项 目 氧化镁 氧化钾 氧化钠 二氧化钛 二氧化锰 三氧化硫 (二)燃料油特性 点火及助燃用油 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
二、制粉系统 (一)制粉系统
项 目 名 称 恩氏粘度(20℃) 凝 点 闪点(闭口) 10%蒸余物残碳 硫 份 灰 份 水 份 十六烷值 低位发热量 符号 MgO K2O Na2O TiO2 MnO2 SO3 单位 % % % % % % 设计煤种 0.71 0.86 0.68 1.45 0.02 0.53 校核煤种 0.92 1.03 0.47 1.24 0.03 1.15 单位 - °E ℃ ℃ % % % - - kJ/kg 数 据 0号轻柴油 1.2~1.67 ≤0 ≥65 ≤0.4 ≤0.2 ≤0.025 痕迹 ≥50 41800 本机组制粉系统采用6台中速磨煤机正压直吹式制粉系统,锅炉BMCR工况时,5台运行1台备用,每台磨煤机带一层4只煤粉燃烧器,燃烧器为低NOx的PM型并配有MACT型分级送风系统,以进一步降低NOx生成量。 三、煤粉摆动燃烧器 (一)燃烧器的布置
芜湖660MW超超临界锅炉采用CUF墙式切圆燃烧大风箱结构,全摆动燃烧器,整个燃烧器与水冷壁固定连接,并随水冷壁一起向下膨胀,燃烧器共24组,布置于四面墙上,形成一个大切园,煤粉燃烧器平面图见图Ⅱ-01。燃烧器共6层煤粉喷口,每层与1台磨煤机相
2
配,主燃烧器采用低NOX的PM型煤粉燃烧器,每只煤粉喷嘴中间设有隔板,以增强煤粉射流刚性,在主燃燃烧器的上方为OFA喷嘴,在距上层煤粉喷嘴上方约5.0m处有四层附加燃烬风A-A(Additional Air)喷嘴,角式布置,它的作用是补充燃料后期燃烧所需要的空气,同时既有垂直分级又有水平分级燃烧达到降低炉内温度水平,抑制NOX的生成,此A-A燃尽风与OFA风一起构成MACT低NOX燃烧系统。
在燃烧器高度方向上,根据燃烧器可摆动的特点,考虑到燃烧器向下摆动时,保证火焰充满空间和煤粉燃烧空间,从燃烧器下排一次风口中心线到冷灰斗拐角处留有较大的距离7086mm,为了保证煤粉的充分燃烧,从燃烧器最上层一次风口中心线到分隔屏下沿设计有较大的燃烬高度19453mm,见图Ⅱ-02。
本燃烧器采用PM煤粉燃烧技术,煤粉经过PM煤粉分离器以后,分成了浓淡两相煤粉,这两相煤粉又分别进入浓煤粉燃烧器和淡煤粉燃烧器。在这两种煤粉燃烧器煤粉喷嘴体内设导向板用以分隔PM煤粉分离器分离后形成的浓相煤粉气流和淡相煤粉气流,在燃烧器喷口内设置有波形钝体,该钝体与喷嘴体内导向板一起使浓、淡相煤粉气流一直保持到燃烧器出口。在出口处针对浓淡煤粉燃烧器配置不同的助燃风,使浓淡两相煤粉及时合理地配风燃烧,有效地控制了NOX排放量。同时。在波形钝体出口处,形成一个稳定的回流区,回流区中的烟气使得每个煤粉燃烧器初燃段浓淡两相得到相对分离,并使火焰稳定在一个较宽的负荷变化范围内,有利于保证及时着火及燃烧稳定,确保及时燃尽,能有效抑制NOX排放,保证锅炉效率。煤粉喷嘴体见附图Ⅱ—03,PM煤粉分离器附图Ⅱ—04,煤粉喷口见附图Ⅱ—05。波纹钝体使得在煤粉气流下游产生一个负压高温回流区,在此负压区中存在着高温烟气的回流与煤粉/空气混合物间剧烈的扰动和混合,这一点满足了锅炉负荷在较宽范围变化时对煤粉点火和稳定燃烧的要求。 (二)燃烧器的设计参数
锅炉最大连续负荷(MCR)时燃烧器的主要设计参数如下: 项 目 单个喷嘴热功率(5台磨运行) 一次风率 一次风速 一次风温 二次风率 二次风速度 二次风温 一次风喷嘴间距
单 位 MW % m/s ℃ % m/S ℃ mm 数 值 77.9 21 26 73 78 46 343 11560 3
(三) 喷嘴布置
本燃烧器采用CE传统的大风箱结构,由隔板将大风箱分隔成若干风室,在各风室的出口处布置数量不等的燃烧器喷嘴,顶部燃烬风室可作向上20°,向下20°的摆动,一、二次风喷嘴可上下摆动各20°的摆动,以此来改变燃烧中心区的位置,调节炉膛内各辐射受热面的吸热量,从而调节再热汽温。每只燃烧器共有9种38个风室27个喷嘴。
其中顶部OFA燃烬风室一个,空风室十二个,AUX1-1风室三个,AUX1-2风室三个, AUX-2风室三个,AUX-3风室一个,油风室三个,浓煤粉风室六个,淡煤粉风室六个。根据各风室的高度不同,布置数量不等的喷嘴。顶部燃烬风室两个喷嘴,其它风室各布置一个喷嘴,油风室中间布置有带稳燃叶轮的喷嘴,空风室不布置喷嘴。风室内喷嘴布置见图Ⅱ-06。 (四)空气喷嘴及其摆动机构
每只燃烧器的27个喷嘴,除顶部OFA风室的2个喷嘴手动驱动外,其余喷嘴均由摆动气缸驱动作整体上下摆动,并且四只燃烧器按协调控制系统给定的控制信号做同步上下摆动,摆动气缸通过外部连杆机构、曲拐式摆动机构,内部连杆和水平连杆驱动空气喷嘴绕固定于燃烧器风箱前端连接角钢上的轴承座做上下20°的摆动,见图Ⅱ-07。
为了对通过空气喷嘴的气流进行导向和防止喷嘴的变形,在空气喷嘴内装设竖直的导流隔板。
(五)煤粉喷嘴及其摆动机构
装设在浓淡煤粉风室内的煤粉喷嘴由二个主要部分构成,一个是由球铁制成的煤粉喷嘴体,二是由耐热铸钢制成的煤粉喷嘴头。煤粉喷嘴体成方圆过渡形,圆形一端同煤粉管道的弯头相连,方形的一端通过一个可以适应煤粉喷嘴摆动的活动密封箱同煤粉喷嘴头相连接。煤粉喷嘴体,活动密封箱和煤粉喷嘴头形成一个密封的煤粉空气混合物的连续通道,将由煤粉管道输送的煤粉空气混合物经此通道送入炉膛。煤粉喷嘴体两侧设有支架,通过燃烧器风箱前端的开孔,可将煤粉喷嘴组件沿风室隔板推进就位,后部通过煤粉喷嘴体上的法兰同燃烧器风箱后部的端板连接固定并密封之。现场停炉需对煤粉喷嘴进行维修、更换时,可将煤粉喷嘴体上的法兰连接螺栓及与煤粉喷嘴体连接的煤粉管道的弯头卸下,即可将煤粉喷嘴体整个从燃烧器风箱内取出,便于维修和更换。
煤粉喷嘴通过同空气喷嘴相连的摆动连杆机构,驱动煤粉喷嘴头绕固定于煤粉喷嘴体上的轴承,作上下各20°的摆动,有关煤粉喷嘴在风室内的位置和相应摆动机构,见图Ⅱ-08。 (六)外摆动机构
每只燃烧器沿其高度设置了6个带内曲拐的外摆动机构,将除顶部燃烬风室的一个喷嘴以外的所有空气、油和煤粉喷嘴大致均匀地分成6组,每个带内曲拐的外摆动机构通过内连杆驱动一组喷嘴,6个带内曲拐的外摆动机构再通过一根端部带铰链的外连杆连至每只燃烧器的摆动驱动气缸。带曲拐的外摆动机构除带有一套驱动单只喷嘴摆动的内曲拐摆动机构外,还设有摆动驱动杆、止动板、止动销,摆动角度指示装置和一套摆动安全保护装置。带内曲拐的外摆动机构简单示意见图Ⅱ-09。摆动安全保护装置主要依靠一个带有应力集中凹形环的安全销,在锅炉运行中,当由于某喷嘴处结焦,喷嘴变形等因素影响喷嘴摆动时,驱动该组
4
喷嘴的外摆动机构会受力增大,当受力增大到一定程度时,安全销就从应力集中凹环处折断,从而保证摆动驱动机构不致损坏。同时在安全销折断时还会将该外摆动机构驱动的整组喷嘴通过止动销自动插入止动板的止动孔,使其固定于安全销折断时的位置,从而防止喷嘴因重力作用继续下摆而影响相邻一组喷嘴的摆动。
在摆动机构上部设置的恒力弹簧吊架,平衡摆动气缸的推力和喷口自重,使摆动机构工作时动作平缓。
(七)顶部燃烬风喷嘴及其摆动机构
顶部燃尽风室由两只喷口组成,可一同作向上20°,向下20°的摆动。其上端的一个喷口摆动机构为手动调节,可视燃烧工况来调整喷嘴的摆动角度,但调整范围不得超过设计值。可以从指针刻度盘上的指示装置读出喷嘴的摆动角度。顶部燃尽风室的设置对减少NOx起到了一定作用。 (八)点火油燃烧器
本燃烧器合煤粉燃烧器空气风室和油燃烧器为一体,每只燃烧器共设有三层油点火燃烧器,见图Ⅱ-06,作为锅炉启动时暖炉,煤粉喷嘴点火和低负荷稳燃之用。三层12只油枪的热功率为锅炉最大连续负荷时燃料总放热量的20%,每层油枪的热功率为锅炉最大连续负荷时燃料总放热量的6.67%,单只油枪热功率27.3MW。油枪采用回油压力式机械雾化喷嘴,设计额定出力为2350kg/h,油枪入口油压力为3.43Mpa(35kg/cm2),油点火装置中设置有可伸缩的高能点火器,可直接点燃燃油。油点火燃烧器的空气喷嘴同时也做为煤燃烧时的二次风喷嘴,为了油火焰的燃烧稳定,在油点火燃烧器主空气喷嘴中设置了专门的稳焰叶轮,油风室只有一个主喷嘴。 (九)燃烧器风箱
燃烧器风箱是整个切向摆动式燃烧器的主体部分,由二次热风道输送的二次热风和煤粉管道输送的风粉混合物(一次风),均通过燃烧器风箱对各个喷嘴进行分配,以实现燃烧工况所要求的合理配风,同时燃烧器风箱又是各喷嘴及相应摆动机构、油枪、点火器及其相应伸缩机构、燃烧器护板等的机座。
为防止通过燃烧器风箱的二次风产生过大的涡流,减少阻力损失,改善由于在燃烧器风箱内气流转向所引起的气流偏斜,在燃烧器各风室内均设置了一块导流板,这些导流板对燃烧系统一、二次风各股射流的流向控制,防止了进入炉膛的气流的偏斜,从而保证炉膛内形成良好的空气动力场。
整个燃烧器风箱壳体有三层结构,内壁钢板、保温层和最外层护板,见图Ⅱ-13。为使装设于燃烧器风箱内部的各摆动机构、煤粉喷嘴装置等便于维护和更换,在燃烧器风箱的前端和侧面相对于各层风室开设有孔门,使风箱内的各机构有良好的可接近性,便于风箱内各机构的维护和更换。
因为燃烧器风箱又是各摆动机构的机座,为使摆动机构动作灵活,必须使各摆动连杆机构相互位置正确,这就要求燃烧器风箱在冷热态下都要保持设计的几何形状,为此燃烧器风箱设计有较大的刚性,风箱前端采用了133×200×20的大型角钢,后部及相应的挡板风箱都
5
采用了[No.30#的槽钢,在风箱内部又设有多段斜拉条,同时对燃烧器风箱的膨胀结构进行了精心的设计。
燃烧器风箱同水冷壁用螺钉连接的方式固接在一起,在热态时,燃烧器风箱同炉膛水冷壁一起向下膨胀,燃烧器风箱同热风道的相对膨胀由装设在燃烧器风箱和热风道之间的大型波纹膨胀节吸收。考虑到水冷壁管和燃烧器风箱本体相对的膨胀差,其螺钉连接结构,采用风箱中间部分用圆形孔固结式连接,除中间部分以外的垂直部分和水平两端都采用腰形孔滑动连接的方式,使热态下风箱本身以其中间固接部分为膨胀中心向上和向下两个方向可相对于水冷壁自由膨胀,见图Ⅱ-12。为保证风箱的密封性,在风箱前端法兰部分加设了密封箱装置,保证了风箱的密封性。
燃烧器风箱外侧的外护板是用来保护风箱保温层和改善风箱外观而设置的,材质采用铝板,外护板开设腰形孔,锅炉膨胀外护板可有一定的自由膨胀空间。
所有生根于风箱内壁板上并突出护板外的结构,如摆动气缸支座,外摆动机构支座等,在穿出护板的地方都在护板上开大孔,以保证与风箱内壁板间的相互自由膨胀。
在燃烧器风箱同热风道连接处设计有挡板风箱,相应于风箱各风室在挡板风箱内设计有挡板结构,以便控制进入燃烧器各风室的二次风量,使之适应燃烧工况的需要,见图Ⅱ-11。
挡板风箱的风室挡板是用带位置反馈器的气缸来驱动的,各驱动气缸的行程即相应挡板的开启位置是根据炉内燃烧工况,锅炉负荷和气温控制的要求由机组的协调控制系统来控制的。
在燃烧器风箱前部的侧面相应各风室装设有风压测点,以各风室中风压同炉膛负压之差作为控制各风室进风量的控制信号。在出厂时这些测压管是用带螺纹的管堵封死的,现场装设测管时可将管堵拆除,装上相应的元件。
为保证燃烧器切圆位置的正确,简化安装以及燃烧器本身结构上的需要,每只燃烧器都是同相应的水冷壁管屏组装成一体的。燃烧器本身又同燃烧器区域的钢性梁连为一体,使燃烧器区域水冷壁的防爆能力大为加强,每只燃烧器通过与水冷壁相连接的螺栓,以及燃烧器前部和挡板风箱处的水平铰链式拉杆与炉膛水冷壁连为一体,部分燃烧器的荷重由燃烧器本身所设的吊挂装置的恒力弹簧吊架承担。 (十)A-A风燃烧器
在主燃烧器上方炉膛四角布置四个A-A风风箱,A-A风的设置有利于减少NOx排放量,调节火焰中心。为了减弱炉膛内空气气流的残余旋转,减少炉膛出口两侧烟温偏差,A-A风各喷口还可做水平摆动。
A-A风风箱分4个风室,每个风室设置2个喷口即上喷口和下喷口,见附图Ⅱ-15。A-A风风箱外在高度方向布置4只手动的水平摆动机构,A-A风每个风室内的两只上下喷口组成一组,绕其内部转轴由水平摆动连杆连接到外部手动的水平摆动机构,做左右10°的摆动。
燃烧器风箱同水冷壁用螺钉连接的方式固接在一起,在热态时,燃烧器风箱同炉膛水冷壁一起向下膨胀,考虑到水冷壁管和燃烧器风箱本体相对的膨胀差,其螺钉连接结构,采用
6