维普资讯 http://www.cqvip.com ２００２年第１７卷第２期 电力 学报 Ｖｏ１．１７ Ｎｏ．２ ２００２ （Ｓｕｍ．５９） （总第５９期） 文章编号：１００５—６５４８（２００２）０２—０１４２—０３ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ 制粉系统三次风对锅炉内工况影响的分析。 张国宏 ， 杨素萍２， 牛雅莉３ （１．山西漳泽电力股份有限公司，山西太原力公司党校，山西太原０３０００６） ０３０００２；２．漳泽发电厂，山西长治０４６０２１；３．山西省电 Ｔｈｅ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｄｙｎａｍｉｃ ｉｎ Ｆｕｒｎａｃｅ ｏｆ Ｂｏｉｌｅｒｓ ｂｙ ｔｈｅ Ｔｅｒｔａｒｙ Ａｉｒ Ｃｏｍｉｎｇ Ｆｒｏｍ ｔｈｅ Ｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄ Ｃｏａｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｚｔ－ＩＡＮＧ Ｇｕｏ－ｈｏｎｇ ，ＹＡＮＧ Ｓｕ－ｐｉｎｇ２ＮＩＵ Ｙａ—ｌｉ。 ，（１．Ｓｈａｎｘｉ Ｚｈａｎｇｚｅ ｐｏｗｅｒ ＣＯ．，ＬＴＤ．，Ｔａｉｙｕａｎ ０３０００２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｚｈａｎｇｚｅ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ，Ｃｈａｎｇｚｈｉ ０４６０２１，Ｃｈｉｎａ；３．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｓｔ Ｐａｒｔｙ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｓｈａｎｘｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ ｏｍｐａｎｙ，ＣＴａｉｙｕａｎ ０３０００６， Ｃｈｉｎａ） ’ ４＃、５＃、６＃炉是引进前苏联的Ｅｌｉ一６７０—１３．８／５４５ＫＴ 摘要：通过试验对漳泽发电厂苏制ＥＩＩ一６７０— １３．８／５４５ＫＴ型锅炉制粉系统三次风对炉内工况的 型锅炉。由于设计和运行操作的原因，制粉系统三 次风对炉内工况影响较大，从运行参数看，当单套 制粉运行时，主汽温度偏差大；机组带中低负荷，而 两套制粉系统运行时，炉膛容易灭火。 为了进一步了解和掌握该型号锅炉制粉系统 影响进行了分析，提出了解决问题的方法。 关键词：锅炉三次风；炉内工况；制粉系统 中图分类号：ＴＫ２２３．７ ２ 文献标识码： Ｂ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｃｏｎｄｕｃｔｓ ａ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｆｕｒｎａｃｅ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｄｙｎａｍｉｃ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｔｅｒｔｉａｒｙ ａｉｒ ＣＯｍｅ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄ ｃｏａｌ ｓｙｓｔｅｍ 的三次风对锅炉燃烧的影响情况，１９９９年１１月对 漳电４＃炉制粉系统进行了现场试验和分析，初步 摸清了双套及单套制粉系统运行时，三次风对炉内 工况和锅炉参数的影响程度，为运行人员进行正常 操作和保证机组安全运行提供了可靠依据。 ｏｆ ｔｈｅ ｂｏｉｌｅｒ ｉｍｐｏｒｔｅｄ ｆｒｏｍ ｆｏｒｍｅｒ ＵＳＳＲ ＥｒＩ一６７０ —１３．８／５４５ＫＴ ｂｙ ｍ￣ｑ／１ｓ ｏｆ ｔｅｓｔｉｎｇ，ａｎｄ ｐｕｔｓ ｆｏｒ— ｗａｒｄ ｔｈｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ， Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ： ｂｏｉｌｅｒ ｔｅｒｔｉａｒｙ ａｉｒ；ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｄｙｎａｍ— １设备简介 漳泽发电厂的４台苏制６７０ ｔ／ｈ锅炉为单汽 包、自然循环、固体排渣煤粉炉，与Ｋ一２１５—１３０—１ ｉｃ；ｔｈｅ ｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄ ｃｏａｌ ｓｙｓｔｅｍ 引 言 山西漳泽电力股份有限公司漳泽发电厂３＃、 型凝汽轮机和ＴＢＢ一２２０—２Ｅ型发电机相配套，组 成单元集控机组，额定功率为２１５ ＭＷ，最大功率为 ・收稿日期：２００１—１２—２０ 作者简介：张国宏（１９６５一），男，山西沁县人，山西漳泽电力股份有限公司工程师，从事苏制６７０Ｔ／Ｈ锅炉运行工作； 杨素萍（１９６６一），女，山西武乡人，山西漳泽电力股份有限公司工程师，从事发电厂机组试验工作； 牛雅莉（１９６９一），女，山西太谷人，山西省电力公司党校讲师，从事企业管理教学和科学研究工作。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第２期 张国宏等：制粉系统三次风对锅炉内工况影响的分析 １４３ ２２０ ＭＷ。锅炉受热面为Ｔ型布置，炉膛为棱型，被 沿高度方向布置在中间的光管双面水冷壁分成前 后两炉膛。炉膛两侧布置两个下行烟道与锅炉两 侧的水平烟道相连接。 采用中间储仓式、钢球磨、热风送粉制粉系统， 其三次风直接入炉燃烧。在锅炉燃烧室甲乙两侧 墙上，分两层（标高为１３．６ ｍ、１８．１ ｍ）对冲布置有１６ 只旋流喷燃器，每侧各８只，每只燃烧器出力５．３３ ｔ／ｈ．在燃烧器上方标高２０．６ ｍ处，对冲布置有８只 三次风喷燃器（风口尺寸为 ３９０），每侧墙上各４ 只，将煤粉含量１５％的三次风送入炉内燃烧。１＃、 ２＃制粉系统的三次风分别从甲、乙两侧送入，每套 制粉系统由一台滚筒式钢球磨煤机、排粉机等设备 组成。在排粉机出口至磨煤机入口设计了乏气再 循环管，在其上装有乏气再循环门实现再循环风量 基 惫盘Ｓ栅 州 区 的控制，合理利用可减少三次风对锅炉燃烧的影 ∞ 晒 舶 响。乏气再循环门的开关来实现的。乏气再循环 如图１所示。 图１乏气再循环示惹 过热汽温调节方式采用给水减温，在过热器系 统中，共装有三级混合式减温器；一级装在辐射过 热器后，二级装在一、二级屏式过热器之间；三级装 在中间高温对流过热器之后和边侧高温对流过热 器之前。 ２乏气再循环试验 ２．１试验方法 为了考证乏气再循环的作用，在机组最大出力 下进行了０％、２０％、４０％、６０％、８０％和１００％ 乏气再循环门的开度调整特性试验。根据十多次 的测试数据制成乏气再循环挡板开度对三次风量 的影响特性曲线见图２，乏气再循环挡板开度对三 次风带粉量的影响特性曲线见图３。 ＿ ｝＼ ＼ ＼８７１４７ ＼ ｝、 ２７ ｝ Ｉ＼ ６６ ７３ ● １ （Ｊ２ ５６ Ｉ（Ｊ ２０ ４ｔ Ｊ ６（） ８｛） １｛ Ｊ 挡板开受／％ 图２乏气再循环挡板开度对三次风量的影响 ３ ９ ８ ４ ＼ ＼ ８ ２ ７５ ４ｌ 、、～ ６ ３ （Ｊ ２ｌＩ｝ ４【】 ６【ｌ ＩＪ ｌＩ Ｈ Ｊ 再循环门开度／一 图３再循环门开度对三次风带粉量的影响 ２．２计算 析 由图２可见乏气再循环挡板开度明显影响三 次风总量，开度以２０％间距从全关到全开变化，三 次风占乏气的比率分别减少１２．５３、１４．２、６．５４、 ５．７１、４．６１个百分点。由此可见档板开度到４０％ 以后，再开对三次风占乏气总量的比率影响较小， 正常运行中，将档板开至４０％基本上达到了降低 三次风的目的。 从图３可以看出乏气再循环挡板开度明显影 响三次风带粉量。档板开度以２０％间距从全关到 全开变化，三次风带粉量下降值（ｔ／ｈ）分别是１．４２、 １．６０、０．７３９、０．６４６、０．５２５。由此可见档板开度 至４０％后，再开档板三次风带粉量降低值较小，正 常运行中，将档板开至４０％基本上达到了降低三 次风带粉量的目的。 ３三次风对炉内燃烧影响的分析 ３．１单制粉系统运行工况 单制粉系统运行时，在不开再循环门的情况 下，三次风总风量在１０８ ５２０～１１４ ０００ ｍ３／ｈ，当负 荷从２１０ ＭＷ降至１６０ ＭＷ时，总送风量由６．５Ｘ１０ ～７．０Ｘ１０ ｍ３／ｈ减至５．５Ｘ１０ ～５．８Ｘ１０ ｍ３／ｈ，所对应 的三次风率（占一、二、三次风总量）由１５．４１％～ １７．５４％增至１６．７３％～１９．６５％，现场三次风率 维普资讯 http://www.cqvip.com １４４ 电 力 学报 ２００２正 与其允许值１５％相比稍偏高；４＃一１制粉系统三 次风带粉量为６．２３～６．５ ｔ／ｈ，４＃一２制粉系统三次 风带粉量为９．２～１１．３ ｔ／ｈ，分别占总燃煤量（７１．２～ ７６．６ ｔ／ｈ）的８．９％、１３．０％，符合规程要求，对炉内 工况影响不大。当负荷低至１６０ ＭＷ单制粉系统 运行时，不开乏气再循环门，三次风率和带粉量基 单制粉系统运行方式后，第３ ｒａｉｎ时，第８ ｒａｉｎ时， 以及其后由运行人员用各种燃烧调整手段进行了 温度调整（包括将乏气再循环门开至４０％），后３０ ａｉｒｎ时，主汽温的变化结果见表１。 表１ ４ —１磨停运后的主汽温变化表 单位：℃ 停运前 停运后３ ｒｎｉｎ 停运后８ ｍｉｎ 调整后到３０ ｍｉｎ 本上也符合炉内燃烧的要求。 ３．２双制粉系统运行工况分析 当双制粉系统运行，负荷从２１０ ＭＷ降至１６０ ＭＷ时，三次风率从２７％～２９．５％增至３４．０％～ ３６．４％，比允许的１５％的三次风率高出了１倍多； 三次风带粉量为１５．７１～１７．８０ ｔ／ｈ，随着负荷的降 低入炉煤量由８８～９１ ｔ／ｈ降至６７．０～６９．３ ｔ／ｈ，三 次风带粉量占入炉煤总量的比例则由１７．８６％增 至２２．６５％～２５．８２％，三次风喷燃器燃烧出力占 总燃烧负荷的１／４左右。 由以上数据分析可知，锅炉在一定负荷下，由 于三次风量过大造成三次风带粉量的增加，相对减 少了主燃烧器出力，将炉内燃烧区火焰拉长，提升 了炉内火焰中心的位置，削弱了炉内燃烧稳定性， 是低中负荷两套制粉系统运行时炉膛灭火的主要 原因。由于三次风率过大而含粉率较低，进入炉膛 燃烧后所产生的燃烧热相对较少，过量的风温为９０ ℃左右的三次风，与炉内约１ ４００ １２的高温烟气混 合，降低了炉内火焰温度；三次风率过高，还造成炉 内烟气含氧量增高，如运行人员按规程规定的５％ 含量进行燃烧调整，又会造成主燃烧器二次风配风 不足，所以三次风率过高是造成低负荷炉膛灭火的 重要原因。 ４制粉系统启停对主汽温的影响 ４．１试验方案 为了考证制粉系统启停对主汽温的影响，在单 制粉系统停运后，保证不超温的前提下，维持一定 时间不进行温度调整，测量和记录第３ ｒａｉｎ、第８ ａｒｉｎ及调温３０ ｒａｉｎ后主汽温的变化情况。 ４．２试验结果 ４＃一１、４＃一２双制粉系统运行切换为４＃一２ 甲前 ５３３ ５５０ ５４５ ５４５ 甲后 ５２２ ５３５ ５２９ ５４９ 乙前 ５５０ ５３３ ５１２ ５２９ 『乙后 ５２４ ５０３ ４８８ ５２９ ４．３原因分析 乙侧的三次风射流由于没有了炉膛对侧（甲 侧）三次风射流的平衡对冲，使高温烟气及火焰中 心偏向甲侧，是主汽温偏大的主要原因。大量９０℃ 左右的三次风直接吹入炉膛后，由于其含粉量不 高，燃烧后产生的热量不足以将其温度升至炉内火 焰温度，使乙侧产生一个低温区，是主汽温甲高乙 低的重要原因。 ５建议和对策 ５．１改造三次风口的布置方式 三次风对冲布置，单制粉系统运行时，由于甲 乙两侧三次风的不平衡，导致烟气量及烟温偏差较 大，使主汽温偏差较大，为了彻底消除此热偏差问 题，需要将三次风对冲布置为交叉布置，方案见图 ４、图５。 ！＃带Ｊ粉糸 Ｉ＃带 ＃带 籽ｊ身： Ｉ＃：ｔ Ｊ女 ： 统 次 觅 ｔ；欠 屯ｒ久 ＾ｌ 毪 一 ：＿， 图４原三次风布置示意 图５改 交叉对 ５．２合理利用乏气再循环门 试验证明由于三次风量过大造成三次风率过 高，尽管三次风含粉率不高，但三次风含粉量并不 低，从而严重干扰炉内工况（特别是低负荷时）。在 正常运行中，不仅要通过调整燃烧和减温水量对甲 乙两侧汽温进行调节，还要通过制粉系（下转第１４８页） 维普资讯 http://www.cqvip.com １４８ 电力 学报 Ｋ。Ｎ＋Ｋ ｌＤ ｇ Ｑ ｈｏ（１一Ｋ ）／叩 ２００２正 （２） 由于水泵电机功率Ｎ、水泵电机频率厂、水泵 流量Ｑ存在如下关系： Ｎｌ／Ｎ２＝（ｆｌ ）０＝（Ｑｌ／Ｑ２）０ （１） 参照远大直燃机样本，及式（１）、（２）知，冷却水 泵变频运行与冷却水流量变化的关系见表４。 表４冷却水泵变频运行与冷却水流量变化的关系 机组负荷率 冷却水流量 电耗 所以，采用改变水泵电机的电源频率厂的方 式，对水系统流量进行调节时，空调水系统的电能 消耗变化迅速，节能效果将非常显著。 ％ ２０ ３６ ９，４ １ｏ０ １０ｏ １０ｏ ７０ ７６ ４８．７ ４０ ５３ ２０．６ ６．１冷冻水系统 对于冷冻水系统，采用变频器控制后，流量的 变化与电能消耗的变化数据见表３： 表３流量的变化与电能消耗的变化数据 负荷／流量率／％ １０ｏ ９０ ８０ ７０ ６０ ５０ ４０ ３０ ２０ 电机频率／Ｈｚ 电耗率／％ 可见，空调水系统采用变频控制调速，变流量 运行时，节能效果极为显著，经济效益极为明显。 ７结论 ａ．空调负荷是随室外气象参数的变化而变化 的，而空调设计、设备的选型是按最不利工况进行 的，故空调系统大部分时问是在部分负荷下运行； ５０ ４５ ４０ ３５ ３０ ２５ ２０ １５ １Ｏ １ＯＯ ７２．９ ５１．２ ３４．３ ２１．６ １２．５ ６．４ ２．７ ０．８ ６．２冷却水系统 对于开式冷却水系统，水泵不仅要克服管道阻 力，还需克服冷却水系统静水压力。如冷却水泵频 率与功率变化的关系略复杂一些。其轴功率应 ｂ．溴化锂冷温水机组的水系统在一定范围内 变流量运行，是完全可行的； ｃ．采用变频控制调节水系统流量时，溴化锂冷 温水机组应提供必要的自动控制接口； 按Ｎ：ＪＤｇＯＨ／ｒｌ计算，式中：ＩＤ为水的密度，ｋｇ／ｍ。； ｇ为重力加速度，ｍ／ｓ２；刁为水泵效率。 设系统静水压力为ｈ０，初始状态点为Ａ（Ｑ， Ｈ），转速为 ｌ；变频后转速为 ２，状态点为Ｂ （Ｑ ，Ｈ ）。则Ｑ ＝ＫＱ，（０＜Ｋ＜１），Ｈ：ｈ０ ＋ＳＱ”．而Ｈ：ｈ０＋ＳＱ ，令 ＝ 所以： Ｎ＝ｆＤ ｇ Ｑ＇Ｈ ／ｒ］ ＝ｆＤ ｇ ＫＱ［ｈ０＋Ｓ（ＫＱ）２ ３／ｒ／＝ ［（ｈ０＋ＳＱ ）＋ｈ０（１一Ｋ ）／Ｋ ］Ｋ。ｐｇ Ｑ／ｒ］＝ ｄ．溴化锂冷温水机组采用变频控制调节水系 统流量时，节能效果显著，值得大力推广。 参考文献： ［１］张健．直燃机机房设计施工指南［Ｍ］．长沙：远大 空调出版社，１９９０．３０－－３５． ［２］高养田．空调变流量水系统设计技术发展［Ｊ］．暖通 空调．１９９６（３）：８３－－８８． ［责任编辑：梁小轩］ （上接第１４４页） 统再循环门来调整，尽量减少主汽温两侧热偏差。 在中低负荷运行时，为了避免炉膛灭火，一是要 由原来的对冲布置变为交叉布置，使苏制Ｅｌｉ～６７０ ～１３．８／５４５ＫＴ型锅炉制粉系统三次风对炉内工况 选择单套制粉系统的运行方式，其次是要将再循环 影响一汽温偏差问题得到了根本解决。 门开至４０％以上，以减少三次风量和三次带粉量，从 参考文献： 而减轻三次风对炉内工况的影响。 ［１］范从振．锅炉原理［Ｍ］、北京：水利电力出版社，１９８６． ［２］岑可法．锅炉燃烧试验研究方法及测量技术［Ｍ］．北 京：水利电力出版社，１９８７． ６结束语 漳泽发电厂三年多来，利用大小修机会对３＃、 ４＃、５＃、６＃炉三次风口的布置方式进行了技术改造， ［责任编辑：王琨］