1、贵港电厂2600MW直流锅炉燃烧设备说明书资料一概述燃烧方式采用从美国阿尔斯通能源公司引进的摆动式四角切圆燃烧技术。本燃烧设备设计煤种和校核煤种为烟煤，采用中速磨煤机、冷一次风机、正压直吹式制粉系统设计，煤粉燃烧器为四角布置、切向燃烧、摆动式燃烧器。燃烧器共设置六层煤粉喷嘴，锅炉配置6台ZGM113N型中速磨煤机，每台磨的出口由四根煤粉管接至炉膛四角的同一层煤粉喷嘴，锅炉MCR和ECR负荷时均投五层，另一层备用。90为1618%。燃烧方式采用低NOx同轴燃烧系统（LNCFS）。通过分析煤粉燃烧时NOx的生成机理，低NOx煤粉燃烧系统设计的主要任务是减少挥发份氮转化成NOx，其主要方法是建立早期
2、着火和使用控制氧量的燃料/空气分段燃烧技术。LNCFS的主要组件为：a.紧凑燃尽风（CCOFA）；b.可水平摆动的分离燃尽风（SOFA）；c.预置水平偏角的辅助风喷嘴（CFS）；d.宽调节比（WR）煤粉喷嘴。LNCFS在降低NOx排放的同时，着重考虑提高锅炉不投油低负荷稳燃能力和燃烧效率。通过技术的不断更新，LNCFS在防止炉内结渣、高温腐蚀和降低炉膛出口烟温偏差等方面，同样具有独特的效果。主风箱设有6层宽调节比（WR）煤粉喷嘴，在煤粉喷嘴四周布置有燃料风（周界风）。在每相邻2层煤粉喷嘴之间布置有1层辅助风喷嘴，其中包括上下2只偏置的CFS喷嘴，1只直吹风喷嘴。在主风箱上部设有2层CCOFA（
3、Closed-coupled OFA，紧凑燃尽风）喷嘴，在主风箱下部设有1层UFA（Underfire Air，火下风）喷嘴。参见附图1：煤粉燃烧器立面布置图，附图2：煤粉燃烧器平面布置图，附图3：煤粉燃烧器角部祥图。在主风箱上部布置有SOFA（Separated OFA，分离燃尽风）燃烧器，包括5层可水平摆动的分离燃尽风（SOFA）喷嘴。参见附图4：SOFA燃烧器立面布置图，附图5：SOFA燃烧器角部祥图。连同煤粉喷嘴的周界风，每角主燃烧器和SOFA燃烧器各有二次风挡板25组，均由电动执行器单独操作。为满足锅炉汽温调节的需要，主燃烧器喷嘴采用摆动结构，由内外连杆组成一个摆动系统，由一台电执行
4、器集中带动作上下摆动。SOFA燃烧器同样由一台电执行器集中带动作上下摆动。上述电动执行器均采用进口的角行程结构，其特点是结构紧凑，控制简单，能适应频繁调节。在燃烧器二次风室中配置了三层共12支轻油枪，采用蒸汽雾化方式，燃油容量按30%MCR负荷设计。点火装置采用高能电火花点火器。燃烧器采用水冷套结构。二设计特点1、LNCFS的技术特点LNCFS在降低NOx排放的同时，着重考虑提高锅炉不投油低负荷稳燃能力和燃烧效率。通过技术的不断更新，LNCFS在防止炉内结渣、高温腐蚀和降低炉膛出口烟温偏差等方面，同样具有独特的效果。a. LNCFS具有优异的不投油低负荷稳燃能力。LNCFS设计的理念之一是建立
5、煤粉早期着火，为此阿尔斯通开发了宽调节比（WR）煤粉喷嘴，能大大提高锅炉不投油低负荷稳燃能力。根据设计、校核煤种的着火特性，选用合适的煤粉喷嘴，在煤种允许的变化范围内确保煤粉及时着火，稳燃，燃烧器状态良好，并不被烧坏。b. LNCFS具有良好的煤粉燃尽特性。煤粉的早期着火提高了燃烧效率。LNCFS通过在炉膛的不同高度布置CCOFA和SOFA，将炉膛分成三个相对独立的部分：初始燃烧区，NOx还原区和燃料燃尽区。在每个区域的过量空气系数由三个因素控制：总的OFA风量，CCOFA和SOFA风量的分配以及总的过量空气系数。这种改进的空气分级方法通过优化每个区域的过量空气系数，在有效降低NOx排放的同时
6、能最大限度地提高燃烧效率。阿尔斯通采用可水平摆动的分离燃尽风（SOFA）设计，能有效调整SOFA和烟气的混合过程，降低飞灰含碳量和一氧化碳（CO）含量。另外在每个主燃烧器最下部采用火下风（UFA）喷嘴设计，通入部分空气，以降低大渣含碳量。这样的设计对NOx的控制没有不利影响。c. LNCFS能有效防止炉内结渣和高温腐蚀。LNCFS采用预置水平偏角的辅助风喷嘴（CFS）设计，在燃烧区域及上部四周水冷壁附近形成富空气区，能有效防止炉内结渣和高温腐蚀。d. LNCFS在降低炉膛出口烟温偏差方面具有独特的效果。阿尔斯通已经完成了一项广泛的研究计划，目的是寻求发现造成切向燃烧锅炉中炉膛出口烟温偏差的原因
7、和解决方法。研究结果表明，对燃烧系统的改进能减小和调整切向燃煤机组炉膛出口烟温偏差现象。阿尔斯通在新设计的锅炉上已经采用可水平摆动调节的SOFA喷嘴设计来控制炉膛出口烟温偏差。该水平摆动角度在热态调整时确定后，就不用再调整。2.宽调节比（WR）煤粉喷嘴的设计。与常规煤粉喷嘴设计比较，宽调节比（WR）煤粉喷嘴通过入口煤粉弯头的分离作用，浓煤粉从喷嘴上部喷入炉膛，淡煤粉从喷嘴下部喷入炉膛，同时喷嘴中装有V型钝体，使得一次风在V型钝体前方形成稳定的回流区，卷吸高温烟气，起到稳定火焰的作用，从而有效降低NOX的生成，延长焦碳的燃烧时间。参见图1：宽调节比（WR）煤粉喷嘴示意图。图1：宽调节比（WR）煤
8、粉喷嘴示意图。3、带同心切圆燃烧方式（CFS）的多隔仓辅助风设计。在每相邻2层煤粉喷嘴之间布置有1层辅助风喷嘴，其中包括2只CFS（偏置风）喷嘴，1只直吹风喷嘴。参见图2：同心切圆（CFS）燃烧方式。图2：同心切圆（CFS）燃烧方式采用同心切圆（CFS）燃烧方式，部分二次风气流在水平方向分级，在始燃烧阶段推迟了空气和煤粉的混合，NOx形成量少。由于一次风煤粉气流被偏转的二次风气流（CFS）裹在炉膛中央，形成富燃料区，在燃烧区域及上部四周水冷壁附近则形成富空气区，这样的空气动力场组成减少了灰渣在水冷壁上的沉积，并使灰渣疏松，减少了墙式吹灰器的使用频率，提高了下部炉膛的吸热量。水冷壁附近氧量的提高
9、也降低了燃用高硫煤时水冷壁的高温腐蚀倾向。4、UFA（Underfire Air，火下风）喷嘴设计。在每个主燃烧器最下部采用UFA喷嘴设计，通入部分空气，以降低大渣含碳量。5、采用可水平摆动调节的SOFA喷嘴设计控制炉膛出口烟温偏差。炉膛出口烟温偏差是炉膛内的流场造成的。通过对目前运行的燃煤机组烟气温度和速度数据分析发现，在炉膛垂直出口断面处的烟气流速对烟温偏差的影响要比烟温的影响大得多。这提示，烟温偏差是一个空气动力现象。炉膛出口烟温偏差与旋流指数之间存在着联系。该旋流指数代表着燃烧产物烟气离开炉膛出口截面时的切向动量与轴向动量之比（较高的旋流指数意味着较快的旋流速度）。旋流值可以通过一系列
10、手段减小，诸如减小气流入射角，布置紧凑燃尽风（CCOFA）喷嘴和分离燃尽风（SOFA）喷嘴，SOFA反切一定角度，以及增加从燃烧器区域至炉膛出口的距离等，使进入燃烧器上部区域气流的旋转强度得到减弱乃至被消除。图3表示了可水平调整摆角的喷嘴设计，摆角可水平调整+15到- 15。SOFA的水平调整对燃烧效率也有影响，要通过燃烧调整得到一个最佳的角度。图3：可水平调整摆角的喷嘴设计6、锅炉不同负荷时燃烧器的投入方式如下：运行方式锅炉负荷MCR6磨运行80%100%5磨运行60%100%4磨运行45%80%3磨运行35%60%2磨运行（10%30%BMCR煤油混烧）10%40%油枪运行030% 注：1
11、台磨运行对应燃烧器同层4只煤粉喷嘴投运。 7、本工程组织良好炉膛空气动力场，防止火焰直接冲刷水冷壁，从而防止炉内结渣和高温腐蚀的主要措施有： a）合适的炉膛热力参数设计； b）带同心切圆燃烧方式（CFS）的多隔仓辅助风设计； c）合理的燃烧器各层一次风间距。8、燃烧器的设计、布置考虑降NOx的排放浓度不超过400mg/Nm3（O2=6%）的措施有：a) 带同心切圆燃烧方式（CFS）的多隔仓辅助风设计；b) 采用CCOFA和SOFA实现对燃烧区域过量空气系数的多级控制；c) 宽调节比（WR）煤粉喷嘴的设计。9、燃烧器的设计、布置考虑实现不投油最低稳燃负荷的措施有：a) 宽调节比（WR）煤粉喷嘴的
12、设计；b) 低负荷时相临两层煤粉喷嘴投入运行；c) 煤粉细度达到设计值。10、为了确保燃烧器喷嘴摆动这一调温手段的正常实施，本燃烧设备适当增加了各传动配合件之间的间隙，并从工艺上采取措施，严格控制摆动喷嘴的形位公差，同时适当增加传动件的刚性和强度。需要指出的是，为保证燃烧器的正常摆动，要求在燃烧器安装过程中（起吊就位后），必须在现场进行喷嘴角度的重新调整，并参加冷态摆动的试运转（详见第七章第25节）。燃烧器每次检修以后，也应参照第七章第25节所描述的步骤调整喷嘴的实际角度并进行冷态试运转。在正常情况下，燃烧器喷嘴摆动的控制应接入CCS系统，如果CCS未投或摆动控制从CCS系统中暂时解列时，为保
13、证摆动机构能维持正常工作，每天需定时由人工操作缓慢地摆动数次。注意：摆动系统不允许长时间停在同一位置，尤其不允许长时间停在同一向下的角度，每班至少应人为地摆动一至二次，否则时间一长，喷嘴容易卡死，下次再想摆动就摆不动了。三燃料（1） 设计和校核煤种的煤质资料见下表：项目符号单位设计煤种校核煤种收到基水分Mar%9.99.5空气干燥基水分Mad%2.051.9收到基灰分Aar%23.7228.72干燥无灰基挥发份Vdaf%24.7521.0收到基碳Car%57.551.82收到基氢Har%3.113.59收到基氧Oar%2.782.50收到基氮Nar%0.991.01收到基硫S.ar%2.02.
14、86收到基低位发热量Qnet.arKJ/kg2198120581变形温度DT12901270软化温度ST13701360半球温度HT14201380流动温度FT14801430哈氏可磨指数HGI-7878二氧化硅SiO2%51.1148.62三氧化二铝Al2O3%25.2926.34二氧化钛TiO2%1.101.02三氧化二铁Fe2O3%9.168.52氧化钙CaO%7.578.45氧化镁MgO%1.581.69氧化钾K2O%1.030.9氧化钠Na2O%0.410.47三氧化硫SO3%1.041.13（2） 点火及助燃用油采用0号轻柴油，油质的特性数据见下表：项 目单 位平均值运动粘度cst
15、3.08.0 (200C时)含硫量S%0.23灰份%0.025酸度mgKOH/100ml10低位发热量kJ/kg46158水份%痕迹闭口闪点0C65凝固点0C0机械杂质无四设计参数燃烧器的主要设计参数如下：（MCR工况，设计煤种）序号名称数量单位1单只煤粉喷嘴输入热275.84106KJ/h2二次风速度59m/s3二次风率77.38%3-1SOFA30%3-2CCOFA10%3-3周界风10%4二次风温度3465一次风速度27m/s6一次风率17.62%7一次风温度808燃烧器一次风阻力500Pa9燃烧器二次风阻力1000Pa10相邻煤粉喷嘴中心距1892mm五结构及使用说明1箱壳箱壳的作用主
16、要是将燃烧器的各个喷嘴固定在需要的位置，并将来自大风箱的二次风通过喷嘴送入炉膛。同时，箱壳也是喷嘴摆动传动系统的基座。整个燃烧器与锅炉的连接是通过箱壳与水冷套的连接来实现的，由于水冷壁管温度与箱壳内的热风温度不等，尤其是在升炉和停炉过程中各自的温度变化差异较大，在箱壳与水冷壁之间会产生相对位移，为了避免应力过大，造成水管和箱壳损坏，只有连接法兰中部的螺栓是完全紧固的，上部与下部的连接螺栓均保留有1/41/2圈的松驰，燃烧器法兰上这部份螺孔又做成长圆孔，允许箱壳与水冷套之间有一定的胀差。为了防止二次风在箱壳中流动时产生过大的涡流，二次风室装有二块导流板，使喷嘴出口处的风量趋于均匀和稳定。为了便于
17、维修人员进入箱壳检查，箱壳各风室的侧面均设置了检查门盖。箱壳是薄壳结构，壳板厚度仅6mm，为了具有足够的刚性，在风室之间设置了斜拉撑。箱壳的变形对燃烧器的正常工作影响很大，运行过程中应予以足够的关注，经常检查。2煤粉风室如前所述，本燃烧设备采用宽调节比（WR）煤粉喷嘴结构，它由喷管与喷嘴两部份组成，同处于燃烧器箱壳的煤粉风室中（参见附图9）。煤粉喷嘴用销轴与煤粉喷管装成一体，故更换喷嘴必须将整个煤粉喷管从燃烧器箱壳中抽出才能进行。3二次风室及喷嘴摆动系统由附图1可知除了主燃烧器A、B、C、D、E、F层为煤粉风室外，其余各层均为二次风室，其中AB、CD、EF层为油枪层。主燃烧器喷嘴由四组内外传动
18、机构传动，每组分别带动一到二组煤粉喷嘴及其邻近的二次风喷嘴，这四组传动机构又由外部垂直连杆连成一个摆动系统，由一台角行程电动执行器统一操纵作同步摆动，二次风喷嘴的摆动范围可达30，煤粉喷嘴的摆动范围为20。4二次风挡板及控制燃烧器每层风室均配有相应的二次风门挡板。每角主燃烧器配有26只风门挡板，相应配有20只电动执行机构，其中在每层煤粉风室上下的二只偏置辅助风（CFS）风室由一只执行机构，通过连杆进行控制。每角SOFA燃烧器配有5只风门挡板，相应配有5只执行机构，这样每台锅炉共配有100只执行机构，按照机炉协调控制系统（CCS）和炉膛安全监视系统（FSSS）的指令进行操作，在一般情况下，同一层
19、四组燃烧器的风门挡板应同步动作。各层二次风门挡板用来调节总的二次风量在每层风室中的分配，以保证良好的燃烧工况和指标。二次风门挡板的控制原则为：A层、B层、C层、D层、E层、F层燃料风挡板的开度按运行或停运函数关系分别控制，运行时开度是本层给煤机转速的函数，以调节一次风气流着火点。，停运时开度是锅炉总空气流量的函数，另外AA层二次风挡板也是给煤机A转速的函数。SOFA、CCOFA二次风挡板是锅炉总空气流量的函数，主要用于控制锅炉NOx的排放；AI层、BI层、BC层、CI层、DI层、DE层、EI层、FI层二次风挡板是用来控制燃烧器大风箱与炉膛出口压差，该压差是总空气测量流量的函数，有关档板的开度控
20、制参见附表1：燃烧器二次风门挡板控制原则汇总。有关参考函数关系如下面表格所述；总空气测量流量与燃烧器大风箱/炉膛出口压差（P）的函数关系如下：压差 (Pa)380.838163510161016总空气测量流量（%BMCR）0305060105总空气测量流量与CCOFA-I间的函数关系如下：CCOFA-I挡板开度 (%)0080100100总空气测量流量（%BMCR）0304042.5105空气测量流量与CCOFA-II间的函数关系如下：CCOFA-II挡板开度 (%)0020100100总空气测量流量（%BMCR）0405052.5105总空气测量流量与SOFA-I间的函数关系如下：SOFA-
21、I挡板开度 (%)0020100100总空气测量流量（%BMCR）0405052.5105总空气测量流量与SOFA-II间的函数关系如下：SOFA-II挡板开度 (%)0080100100总空气测量流量（%BMCR）0506062.5105总空气测量流量与SOFA-III间的函数关系如下：SOFA-III挡板开度 (%)0080100100总空气测量流量（%BMCR）0607072.5105总空气测量流量与SOFA-IV间的函数关系如下：SOFA-IV挡板开度 (%)0080100100总空气测量流量（%BMCR）0708082.5105总空气测量流量与SOFA-V间的函数关系如下：SOFA-
22、V挡板开度 (%)0080100100总空气测量流量（%BMCR）0809092.5105投运煤粉喷嘴燃料风档板开度与给煤机转速的函数关系如下：燃料风档板开度 (%)1010100100100给煤机转速（%）05080100105注意：为了防止煤粉喷嘴烧坏，在保证正常着火点的前提下燃料风档板开度应该按照表中的数据执行，尽量开大。因为本工程采用LNCFS燃烧系统，燃料风占二次风的比例相对较低，如果燃料风档板开度小的话，喷嘴容易烧坏。为了保护停运燃烧器不过热烧坏，停运燃烧器挡板开度应随锅炉总空气流量的改变而作相应的调整，停运燃烧器挡板开度与总空气测量流量间的函数关系如下：停运燃烧器挡板开度 (%)
23、0010101515总空气测量流量（%BMCR）055607880105注意：为了防止喷嘴烧坏，停运燃烧器挡板开度应该按照上表执行。这些档板的开度控制需要通过燃烧调整试验来最终确定。但是为了保证煤粉喷嘴不被烧坏，投运煤粉喷嘴燃料风档板开度和停运煤粉喷嘴燃料风挡板开度应该尽可能按照表格中的开度进行锅炉运行操作。燃烧器二次风挡板详细的控制原则参见965-1-8617，锅炉调节控制系统的基本技术要求。风门挡板的结构为双挡板对称布置，全闭状态下挡板呈15倾斜，故从全关到全开的转角为75。由于每根挡板的转轴不处于挡板的中心，二侧所受风压构成非平衡结构，当炉膛负压大时，有利于挡板的打开；反之，炉膛呈正压状
24、态时，使挡板趋向于关闭，因而这种结构对稳定炉膛负压有利。当风门全关时，挡板结构仍留有8%的流通空隙，这是为了避免挡板全关时燃烧器喷嘴过热而被烧坏，所以是正常的保护措施，不应被视为“设计缺陷”而人为地将其堵去。二次风挡板动作是否正常，直接关系到锅炉能否正常运行，因此锅炉安装完毕或每次检修之后，应将炉膛两侧的大风箱内部清理干净，不允许留有碎铁杂物，以免吹入挡板和喷嘴处，造成卡煞。此外，应检查挡板的实际开度与外部指示是否一致，动作是否灵活。如挡板动作失灵，应先将电动执行器解开，分别检查是执行器的问题，还是挡板本身卡煞，从而采取不同的对策。在锅炉两侧布置有燃烧器连接风道（大风箱），风速较低，保证四角风
25、量分配的均匀性。SOFA燃烧器由单独的连接风道供风，在连接风道上共设计布置有4只SOFA风量测量装置，便于控制调节SOFA风量。5护板及护板框架燃烧器在检修门孔处和一次风室连接法兰处安装了外护板及护板框架，便于将来工地检修时拆卸。在燃烧器箱壳上，除了侧边的检查门盖外，还有后部与一次风喷管及油燃烧器装置相联的内护板，都用螺栓盖在箱壳开孔处。检查门盖的保温层，用螺栓装在护板框架上，在打开检查门盖或拆卸内护板前，须先将其外护板及保温层拆下。检查门盖及内护板与箱壳壁板之间具有相同的温度，不存在胀差的问题；由于外护板的温度接近环境温度，故它与其框架的结构必须考虑与燃烧器箱壳之间的胀差。燃烧器的检修维护必
26、须记住这一点，避免因胀差得不到补偿而损害设备。二次风喷嘴的设计参见附图6：CFS喷嘴结构图，附图7：油二次风喷嘴结构图，附图8：SOFA二次风喷嘴结构图。一次风室的设计参见附图9，SOFA二次风门的设计参见附图10。6燃烧器与煤粉管道的连接煤粉管道由设计院设计供货，每台磨煤机出口由4根煤粉管道接至同一层四角布置的煤粉燃烧器，煤粉管道直径58010。我公司仅设计提供燃烧器入口处的24个弯头，燃烧器入口弯头与设计院管道采用V型联管器连接，吸收轴向微量膨胀和微量倾斜，V型联管器连接由设计院设计供货。在入口弯头和燃烧器之间布置有手动煤闸门，在检修时可以起到隔断的作用。由于煤粉管道的设计对燃烧器的摆动灵
27、活性有一定的影响，要求在连接至燃烧器入口弯头的垂直煤粉管道上采用恒力弹簧吊架支吊，不允许煤粉管道的重量传递到燃烧器的入口弯头和一次风管上。考虑到支吊的不便，最下层（A层）煤粉管道的重量可以通过刚性支架传递到燃烧器箱壳上。7SOFA喷嘴的水平摆动调节SOFA喷嘴可水平调整摆角，摆角可水平调整+15到- 15。图4为1号3号角SOFA喷嘴水平调整机构示意图，当调节摇臂从0位向“+”方向转动时，也就是向炉内方向推出时，表示SOFA喷嘴与燃烧器的安装中心线的夹角由0度逐步增加，而且增加的方向与火球旋转方向相同，反之则相反。图5为2号4号角SOFA喷嘴水平调整机构示意图，当调节摇当调节摇臂从0位向“+”
28、方向转动时，也就是向炉外方向拉出时，表示SOFA喷嘴与燃烧器安装中心线的夹角由0度逐步增加，而且增加的方向与火球旋转方向相同，反之则相反。图4：1号3号角SOFA喷嘴水平调整机构图5：2号4号角SOFA喷嘴水平调整机构六燃烧器的包装与装运为了防止燃烧器在运输过程中可能产生变形，专门设计了燃烧器包装装置。为了防止在运输过程中被碰坏，油枪、高能点火枪及其进退机构，进口的执行机构等虽属燃烧设备供货范围，但不与燃烧器装在一起，而另行单独包装，参见630149-1清单。七燃烧器安装注意事项燃烧器安装前应认真阅读本安装说明书和相关燃烧器图纸，本工程燃烧器的图号是680162-E1，其中总图680162-E1的第7张到第10张（共4张图纸）专门图解燃烧器的安装。 部件名称图号数量上组主燃烧器由箱壳、二次风门、一次风室、二次风喷嘴和摆动机构等组成4组下组主燃烧器由箱壳、二次风门、一次风室、二次风喷嘴和摆动机构等组成4组分离燃烬风（SOFA）燃烧器由SOFA箱壳、SOFA二次风门、SOFA二次风喷嘴和摆动机构等组成4组主燃烧器连接体680124-E1-05（1号3号角）680124-E1-06（2号4号角）4组SOFA连接体680124-E1-15（1号3号角）680124-E1-16（2号4号角）4组燃烧器吊架装置680162-E1-051组SOFA吊架装置680162-E1
