第1期
冯伟忠:900MW超临界塔式锅炉的技术特点
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所有的对流受热面均为水平布置,能排尽管内积水,使锅炉对过热器和再热器的酸洗成为可能,辅之以大流量水冲洗及带旁路启动,德国已做到取消调试期间的锅炉冲管。这在中国尚难以想象。2.3.4 有利于解决固体颗粒侵蚀(SPE)问题
SPE问题,一直是超(超)临界机组的梦魇,相关的研究论文汗牛充栋。但这一问题较少出现于欧洲的大型超临界机组。除得益于其配置的大容量旁路⑾及相应的启动方式外,塔式炉水平布置的对流受热面也功不可没。SPE较多发生在锅炉启动阶段,因锅炉受热面受热冲击引起管子汽侧氧化铁剥离并形成固体颗粒,使汽轮机调节级和高、中压缸第1级叶片产生侵蚀。美、日等国在这方面都有很多经验教训,许多超临界大机组在投产若干年后,由于严重的SPE而不得不更换调节级和中压缸第1叶。,动及低负荷阶段,,直到高负荷阶段,这些物体才可能被冲出,此时的蒸汽动量所携带的硬质颗粒对汽轮机叶片所产生的侵蚀性最大。
对于塔式炉,对流受热面水平布置,启动阶段产生的氧化铁剥离物及金属颗粒极易被蒸汽冲走,并被旁路系统直接送入凝汽器。按德国规范,只有当凝结水合格,包括含铁量达标后才能冲转汽轮机,故SPE也就不再成为问题。2.3.5 对流受热面受热均匀
均匀的烟气速度场及温度场及避免了烟气的折
向运动,提高了对流受热面的传热利用系数,与其他炉型相比,在对流受热面的进、出口烟气和蒸汽参数相同的条件下,塔式炉的对流受热面的传热面积可明显减少(表1)。
2.3.8 大大降低对流受热面的磨损
对流受热面的磨损,与烟气中灰粒运动速度的三次方成正比。对于切圆燃烧的П型炉而言,在炉膛出口处的烟气残余旋流会造成水平烟道烟速的左右不均匀,即使采用消旋措施或采用旋向相反的双炉膛,。另外,其炉膛出匀。这使得烟速较高区域的磨损大大,其上下左右的烟速不均匀,使得最高烟速处的磨损速率远远高于平均值。另外,烟气在转弯过程中,烟灰在离心力的作用下会产生分离,造成烟道沿截面上烟灰浓度分布的不均匀,更加剧了局部磨损。与此相比,塔式炉均匀的烟气速度场,使得其对流受热面的磨损速率远低于其它炉型。
在П型炉中,尾部垂直烟道内的灰粒,由于其重力的原因,其运动速度高于烟速。而在塔式炉中,由于烟速向上,与灰粒的重力方向相反,灰粒运动速度低于烟速。前西德曾做过实测,塔式炉的烟灰速度比烟气速度平均降低1mΠs。因此,即使在烟速相同的情况下,塔式炉的磨损速率也远低于其它炉型。而灰粒的这种运动特点也有利于燃尽。在相同煤粉细度的情况下,塔式炉的燃尽率要高于其他炉型,本工程2台锅炉的运行实绩及性能试验结果也证实了这点。另外,由于塔式炉对流受热面的较高的传热效率,使其可选择相对较低的烟速,这更使塔式炉的磨损速率远远低于其它炉型,而这对于高参数的大型锅炉尤为重要。塔式炉的这种低磨损率的特点尤其适合于燃用高灰份的煤种。2.3.9 较低的烟风系统阻力
燃烧烟气在炉膛上部的对流受热面中径直向
上,其速度场及温度场分布均匀,不存在流场的不均匀造成的传热偏差。其切向燃烧方式在炉膛出口处(屏底)的烟气残余旋流在水平对流受热面的整流作用下迅速耗散。且残余旋流矢量与烟气的宏观速度矢量垂直,并不会造成屏间的不均匀传热。当然,尚未耗散的旋流会在单根管子的对称点产生局部较高的热通量,但布置在炉膛出口处的受热面为一级过热器,管内蒸汽温度相对较低,局部较高的热通量不会导致管壁的超温。2.3.6 较高的材料安全余度
由于在对流受热面中烟气侧的速度场及温度场分布均匀,传热均匀。高温过热器及高温再热器壁面没有局部的高温区域,使得在相同蒸汽参数及相同管子材料的前提下,塔式炉与其他炉型相比,具有较高的安全裕度。这种特点对于高参数机组,特别是超临界及超超临界机组尤为可贵。2.3.7 提高对流受热面的传热利用系数
上部与炉膛等截面的大烟道及均衡的烟气流
场,相对较少的对流受热面,使得整个锅炉的烟风系统阻力明显低于其他炉型(总阻力约为同比П型炉的5Π6),从而降低了风机的耗电率。目前,从运行的情况来看,在满负荷时锅炉的厂用电率约为1.78%,这尚且是在空预器漏风率明显超标的情况下,(机组厂用电率约为3.2%)。2.3.10 有利于高效超临界技术发展
随着高效超临界发电技术的不断发展,蒸汽参