理论教育 燃烧器摆动调温技术的再热汽温调节作用

燃烧器摆动调温技术的再热汽温调节作用

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:显然,汽温调节能力与烟气再循环量,送入炉膛的位置,以及抽出烟气的位置有关。总的来说,此时对汽温调节作用不大。上下摆动燃烧器,使煤粉火炬上下倾斜,改变火焰中心的位置,从而改变炉膛出口烟气温度,调节过热或再热汽温。由于摆动式燃烧器调温具有调温幅度大、时滞小,对于过热器和再热器采用高温布置情况下,受热面积少及锅炉钢耗较低等优点,使它成为现代大型锅炉,特别是四角切圆燃烧的锅炉进行再热汽温调节的主要方法。

燃烧器摆动调温技术的再热汽温调节作用

1.烟气再循环

锅炉尾部烟道中的一部分低温烟气(250~350℃)通过再循环风机送入炉膛,改变锅炉的辐射和对流受热面的吸热量比例,从而调节蒸汽的温度。显然,汽温调节能力与烟气再循环量,送入炉膛的位置,以及抽出烟气的位置有关。

从炉膛底部送入时,炉膛温度水平下降,炉膛辐射吸热量减小,结果是炉膛出口烟温几乎不变,由于烟气流量增加,导致流速增大,烟气侧的放热系数增加,对流传热量增加,汽温升高。此外,由于降低了炉膛温度水平,炉内氧浓度降低,抑制NOx的生成量,减少污染。由于热负荷的降低,可防止水冷壁管内传热恶化。

从炉膛上部烟窗附近送入时,炉膛辐射吸热量改变很小,但使炉膛出口烟温显著降低,靠近烟窗的高温过热器的传热温差减小,传热量降低。在烟气行程后部的受热面,烟气量增加而引起的强化传热作用大于温差减少的影响,使得吸热量增加。总的来说,此时对汽温调节作用不大。但是,这样做会降低和均匀炉膛出口烟温,防止对流过热器结渣及减少其热偏差,保护屏式及其他高温过热器。

同时设计炉膛上部和下部两组入口,当负荷低时从炉膛下部送入,起调温作用。负荷高时从上部送入,起保护受热面的作用。

总的说来,采用烟气再循环时,再循环风机工作条件比较恶劣。使锅炉排烟热损失增加,锅炉效率略有下降。

2.分隔烟道与烟气挡板

隔墙包覆过热器把尾部竖井烟道分成断面积相等的两部分。利用挡板开度的大小来改变流过烟道中烟气流量,从而改变过热器的吸热量。烟气挡板主要用来调节再热汽温,其设备简单,操作方便。缺点是挡板开度与汽温变化不成线性关系;有效开度范围窄,一般小于40%;不能在高温区工作,烟温不高于400℃。

图610 分隔烟道烟气挡板示意图

1—低温再热器;2—低温过热器;3—高温再热器;4—高温过热器;5—后屏过热器;6—省煤器;7—隔烟墙

如图610所示,尾部烟道被分隔成两个并联的烟道。在主烟道中布置再热器,旁通烟道中布置低温过热器或省煤器,也可以不布置受热面。额定负荷时两个烟道的烟气流量保持一定比例,锅炉负荷降低时,关小旁路烟道的烟气挡板,保持主烟道内烟气的流量,可以保持再热汽温不变。也可在主烟道及旁通烟道中同时装设调节挡板。当再热汽温降低时,开大低温再热器侧的烟气挡板,使通过烟气流量增加,从而提高再热汽温。而同时关小低温过热器侧的烟气挡板,使通过低温过热器的烟气流量减少,过热汽温下降。此时,过热汽温变化则通过喷水减温器的喷水量调节来维持过热汽温。(www.daowen.com)

大容量锅炉多在竖井烟道中,采用低温再热器与低温过热器并列布置的方式,即在主烟道布置低温再热器,在旁路烟道布置低温过热器。低温再热器受热面积占整个再热器受热面积的3/4左右,其蒸汽焓增占整个再热蒸汽焓增的50%~60%。确保在挡板调节时有较大的调温幅度。

烟气调节挡板设置在主烟道、旁烟道的省煤器下方。这样布置的好处是:由于该处烟气温度稍低,挡板不易过热,变形量小,可保证挡板工作的安全;在省煤器出口的烟道截面可以收缩,使挡板的长度可相应缩短,重量减轻,刚性增强,并使驱动力矩可相应减小。

主烟道和旁路烟道的挡板采用反向联动调节方式,两角度之和保持为90°,在锅炉负荷变化范围之内,主烟道的理论调节角度为40°~60°。因为在这个调节范围内是挡板调节的灵敏区,即挡板改变单位角度后引起的烟气变化量较大,使传热量和汽温变化值亦较大,调节灵敏度高。另外,在这样角度调节范围内,挡板的局部阻力系数较小,因而可降低引风机的电耗。

采用烟气挡板调节方法可能存在的问题:因挡板受热发生不规则变形,或转动及传动机构发生卡涩而不能正常动作,从而无法进行调节;由于理论设计计算与实际调节结构有较大出入,使调节超出可能范围。也就是说,在挡板的可调范围内,难以达到正常汽温值。有时,为了使汽温尽可能接近规定值,往往造成主烟道(或旁路烟道)中的烟速不是过高,就是过低,从而使受热面的管子磨损加剧,或发生严重积灰,影响锅炉的运行安全和经济性。

3.改变火焰中心位置

最常用的改变火焰中心位置的方法是采用摆动式燃烧器。摆动式燃烧器多用于燃烧器四角布置锅炉。上下摆动燃烧器,使煤粉火炬上下倾斜,改变火焰中心的位置,从而改变炉膛出口烟气温度,调节过热或再热汽温。在用摆动燃烧器调节再热汽温时,由于它同时作用于再热器和过热器,所以调节时再热汽温和过热汽温是同向变化。这对在炉膛上部和炉膛出口附近布置有较多受热面的过热器或再热器的汽温调节特别有利,具有较大的灵敏度。一般燃烧器摆动可达±(20°~30°),炉膛出口烟温变化约110~140℃,调温幅度可达40~60℃。运行中当燃烧器摆动角度较大时,应注意有可能造成炉膛出口或冷灰斗处结渣。

对于前墙布置多层燃烧器,可通过投运不同层次燃烧器的方法改变火焰中心位置来达到调节汽温的目的。改变火焰中心位置的调温方法调节灵敏,惯性很小,但不精细,常用喷水减温等其他调温方法配合使用。

用摆动式燃烧器进行汽温调节时,理想的调节特性是,使燃烧器摆角变化对再热汽温和过热汽温的调节幅度能与再热器和过热器的汽温特性所具有的汽温变化率之间达到“匹配”。这样,在锅炉出力改变时,两者能实现“同步”的调节,从而可不用或只用少量减温水对汽温进行校正的细调节。

由于摆动式燃烧器调温具有调温幅度大、时滞小,对于过热器和再热器采用高温布置情况下,受热面积少及锅炉钢耗较低等优点,使它成为现代大型锅炉,特别是四角切圆燃烧的锅炉进行再热汽温调节的主要方法。多次试验结果表明,每改变喷嘴摆角±1°,大体上可改变再热器出口汽温2℃。对于燃用灰熔点较低的燃料,考虑到结渣、腐蚀的危险,上摆角度不能太大。

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