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350MW煤/高炉煤气混烧锅炉多工况热力计算的研究
发布时间：2013-10-16 11:14 来源：未知
锅炉汽温稳定是衡量锅炉运行质量的一个重要指标，而锅炉过热蒸汽和再热蒸汽温度偏离设计值，将直接影响机组运行的安全性和经济性．汽温偏低，会使锅炉效率降低．由于汽温与煤耗有一定的关系，过热蒸汽和再热蒸汽温度偏低使煤耗增大，从而影响机组的运行经济性，再热蒸汽温度偏低，还使汽轮机进汽温度低于设计值，容易引起汽轮机末级叶片发生汽蚀现象，影响机组的运行安全性，为此，针对某电厂3#锅炉过热蒸汽温度、再热蒸汽温度同时偏低的问题，通过热力计算对其开展研究．
1计算对象简介
本文针对某电厂3#炉350 MW机组进行热力计算，该锅炉为日本三菱公司生产的1210 T/H亚临界中间再热强制循环炉，单炉膛，负压运行，π形布置，使用煤粉、BFG(高炉煤气)、COG(焦炉煤气)和轻／重油5种燃料，BFG的最大混烧率为40%，标准混烧率为20%．锅炉中自下而上共布置了9层燃烧器，即：3段BFG燃烧器；1段COG和重油燃烧器；5段煤粉燃烧器．富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗�；�、木屑颗�；怪频纳镏士帕Ｈ剂希蔽颐腔褂写罅康难钅灸拘伎帕Ｈ剂虾陀衩捉崭芽帕Ｈ剂铣鍪�。
在锅炉炉膛上部自前向后布置壁挂式再热器（1次再热器）和悬挂前屏、后屏过热器(2次过热器和3次过热器)，在折焰角上部布置2次再热器和3次再热器，在尾部烟道竖井内自上而下水平布置1次过热器、烟道蒸发器和省煤器，见图1．
锅炉的蒸汽系统流程如下：从汽包出来的饱和蒸汽经过顶棚过热器和包墙管过热器进入前屏，经过1级喷水减温器减温后再进入后屏；从后屏出来的蒸汽进入2级过热器减温器后，进入高温过热器；从高温过热器出来的蒸汽进入锅炉主蒸汽管道，送往汽轮机．汽轮机高压缸的排汽先进入再热器减温器，后进入低温再热器，再进入2级再热器，最后经过3级再热器，送入汽轮机中压缸做功
由于受热面不足和布置不合理，在改变燃烧设备或校核煤种时，造成吸热量不足，使得在高负荷时主蒸汽温度偏低，即使通过改造后增加一次过热器面积，主蒸汽温度偏低的问题虽有所减缓，但是在燃烧神府煤和COG时，燃烧器需要上摆才能维持汽温，若混烧BFG或负荷较低时，汽温仍难以保持稳定．
2计算方法
锅炉热力计算和校核计算是锅炉设计和改造的依据，在锅炉设计中，热力计算是基�。杂谠诵兄械墓�，当燃料偏离设计值较远，或者涉及受热面的改造时，热力计算也是必不可少的，
本程序以前苏联1973年编制的《锅炉机组标准热力计算方法》为标准编制相应程序，在编程与计算过程中，为了比较正确地选取一些重要参数，考虑了掺烧高炉煤气的问题，并且用电厂实际的运行工况对程序进行校核，以确定玷污系数等重要参数，使其符合电厂实际运行情况，提高程序的准确性．
3计算工况与计算结果
利用上述自行开发的程序，改变不同的运行工况，得出了在不同的炉膛出口过量空气系数、燃烧器摆角、燃烧器投运方式、BFG混烧量的情况下炉膛出口烟温、过热蒸汽温度、再热蒸汽温度，以及排烟温度的变化情况，并且用图表的形式表示出其变化趋势，分析其影响汽温特性的规律，
表1列出了本热力计算所采用的煤的元素和BFG成分，
本热力计算的基本工况为：100%负荷，BFG混烧量为2×l05Nm3/h，燃烧器摆角为0°，投运下4层燃烧器，炉膛出口过量空气系数为1.2．在保证基本工况中其他条件不变而仅改变某一参数的情况下，得出了以下各种计算工况．
3.1改变过量空气系数对炉膛出口烟温、过热汽温、再热汽温及排烟温度的影响
从图2中可以看出，炉膛出口烟温、过热汽温、再热汽温和排烟温度都是随着过量空气系数的增加而升高，
随着炉膛出口过量空气系数的增加，由燃烧生成的烟气量也增大，同时烟气流速增大，从而使对流换热系数增大，对流换热面的吸热量增加，过热蒸汽和再热蒸汽温度升高，排烟温度随之也升高3．过量空气系数每增加0.05，炉膛出口烟气温度、过热蒸汽温度、再热蒸汽温度分别平均升高3.8℃，2.3℃，1.9℃左右，而排烟温度的升幅比较大，约为9.5℃．
3.2改变燃烧器摆角对炉膛出口烟温、过热汽温、再热汽温及排烟温度的影响
随着燃烧器向上摆动幅度的增大，将使煤粉在炉内停留时间减少，炉膛火焰的中心位置向上移动，炉膛内各受热面的辐射吸热量增加，炉膛出口烟温升高幅度较大．由图3可知，燃烧器摆角每上摆50，炉膛出口烟温上升12.4℃左右；而过热汽温上升1.9℃，再热汽温上升1.8℃左右，排烟温度几乎没有变化，并当燃烧器的摆角达到20。时，过热蒸汽温度只有535.4℃，再热蒸汽的温度为529.3℃，仍比设计值541℃分别低5.6℃，11.7℃，这说明单靠上摆燃烧器是不能使该锅炉的汽温达到设计值的．要从根本上解决问题，就要求找出导致汽温偏低的原因．
3.3改变燃烧器投运方式对炉膛出口烟温、过热
汽温、再热汽温及排烟温度的影响
本锅炉的燃烧室四角共布置9 x4 =36个燃烧器，由下至上编号为B，C，D，E，G，H，I，J，K段．其中B，C，D段为高炉煤气( BFG)燃烧器；E段为重油、焦炉煤气(COG)燃烧器；G，H，I，J，K段为煤粉燃烧器，在图4中，采用字母组合的方式来表示各层燃烧器投运方式的组合情况．
燃烧器的投运方式发生改变，则会引起燃烧器的相对高度发生变化，相应的炉膛火焰中心相对高度也产生变化．从柱状图中可以看出，当投运下4层煤粉燃烧器时，炉膛出口烟温为1160.2℃，过热蒸汽温度为527.9℃，再热汽温为522.5℃，而投运最上面4层煤粉燃烧器时，则炉膛出口烟温升高至1164.7℃，过热汽温为528.5℃，再热汽温为523.1℃．由投运下4层煤粉燃烧器到投运上4层煤粉燃烧器，过热蒸汽和再热蒸汽的温升只有0.6℃，而排烟温度几乎没有变化，说明改变燃烧器的投运方式，虽然可以改善汽温特性，但影响不是很大，
3.4改变BFG混烧量对炉膛出口烟温、过热汽温、再热汽温及排烟温度的影响
从图5中可以看出，炉膛出口烟温、过热汽温与BFG混烧量的变化成非线性关系，而再热汽温、排烟温度随着混烧量的增加则表现为呈规则的线性关系．当BFG的混烧量每增加100 kNrTi3／li时，过热汽温变化幅度平均为1.7℃，再热汽温下降幅度较大，平均为11.3℃；排烟温度下降为21℃，炉膛出口烟温从BFG混烧量为零时的1244.2℃，到混烧量为400 kNm3/h(最大混烧率40%)时的1 119.4℃，下降了124.8℃，这些变化主要是由于高炉煤气的低位发热量较低造成的，随着高炉煤气的混烧率不断增大，混合燃料的低位发热量下降很快，炉膛理论燃烧温度明显下降，从而导致炉膛燃烧温度的显著下降．再热汽温的下降幅度明显大于过热汽温的下降幅度，说明该炉膛中，辐射换热特性要大于对流换热特性，在再热器中，炉膛内的辐射吸热量占总吸热量的比重较大，因此对温度的影响比较明显，而由于BFG混烧率的增加，燃烧产生的烟气量也随之增大，对流换热系数增大；由于大多数的过热器是对流及半对流半辐射过热器，因此，改变BFG的混烧量对过热汽温影响较小，随着混烧量的增加，使理论燃烧温度降低，炉内烟气温度明显下降，因此，使排烟温度下降幅度很大．富通新能源生产销售的生物质锅炉以及木屑颗�；怪频纳镏士帕Ｈ剂鲜强突遣淮淼难≡�。
4结 论
(1)炉膛出口烟温是反映锅炉运行情况的一个重要参数，影响炉膛出口烟温变化的因素很多，其中影响较大的因素是BFG的混烧量变化与燃烧器摆角的变化，而过量空气系数的改变和燃烧器投运方式的变化对炉膛出口烟温的影响相对较小．
(2)在分别改变过量空气系数、燃烧器摆角、燃烧器投运方式、BFG混烧量的情况下，过热汽温都会产生一定的变化，其中燃烧器摆角的改变和过量空气系数的变化对过热汽温影响幅度较大，且改变温度的速率基本相同，而燃烧器投运方式的改变和BFG混烧量的变化对过热汽温变化影响较小，
(3)BFG混烧量的变化对再热汽温的影响较大，而燃烧器摆角的变化和过量空气系数的变化对再热汽温产生的影响与对过热汽温的影响相似，只是幅度更小一些．
(4)随着过量空气系数的增加，使炉内烟气量增多，排烟温度明显升高，但对排烟温度影响最大的是BFG混烧量的变化，而其他两种运行方式的改变对排烟温度影响很�。�
(5)通过热力计算发现，本锅炉存在结构和设计上的问题，本文计算结果为以后锅炉的结构改造提供了依据．
