论文部分内容阅读
摘 要：本文对墙式切圆锅炉燃烧方式的特点进行了简要介绍，并结合具体的燃尽风燃烧调整试验，对调整汽温偏差的手段进行了深入探讨，并提出了理解燃尽风作用的新思路。
关键词：墙式切圆锅炉；燃尽风；汽温偏差
Abstract： This paper make a brief introduction of Wall tangentially fired boiler combustion characteristics，and with the OFA combustion adjustment test，conducted in-depth discussion on the means of adjusting the steam temperature deviation，and put forward new ideas for understanding of the role of the OFA.
Key words： tangentially fired boiler；OFA；steam temperature deviation
引言
墙式切圆燃烧方式锅炉以其炉膛内热量的高充满性、调整气温的方便性、操作的灵活性，在全国各地电厂得到广泛运用。
但是依然无法避免切圆燃烧方式固有的由于烟气偏差造成的汽温偏差的现象。本文试图通过试验，找到调节墙式切圆锅炉汽温偏差的有效方法，并丰富对于墙式切圆燃尽风作用的理解。
1 墙式切圆燃烧特点简介
在大部分墙式切圆燃烧方式的锅炉设计中，切圆方向均为逆时针方向，这必然会造成烟气量左低右高的现象，正常情况下，若不做任何调整，必然出现右侧汽温偏高的现象。
根据通常的工程经验，燃尽风应该设置成四角全开呈反切方向，均匀配风，以消除主燃烧区火焰旋转对烟气偏差的影响。但是在多个工程中，这种调整方式的效果有限。因此，有必要对燃尽风所起的实际作用进行更详尽的探讨。
2 燃尽风调整试验
2.1 试验工程简介
吉林省某热电厂锅炉是由哈尔滨锅炉厂生产的350MW墙式切圆燃烧方式超临界锅炉，正常投运至今已接近2年，一直存在左右两侧汽温偏差的现象。笔者以对燃尽风作用新的理解为依据，对该电厂进行了燃烧调整。
2.2 试验过程
2.2.1 基准工况介绍。根据吉林省省网容量的实际情况以及电厂实际的带负荷能力，笔者进行的燃烧调整试验负荷约为60%负荷。为了保证实验数据的可靠性，实验过程的各个工况中负荷、氧量、主燃烧区各个风门挡板、风箱差压、尾部烟气挡板均保持不变。试验期间设一个基准工况（T1），各个试验工况均与基准工况进行对比。现将基准工况的主要参数列于表1中。
2.2.2 试验工况介绍。试验过程中，在对基准工况的基础上对OFA风进行调整，为了更明显的看出效果，各个OFA风挡板均采用极限工况（即全开/全关）。根据OFA风组合方式的不同，所有工况可以分为4大类共7个工况（按照试验的时间顺序进行编号T1～T7），分别为：
①单角OFA风全开工况（基准工况：T1）
②相邻两角OFA风全开工况（两个工况：T2、T6）
③对角OFA风全开工况（两个工况：T4、T7）
④三个角OFA风全开工况（两个工况：T3、T5）
各个工况简要示意图如图1。
在试验过程中，每个工况至少保持30分钟以上的稳定时间，记录下运行参数，并进行分析比较。
若要分析由于烟气流量的变化给受热面带来的影响，对各级受热面的工质温升进行对比最为有效，下文的分析以此为依据。为了消除仅仅分析运行参数绝对值可能带来的误差，试验数据采用运行参数的相对值。下文中约定，所述温升偏差均为右侧受热面温升高为正、低为负，即
△T（温升偏差）=△T（温升，右）-△T（温升，左）
2.2.3 试验结果展示。为了体现试验数据的全面性，笔者对各个工况下的低温过热器、分隔屏过热器、高温过热器、低温再热器、高温再热器的左右两侧的温升偏差进行了综合对比，数据整理如图2所示：
由上图可以直观看出，针对不同的OFA风组合方式，会对汽温偏差的变化产生影响。换句话而言，不同的OFA风组合，能够比较明显的影响烟气流向。
根据试验结果，相邻两角OFA风全开两个工况（T2、T6）对改变烟气流向的影响相反，但是效果较小；对角OFA风全开两个工况（T4、T7）对改变烟气流向的影响相反，并且效果比较明显，可以看到在T4工况使气温偏差明显降低的同时，T7工况使气温偏差明显恶化；三个角OFA风全开两个工况（T3、T5）对改变烟气流向的影响相反。因此，从降低汽温偏差的角度，工况T4为最佳工况。
2.3 SOFA配风方式改变对水冷壁壁温的影响分析
无论哪一种调整手段，均不能以达到一方面的目标而破坏另一方面的稳定。由此，笔者还针对以上调整手段是否会对垂直水冷壁出口壁温造成影响进行了分析。
与上述分析方法类似，为了消除基准的不一致性，也采用温度偏差的分析方法，即：以分离器平均出口温度为基准，垂直水冷壁出口壁温高为正、低为负，△T（偏差）=T（壁温）-T（分离器）
为了使试验数据分析简单明了，对前墙、后墙、左侧墙、右侧墙的垂直水冷壁出口壁温分别按照测点顺序如图3表示出来。
由试验结果不难看出，OFA配风方式改变并不影响垂直水冷壁出口壁温的分布趋势。具体原因大致可分析如下：尽管OFA配风方式改变了炉膛上部、转向室及水平烟道的烟气流量分配，然而对于以辐射换热占主导地位的水冷壁而言，这种改变无法从根本上改变主燃烧区域对水冷壁的换热影响，所以，即使改变了主燃烧区域以上的对流换热，对于水冷壁壁温的影响也是微乎其微的。
由此可见，对OFA配风方式进行调整能够在不影响其他方面的前提下改变汽温偏差。
3 燃尽风实际所起作用的探讨
根据在炉膛上部布置OFA风喷嘴的设计理念，其作用是通过调整OFA风喷嘴的左右摆角，形成一个与主燃烧区域旋流方向相反的小切圆，以达到减少燃烧引起的炉膛出口烟温偏差的目的。
从实际效果来看，由于OFA风占二次风的比例偏小，形成的OFA风射流刚性有限，反向切圆难以对主燃烧区域造成实质影响。
笔者进行的燃烧调整则提供了另外一种思路，即并不使OFA风形成反向切圆，而仅仅使其形成一股导向性射流，对主燃烧区域旋流产生一个扰乱作用；同时，关闭部分OFA风还可以提高其刚性，从而增强扰乱效果。对于各个OFA风的组合方式同样可以起到引导气流方向的作用。
4 结论
本文对墙式切圆燃烧方式固有的可能造成汽温偏差的原因进行了分析，并结合具体的燃烧调整实例对OFA风所起的实际作用进行了新的探讨，从而丰富了对于OFA风所起作用的认识，即OFA风对主燃烧区的扰乱作用可以有效的改变烟气流向；并以此为依据，丰富了类似锅炉调整汽温偏差的有效手段。
作者简介：常乐（1981-），工程师，2005年7月毕业于东北大学热能与动力工程专业。曾在华能玉环电厂（国产首台1000MW超超临界火电机组）、中电投分宜发电有限责任公司（国产首台330MW流化床锅炉机组）、印度贾姆肖罗电厂（4×600MW火电机组）、沈阳华润热电有限公司（2×200MW风扇磨褐煤炉机组）等火电机组等发电企业进行锅炉主机安装、运行服务、技术改造项目管理等工作。
关键词：墙式切圆锅炉；燃尽风；汽温偏差
Abstract： This paper make a brief introduction of Wall tangentially fired boiler combustion characteristics，and with the OFA combustion adjustment test，conducted in-depth discussion on the means of adjusting the steam temperature deviation，and put forward new ideas for understanding of the role of the OFA.
Key words： tangentially fired boiler；OFA；steam temperature deviation
引言
墙式切圆燃烧方式锅炉以其炉膛内热量的高充满性、调整气温的方便性、操作的灵活性，在全国各地电厂得到广泛运用。
但是依然无法避免切圆燃烧方式固有的由于烟气偏差造成的汽温偏差的现象。本文试图通过试验，找到调节墙式切圆锅炉汽温偏差的有效方法，并丰富对于墙式切圆燃尽风作用的理解。
1 墙式切圆燃烧特点简介
在大部分墙式切圆燃烧方式的锅炉设计中，切圆方向均为逆时针方向，这必然会造成烟气量左低右高的现象，正常情况下，若不做任何调整，必然出现右侧汽温偏高的现象。
根据通常的工程经验，燃尽风应该设置成四角全开呈反切方向，均匀配风，以消除主燃烧区火焰旋转对烟气偏差的影响。但是在多个工程中，这种调整方式的效果有限。因此，有必要对燃尽风所起的实际作用进行更详尽的探讨。
2 燃尽风调整试验
2.1 试验工程简介
吉林省某热电厂锅炉是由哈尔滨锅炉厂生产的350MW墙式切圆燃烧方式超临界锅炉，正常投运至今已接近2年，一直存在左右两侧汽温偏差的现象。笔者以对燃尽风作用新的理解为依据，对该电厂进行了燃烧调整。
2.2 试验过程
2.2.1 基准工况介绍。根据吉林省省网容量的实际情况以及电厂实际的带负荷能力，笔者进行的燃烧调整试验负荷约为60%负荷。为了保证实验数据的可靠性，实验过程的各个工况中负荷、氧量、主燃烧区各个风门挡板、风箱差压、尾部烟气挡板均保持不变。试验期间设一个基准工况（T1），各个试验工况均与基准工况进行对比。现将基准工况的主要参数列于表1中。
2.2.2 试验工况介绍。试验过程中，在对基准工况的基础上对OFA风进行调整，为了更明显的看出效果，各个OFA风挡板均采用极限工况（即全开/全关）。根据OFA风组合方式的不同，所有工况可以分为4大类共7个工况（按照试验的时间顺序进行编号T1～T7），分别为：
①单角OFA风全开工况（基准工况：T1）
②相邻两角OFA风全开工况（两个工况：T2、T6）
③对角OFA风全开工况（两个工况：T4、T7）
④三个角OFA风全开工况（两个工况：T3、T5）
各个工况简要示意图如图1。
在试验过程中，每个工况至少保持30分钟以上的稳定时间，记录下运行参数，并进行分析比较。
若要分析由于烟气流量的变化给受热面带来的影响，对各级受热面的工质温升进行对比最为有效，下文的分析以此为依据。为了消除仅仅分析运行参数绝对值可能带来的误差，试验数据采用运行参数的相对值。下文中约定，所述温升偏差均为右侧受热面温升高为正、低为负，即
△T（温升偏差）=△T（温升，右）-△T（温升，左）
2.2.3 试验结果展示。为了体现试验数据的全面性，笔者对各个工况下的低温过热器、分隔屏过热器、高温过热器、低温再热器、高温再热器的左右两侧的温升偏差进行了综合对比，数据整理如图2所示：
由上图可以直观看出，针对不同的OFA风组合方式，会对汽温偏差的变化产生影响。换句话而言，不同的OFA风组合，能够比较明显的影响烟气流向。
根据试验结果，相邻两角OFA风全开两个工况（T2、T6）对改变烟气流向的影响相反，但是效果较小；对角OFA风全开两个工况（T4、T7）对改变烟气流向的影响相反，并且效果比较明显，可以看到在T4工况使气温偏差明显降低的同时，T7工况使气温偏差明显恶化；三个角OFA风全开两个工况（T3、T5）对改变烟气流向的影响相反。因此，从降低汽温偏差的角度，工况T4为最佳工况。
2.3 SOFA配风方式改变对水冷壁壁温的影响分析
无论哪一种调整手段，均不能以达到一方面的目标而破坏另一方面的稳定。由此，笔者还针对以上调整手段是否会对垂直水冷壁出口壁温造成影响进行了分析。
与上述分析方法类似，为了消除基准的不一致性，也采用温度偏差的分析方法，即：以分离器平均出口温度为基准，垂直水冷壁出口壁温高为正、低为负，△T（偏差）=T（壁温）-T（分离器）
为了使试验数据分析简单明了，对前墙、后墙、左侧墙、右侧墙的垂直水冷壁出口壁温分别按照测点顺序如图3表示出来。
由试验结果不难看出，OFA配风方式改变并不影响垂直水冷壁出口壁温的分布趋势。具体原因大致可分析如下：尽管OFA配风方式改变了炉膛上部、转向室及水平烟道的烟气流量分配，然而对于以辐射换热占主导地位的水冷壁而言，这种改变无法从根本上改变主燃烧区域对水冷壁的换热影响，所以，即使改变了主燃烧区域以上的对流换热，对于水冷壁壁温的影响也是微乎其微的。
由此可见，对OFA配风方式进行调整能够在不影响其他方面的前提下改变汽温偏差。
3 燃尽风实际所起作用的探讨
根据在炉膛上部布置OFA风喷嘴的设计理念，其作用是通过调整OFA风喷嘴的左右摆角，形成一个与主燃烧区域旋流方向相反的小切圆，以达到减少燃烧引起的炉膛出口烟温偏差的目的。
从实际效果来看，由于OFA风占二次风的比例偏小，形成的OFA风射流刚性有限，反向切圆难以对主燃烧区域造成实质影响。
笔者进行的燃烧调整则提供了另外一种思路，即并不使OFA风形成反向切圆，而仅仅使其形成一股导向性射流，对主燃烧区域旋流产生一个扰乱作用；同时，关闭部分OFA风还可以提高其刚性，从而增强扰乱效果。对于各个OFA风的组合方式同样可以起到引导气流方向的作用。
4 结论
本文对墙式切圆燃烧方式固有的可能造成汽温偏差的原因进行了分析，并结合具体的燃烧调整实例对OFA风所起的实际作用进行了新的探讨，从而丰富了对于OFA风所起作用的认识，即OFA风对主燃烧区的扰乱作用可以有效的改变烟气流向；并以此为依据，丰富了类似锅炉调整汽温偏差的有效手段。
作者简介：常乐（1981-），工程师，2005年7月毕业于东北大学热能与动力工程专业。曾在华能玉环电厂（国产首台1000MW超超临界火电机组）、中电投分宜发电有限责任公司（国产首台330MW流化床锅炉机组）、印度贾姆肖罗电厂（4×600MW火电机组）、沈阳华润热电有限公司（2×200MW风扇磨褐煤炉机组）等火电机组等发电企业进行锅炉主机安装、运行服务、技术改造项目管理等工作。