化,甚至引起汽轮机的剧烈振动,危及机组过热器系统传热的辐射特性以及再热器系统传安全运行 1。因此,维持合理、稳定的汽
5、温是保证热的对流特性。采用烟气挡板调节再热蒸汽温机组安全和经济运行所必需的,而汽温调节技术度,设备简单,操作方便,但烟气挡板开度与汽温是确保大型电站锅炉汽温稳定的重要措施。变化呈非线性关系。烟气挡板调温技术广泛应用于大型电站锅炉中。1再热蒸汽温度调节方法及其应用摆动式燃烧器调温是通过调节摆动式燃烧汽温调节方法可归结为蒸汽侧调节和烟气器喷嘴的上下倾角,改变炉内高温火焰中心位收稿日期:2 0 2 3-0 2-2 8作者简介:徐荣田(1 98 3 一),男,高级工程师,主要从事电力管理与研究工作。第4 期置,从而改变炉内吸热量及炉膛出口烟温,以调节炉膛出口对流受热面的吸热量,实现再热蒸汽温度的调节。
6、可见,对流受热面离炉膛出口越远,其吸热量的变化越小,为提高摆动式燃烧器对再热蒸汽温度的调节能力,高温再热器需布置在炉膛出口附近的高烟温区域,使再热器系统的传热呈辐射特性。采用摆动式燃烧器调节再热蒸汽温度,灵敏度高、惯性小,但燃烧器上倾角过大会增加燃料的不完全燃烧损失,下倾角过大又会造成冷灰斗结渣。摆动式燃烧器广泛应用于切圆燃烧锅炉。烟气再循环调温是将锅炉尾部低温烟道中一部分烟气,通过再循环风机从炉膛下部送入炉膛,改变辐射受热面与对流受热面的吸热量比例,以调节汽温。由于低温再循环烟气的掺入,使炉膛温度水平降低,炉内辐射吸热量随之减少,而炉膛出口烟温变化不大,但因烟气流量增加,过热器、再热器和省煤
7、器等对流受热面的吸热量增大,而且,受热面离炉膛越远,对流吸热量表1 我国部分超临界和超超临界一次再热、二次再热锅炉采用的再热蒸汽温度调节方法机组容量/MW宝鸡5号600合山3 号670北疆1 号1000外三1 号1.000田集3 号660阳西5号1240沁北1 号600南宁1 号600邹县7 号1000万州1 号1 000益阳1 号600镇雄1 号600河源1 号600长兴1 号660玉环1 号1000泰州3 号1.000宿迁1 号660莱州3 号1000蚌埠1 号660河源3 号1000安源1 号660雷州1 号1000莱芜6 号1000徐荣田,等:1 0 0 0 MW超超临界锅炉烟气挡板阻
8、力特性试验研究其中多数是燃煤锅炉 2 1 随着锅炉容量的增大和蒸汽参数的提高,汽温变化特性更趋复杂,为保证其安全可靠运行,必须设置更为可靠的汽温调节装置,以保持汽温的稳定。对于二次再热锅炉,由于再热级数增加,炉内受热面布置更为复杂,锅炉汽温控制的复杂性和难度进一步提高,尤其是对两级再热蒸汽温度的控制和调节手段提出了更高的要求。表1 列出了我国部分超临界和超超临界一次再热、二次再热锅炉采用的再热蒸汽温度调节方法。锅炉参数炉型燃烧方式25.4MPa/571/56 9 II型25.4MPa/571/56 9 I型W火焰27.56MPa/605/6 0 3 型切圆27.9MPa/605/6 0 3 塔
9、式切圆28MPa/605/6 2 3 II型29.4MPa/605/6 2 3 塔式切圆25.4MPa/571/56 9 I型25.4MPa/571/56 9 II型W火焰26.25MPa/605/6 0 3 II型29.4MPa/605/6 2 3 I型25.4MPa/571/56 9 I型对冲25.4MPa/571/56 9 II型W火焰26.15MPa/605/6 0 3 II型29.3MPa/605/6 2 3 II型27.56MPa/605/6 0 3 I型切圆33.03MPa/605/6 1 3/6 1 3 塔式切圆32.45MPa/605/6 2 3/6 2 3 塔式切圆烟气挡板
10、十摆动式燃烧器十烟气再循环33.42MPa/605/6 2 3/6 2 3 塔式切圆32.45MPa/605/6 2 3/6 2 3 II型33.2MPa/605/6 2 3/6 2 3 II型32.45MPa/605/6 2 3/6 2 3 II型33.5MPa/605/6 2 3/6 2 3 II型32.87MPa/605/6 2 3/6 2 3 塔式切圆烟气挡板十摆动式燃烧器十烟气再循环9的增大越显著。因此,在采用烟气再循环调节再热蒸汽温度时,不宜将再热器受热面布置在炉膛出口处,应提高再热器系统传热的对流特性。烟气再循环调节再热蒸汽温度,调温幅度大、惯性小、调节灵敏,但需要能承受高温和耐
11、磨的再循环风机,且可能使燃料的不完全燃烧损失和排烟热损失有所增大。2 0 世纪7 0 年代投运的上海锅炉厂1 2 5MW锅炉采用了烟气再循环调温方法,切圆烟气挡板十摆动式燃烧器摆动式燃烧器切圆烟气挡板十摆动式燃烧器烟气挡板十摆动式燃烧器对冲烟气挡板烟气挡板对冲烟气挡板对冲烟气挡板烟气挡板烟气挡板切圆烟气挡板十摆动式燃烧器切圆烟气挡板十摆动式燃烧器烟气挡板烟气挡板十摆动式燃烧器烟气挡板十摆动式燃烧器对冲三烟道烟气挡板对冲烟气挡板十烟气再循环切圆烟气挡板十摆动式燃烧器十烟气再循环切圆烟气挡板十摆动式燃烧器十烟气再循环汽温调节方法烟气挡板烟气挡板10从表1 中可见:(1)对于一次再热超临界和超超临界
12、锅炉:除部分切圆燃烧塔式锅炉采用摆动式燃烧器调节再热蒸汽温度外,其余切圆燃烧锅炉均采用烟气挡板或相结合调节,所有对冲燃烧和W火焰燃烧锅炉均采用烟气挡板调节再热蒸汽温度。(2)对于二次再热超超临界锅炉:切圆燃烧锅炉均采用烟气挡板与摆动式燃烧器、烟气再循环相结合的方法调节再热蒸汽温度,对冲燃烧锅炉则采用三烟道烟气挡板或烟气挡板与烟气再循环相结合的方法调节再热蒸汽温度。(3)无论一次再热或二次再热锅炉,其再热蒸汽温度调节方法中烟气挡板的应用最为广泛。2有关烟气挡板阻力特性的研究由于采用烟气挡板调节再热蒸汽温度的锅炉将尾部烟道用隔墙分隔为若干并联烟道,各烟道内均布置低温受热面、挡板,通过调节各烟道内挡
13、板开度使并联烟道的烟气流量分配及各烟道内受热面吸热量发生变化,从而实现再热蒸汽温度的调节。因此,烟气挡板的阻力特性将直接影响烟气挡板的汽温调节性能。20世纪7 0 年代,葛友康等 3 1 曾对湖南金竹山电厂1 2 5MW锅炉烟气挡板阻力系数进行实炉试验测定,得到了烟气挡板开度-阻力系数关系。牛天况 4 、赵之军等 5 理论分析了烟气挡板阻力系数对并联烟道内烟气流量分配的影响,并就并联烟道设计及受热面布置提出了若锅炉技术干建议。张文景等 6 通过实炉试验得到了台州电厂3 0 0 MW锅炉、北仑电厂6 0 0 MW锅炉烟气挡板开度与尾部两平行烟道烟速比的关系。孙超7 基于一定的烟气挡板阻力特性通过
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