锅炉燃烧控制要求

1、 锅 炉 说 明 书 BOILER INSTRUCTION B&WB-2028/17.4-M锅炉 50-G12400-0第八章 锅炉燃烧控制要求 北 京 巴 布 科 克·威 尔 科 克 斯 有 限 公 司 BABCOCK & WILCOX BEIJING COMPANY LTD (SINO-U.S.)二零零五年十一月本章主要叙述适用于前后拱“W”型火焰布置的采用双进双出钢球磨煤机、正压直吹式制粉系统、燃用无烟煤的浓缩型EI-XCL (Enhanced IgnitionAxial Control Low-Nox)燃烧器及其辅助设备（包括开式风箱，高能点火装置等）的结构、

2、布置、操作和维护检修等内容。在使用本燃烧器之前，操作者应完全熟悉本燃烧系统的特点及特定的使用条件，对其控制系统及相关设备也应有充分了解。一、 制粉系统关于设计煤种及灰渣特性前章已有交代。制粉系统应能保证供给燃烧所需要的煤粉量与设计要求的煤粉细度以及适当的风温和通风量，并能适应外界负荷的变化及时改变给煤量和风量。为了保证炉内热负荷分布均匀，使锅炉能长期正常运行，煤粉管道的设计和布置应使各燃烧器之间的一次风量及煤粉量尽可能均匀。一次风分配偏差在510范围内，煤粉浓淡偏差不大于10。1. 本工程制粉系统为双进双出钢球磨煤机配冷一次风机正压直吹式系统。该系统具有结构简单、设备部件少、输粉管路阻力小、输

3、粉电耗小、维护方便、运行灵活可靠、负荷响应快等特点。在额定负荷下，与中速磨相比能保持较低的风煤比，同时获得较高的煤粉浓度。采用冷一次风机可以减少厂用电和提高一次风机运行的可靠性。每台锅炉配有六台沈重制造的BBD4060A型双进双出钢球磨煤机，每台磨煤机对应锅炉4只燃烧器，每台锅编制校对审核批准日期日期日期日期炉共24只燃烧器，对称布置在锅炉的前后拱上，前后拱各12只燃烧器。投运的磨煤机台数，燃烧器数量与锅炉负荷关系可参考下表：锅炉负荷t/hBMCRTMCRTRLTHAVP75CP50VP45THO煤耗（设计煤种）t/h264.6254.1254.1237.2183.8129134.2242.2

4、投运磨煤机台数台66664336投运燃烧器台数台2424242416121224煤粉细度R90%66666666停运磨煤机（推荐）台/可任意停两台磨；一般ABC（DEF）3磨不推荐同时停2台ABC和DEF磨不推荐同时停运ABC和DEF磨不推荐同时停运/注：表中低负荷时磨煤机运行数量，运行人员可根据磨煤机装球量进行适当调整；考虑炉内温度场均匀性投切磨顺序仍按本表推荐。2. 磨煤机的型式、型号和出力² 型式：双进双出钢球磨煤机² 型号：BBD4060A型² 单台磨煤机最大出力：46t/h（按锅炉设计煤种）² 煤粉细度：R90=6%² 磨煤机出口风温

5、：1203. 燃烧器与磨煤机的匹配关系既考虑了部分磨煤机停运时，运行燃烧器沿炉膛宽度方向的均匀性和对称性，又尽量考虑了同台磨煤机的出粉管道长度的一致性，以确保炉膛出口烟温和气流的均匀分布以及各燃烧器之间风粉分配尽量均匀。燃烧器与磨煤机之间的匹配示意图如下： 后 拱C1B1A1C2B2A2F1E1D1F2E2D2D3E3F3D4E4F4A3B3C3A4B4C4前 拱121212121212A磨B磨C磨D磨E磨F磨434334344343二、 锅炉燃烧系统：锅炉燃烧系统由浓缩型EI-XCL燃烧器、乏气管、分级风管、开式风箱（燃烧器二次风和分级风风箱）、高能点火装置、炉前油系统、贴壁风风箱、火焰检测

6、器（本公司不供）等组成。1. 浓缩型EI-XCL燃烧器的原理和结构（图4-1）由前章分析可知，本工程锅炉设计和校核煤种均为低挥发份无烟煤，其主要特点是着火温度高、燃烧稳定性差、燃尽率差、结渣性强。对无烟煤而言，解决着火的主要措施是提高一次风粉混合物的煤粉浓度、提高煤粉气流温度、将高温烟气回流至着火区、采用卫燃带增强着火区辐射热量；而解决燃尽的主要措施是提高煤粉细度、提高燃烧区温度、延长煤粉在燃烧区的停留时间、分级送入二次风、适量增大过量空气系数。本工程对以上各种措施给予了充分的考虑，如煤粉气流温度为120、煤粉细度R90=6%、合理的炉膛尺寸及一次风速的选取，以延长煤粉的停留时间、二次风采用分

7、级送风的方式等。但由于受到磨煤机通风量的限制，进入燃烧器的煤粉浓度偏低，并非着火的最佳浓度。为此，本公司与美国巴布科克·威尔科克斯公司合作，共同研制出新型的浓缩型EI-XCL燃烧器，提高了煤粉浓度有利于解决无烟煤的着火和燃尽问题。该燃烧器的主要特点是可以获得更高的煤粉浓度和分级送风。燃烧器布置在炉膛的前后拱上，并垂直于前后拱，前拱一排，后拱一排，每排各有12只燃烧器，每台锅炉共有24只燃烧器，其中12只燃烧器的二次风顺时针方向旋转，另12只逆时针方向旋转。燃烧器的布置见图4-2，燃烧器设计数据见表1。如图4-1所示，来自磨煤机的一次风煤粉气流在经过浓缩型EIXCL燃烧器弯头前，先通过

8、一段偏心异径管加速，大多数煤粉由于离心力作用沿弯头外侧内壁流动，在气流进入一次风浓缩装置之后，使50%的一次风和10%15%煤粉分离出来，经乏气管垂直向下引到乏气喷口直接喷入炉膛燃烧，其余的50%一次风和85%90%的煤粉由燃烧器一次风喷口喷入炉内燃烧。本工程煤粉细度R90=6%，浓缩后一次风的煤粉浓度提高到1.01.1Kg煤粉/Kg空气，从而降低了煤粉着火所需的吸热量，有利于煤粉的着火与稳燃；旋流引入的内外二次风可及时卷吸高温热烟气并适时补充燃烧所需的空气，有利于煤粉的着火与燃尽。燃烧所需空气除了从拱上通过燃烧器内、外二次风套筒引入炉膛外，在下炉膛前后墙适当位置也布置了分级风，采用风墙的形式

9、引入炉膛，形成了水冷壁四周的富氧气氛。分级风的控制与燃烧器的投入和停运相关联。实现分级燃烧，既可有效地抑制NOx的生成，也能防止水冷壁的结焦。浓缩型EI-XCL燃烧器上配有双层强化着火的轴向调风机构，从风箱来的二次风分两股分别进入到内层和外层调风器，内层二次风产生的旋转气流可卷吸高温烟气引燃煤粉，外层二次风用来补充煤粉进一步燃烧所需的空气，使之完全燃烧。内、外层二次风的旋转方向是一致的，旋流强度可以通过调整轴向叶片的设置角度而改变。旋转气流能将炉膛内的高温烟气卷吸到煤粉着火区，点燃煤粉并使之稳定燃烧。同时，可以利用调整轴向叶片的设置角度来改变旋流强度，从而调节煤粉气流的下冲能力，充分而有效地利

10、用下炉膛的空间，使煤粉进行有效的燃烧。采用这种分级送风的方式，不仅有利于煤粉的着火和稳燃，增强燃烧器对煤质变化的适应能力，同时也有利于控制火焰中NOx的生成。在燃烧器调风器入口设有二次风调风套筒，控制调风套筒的位置（即开度）可以控制进入单个燃烧器的二次风量。内二次风由调风器内套筒和煤粉管道构成的内二次风通道进入燃烧器。在通道入口端设有调风盘，改变调风盘的位置（即开度）可以调节进入内二次风通道的风量，从而改变单个燃烧器内、外二次风的风量比。通道内装有16个轴向可调叶片，叶片之间用曲柄连杆与内调风环相互连接，再通过连接管与燃烧器外盖板上的驱动装置连接。当旋转驱动装置使内调风环向外移动时，16个轴向

11、叶片开度减小；内调风环向里移动时轴向叶片开度增大。通过改变轴向叶片的角度可以改变内层二次风的旋流强度。内二次风轴向叶片的最大开度为60°(与燃烧器轴线夹角成30°)，最小开度为20°（与燃烧器轴线夹角成70°)。内二次风在喷口处沿着煤粉射流的边界形成一个局部的回流，卷吸高温烟气形成稳定的着火区域，保证了煤粉及时着火。外二次风由调风器外套筒和调风器内套筒构成的外二次风通道进入燃烧器。外二次风调节机构包括两组叶片，第一组是布置在通道前端的固定叶片，主要是使空气沿外二次风通道周向均匀分布；第二组是轴向可调节叶片，主要是使二次风产生强烈的旋流并均匀地混入火焰中，

12、它同样是由16个轴向叶片组成，传动机构与内调风叶片相同，外调风叶片的最大开度为80°（与燃烧器轴线夹角成10°），最小开度为40°（与燃烧器轴向夹角50°）。调风套筒、调风盘以及内外二次风可调轴向叶片的最佳位置设定是在燃烧器的冷态和热态调试期间反复调整后确定的。调风器的各项设定位置应标记在调节手柄上以供运行时参考。调试前燃烧器调风机构的推荐位置如下：调风套筒开度约80%；调风盘开度50%；内二次风轴向叶片开度45°(与燃烧器轴线夹角成45°)；外二次风轴向叶片开度60°(与燃烧器轴线夹角成30°)。在最佳运行位置确

13、定后，运行期间，如煤质变化不太大时，除调风套筒外，燃烧器的调节机构均不需进行调节。众所周知，风煤分配的均匀性无论对提高燃烧效率、防止结渣和高温腐蚀还是减少NOx的生成都有重要意义。浓缩型EI-XCL燃烧器采用了控风和测风装置，以维持运行中各燃烧器之间风量的平衡以及单只燃烧器内、外二次风风量的合理分配。每个燃烧器都设有两个测风装置，分别位于内、外二次风通道的入口处，它是一个环形毕托管，由独立的两个母管连着六根径向布置的测量管组成。该装置用于调试时调平各燃烧器间的空气流量以及内、外二次风风量的配比。用户应在每个燃烧器上安装两只差压计，分别与内外两个测风装置的母管相连。注：毕托管的作用为：1. 作为

14、锅炉运行前各燃烧器调平的参考值2. 获得燃烧器调节机构的调节特性。毕托管测得的压差为相对值，仅要求显示，不供自控系统使用。在每个燃烧器的调风套筒上装设了电动执行机构，可以进行远程控制。对于每台燃烧器而言，一般情况下，锅炉运行时燃烧器的调风套筒位置有三个，分别如下：A停用时的最小冷却风位置；B运行时的平衡位置；C点火位置。注：由于风箱内沿宽度方向的静压分布不可能均匀，各燃烧器调风套筒的三个位置有可能彼此不同，具体位置应在锅炉空气动力场试验阶段确定。当同一台磨的燃烧器停用或重新投入运行时，其二次风量减少到冷却位置或恢复到原有平衡位置。该操作由DCS系统控制调风套筒执行机构完成。本燃烧器的结构设计在

15、防磨及耐高温方面给予了充分的考虑。燃烧器的入口弯头及煤粉浓缩装置内衬有68mm厚的含95%Al2O3的陶瓷。为保证陶瓷粘贴的可靠性，在磨损性较强的区域采用了机械固定与粘结剂粘结相结合的方法。燃烧器出口暴露于高温辐射区域的零件均采用耐热钢制成，其中内、外调风套筒是由1Cr20Ni14Si2制成；煤粉喷口由ZG8Cr26Ni4Mn3N高铬优质耐热铸钢制成；所有可调叶片均由耐热钢1Cr20Ni14Si2制成。燃烧器的荷重支承在大风箱内的燃烧器支撑架上，支撑架的一端与水冷壁相焊，另一端与大风箱的板壁相焊，其全部荷重通过大风箱传递到水冷壁上。燃烧器可以随水冷壁一起膨胀。燃烧器的膨胀量详见锅炉膨胀系统图。

16、在燃烧器盖板上装有窥视孔装置、火焰检测器、高能点火装置和油枪以及内二次风调风盘和内外二次风轴向叶片的驱动装置。2. 乏气管从燃烧器煤粉浓缩装置分离出来的淡相风粉混合气流经乏气管(450×10)送入炉膛。每台锅炉共24个乏气喷口，前后墙各12个，布置在燃烧器的下部，与燃烧器一一对应。乏气喷口由ZG8Cr26Ni4Mn3N材质制成，外侧装有冷却风套管，喷口允许30mm的膨胀滑动。在乏气管路上设有气动快关门，该风门的运行控制方式同磨煤机出口气动快关门。当某个燃烧器需要停运时，需将该燃烧器对应的乏气管道上气动快关门关闭。3. 分级风管每个燃烧器下部均设有分级风管，风门为电动风门；同时在分级风

17、标高靠近锅炉两侧墙位置各增设一个分级风风管，风门为手动风门，该风门调整后，不随燃烧器投停变化。每台锅炉共有28个560×10的分级风管，前后墙各14个，分级风从风箱底部引出，与水平方向成35°（边分级风为10°）倾角引入炉膛。与燃烧器对应的分级风管风门为电动风门，该风门设有运行位和冷却位，当对应的燃烧器运行时，该风门为全开位，当对应的燃烧器停运时，该风门为冷却位，由于分级风的设计风速较高，入炉倾斜角度选取合理，因此分级风同时有利于下冲煤粉的托起，并控制火焰形状，其主要作用是补充燃尽所需的二次风，增强煤粉的后期混合。边上分级风主要是在锅炉炉膛两侧形成富氧区，有利于减

18、轻炉膛结焦。4. 风箱及二次风控制本锅炉采用开式大风箱，在锅炉的前、后拱各有一个7.9×32.82×6.6m（高×宽×深）的开式大风箱，风箱中部设有隔板将二次风和分级风隔开。采用开式大风箱可使风量的调节满足最佳燃烧的要求，每个燃烧器的供风量与进入燃烧器的煤粉量相适应。二次风和分级风风量分别是由大风箱两侧风道上的二次风挡板和分级风挡板来控制的，挡板前需设测风装置，以精确地测定进入燃烧器和分级风的风量。大风箱入口处的二次风挡板和分级风挡板一方面用于控制进入燃烧器二次风和分级风的风量，另一方面用于控制分级风风量比例（即拱上风和拱下风的比例）。二次风、分级风挡板

19、用电动执行机构及测速装置等本公司不供。5. 高能点火装置每只燃烧器均配备一套高能点火装置，可对各燃烧器实现自动点火。高能点火装置由点火激励器、点火杆、点火电缆、半导体火花塞、点火油枪及组合式推进装置等组成。推进装置可分别带动点火杆和点火油枪实现进退动作。每套高能点火装置上均装有一支点火油枪，可用来点火、暖炉、升压及引燃和稳燃所属的煤粉燃烧器。油喷嘴采用简单机械雾化方式， 24支油枪的总出力按锅炉BMCR所需热量的30%设计。高能点火装置技术数据详见厂家说明书。锅炉点火过程按程控要求进行。油枪出力：出力油压恩氏粘度Kg/hMPaoE18002.53.0<36. 炉前油系统 本工程炉前油系统

20、是按锅炉BMCR所需热量的30%设计的，在进油管路上设有燃油快关阀、质量流量计等；回油管路上设有回油快关阀、回油调节阀等。燃油压力调节是通过调节进油调节阀的开度来实现的。每个油枪均设有油角阀和吹扫阀，油角阀和吹扫阀均为气动球阀。有关点火条件、泄漏试验等控制要求参考鲤鱼江锅炉燃烧控制要求。7. 贴壁风箱锅炉侧墙设置了贴壁风箱(图4-2)，从设计院总二次风道引入的二次风通过贴壁风道（现场工地对接）进入贴壁风风箱，并以风墙的形式进入炉膛，从而防止炉膛高温区域的结焦和高温温腐蚀。贴壁风的风量由安装在风道上的手动风门控制，并设有操作平台。贴壁风约占总空气量的1.0%。8. 火检要求每只燃烧器均设有火检孔

21、，本公司推荐火检采用带光纤且具有模糊识别能力的智能型火焰检测器（本公司仅负责开孔），要求对油燃烧器、煤燃烧器实行“一对一”的火焰监视，并且避免“偷看”或误判问题的出现。三、 控制与操作：燃烧器控制系统的设计应使所有风量和煤粉量都能自动控制，详见鲤鱼江锅炉燃烧控制要求。燃烧系统上所有设备，如燃烧器、油枪、阀门、二次风系统，应经过彻底检查，以确认它们装配合适，符合图纸要求并处于可用状态。所有测风装置，应经过标定并作好“压差流量”曲线，以便控制系统使用。各调节控制用的阀门、挡板的实际位置和指示位置应正确吻合。1. 燃烧器点火前应检查：A. 点火前燃烧器的各个调节机构应置于已经设定好的最佳运行位置上，

22、在其行程范围内应操作灵活，不得有卡死现象（如外二次风调节装置的轴向叶片不与油枪和火检探头相碰）。B. 用户应在每台燃烧器的一次风喷口外壁及外套筒前端筒壁上安装热电偶，其详细位置见图4-3。引线由盖板引出，用来测量锅炉运行中停运燃烧器的金属温度，防止过热。一次风喷口及内外二次风套筒壁温不得超过800，一般来说，停运的燃烧器需要约2030%的二次风量作为冷却风，应根据实际情况适当调整。C. 高能点火装置电路要处于良好状态，打火自如，油枪不能堵塞，油路不能泄漏，推进装置进退灵活，火焰检测器要反应正确、灵敏。无论在哪一组燃烧器上，同组的点火装置都能同时动作点火。燃烧器点火及停用前，点火杆及油枪要预先伸

23、入燃烧器，点着并烧尽煤粉。紧急停炉不要投入油枪。关闭油枪的初期，油枪中有可能存在尚未燃尽的燃油，在进行油枪残油吹扫的同时仍需要投入点火器。为了使高能点火器顺利地投入运行，必须注意下列各点：1). 供给油喷嘴的油压应满足要求，以保证燃油的雾化粒度，便于电火花点燃油雾。2). 必须有合适的二次风量（风速）和正确的雾化扩展角。油枪由炉膛安全保护监测系统进行控制，它应向油枪提供正确的工作程序（油枪进退、阀门开启和关闭等），监视工况包括油压，油量，油枪和阀门位置等。升炉前，炉膛至少吹扫5分钟，检查风机与调节挡板位置，以确认在全行程范围内动作准确。确保高能点火器正确运行，只能用一个高能电火花点火器点燃一支

24、油枪，决不允许用已点燃的油枪去引燃另一支油枪。当油枪投入运行时，油枪着火后，点火杆应立即退回。油枪停投断油后，应立即吹扫油管路，吹扫完毕后，再退出油枪，倘若关闭吹扫阀门前火焰检测器指示油枪有火焰，应继续吹扫油枪管路。D. 磨煤机出口的隔断阀在磨煤机启动前应关闭。2. 浓缩型EI-XCL燃烧器的运行和操作燃烧器的给粉量，由磨煤机的出力决定，操作者可根据燃烧器的负荷要求来调整给煤机的输煤量和一次风量。磨煤机出口处的隔断阀和乏气管路上的气动快关阀在燃烧器运行时须全开，停运时要全关，不能用此隔断阀来调整煤粉量。磨煤机出口风温应控制在120，煤粉的细度应满足设计要求，即R906，否则将影响锅炉的效率。煤

25、粉管道中的一次风份额一般控制在18 %左右。过多的一次风将影响煤粉的细度和燃烧稳定性，并增加磨损。过少的一次风量将引起堵磨，煤粉在管中的沉降及堵管。当锅炉负荷变化而需要投运或停运燃烧器时，应将风箱中同一台磨煤机所带的燃烧器同时投入运行或停运。不论磨煤机的负荷有多么低，煤粉管道中的输粉速度都应大于18m/s。在锅炉运行时，应将内、外二次风轴向叶片及调风盘调整到最佳位置，在此后运行中一般不要改变已经调好的位置。当锅炉负荷变动时，对二次风量的调节，应通过调节二次风总风道上的二次风调节挡板的开度来实现。在运行过程中风量的调节除随负荷变化外，还应参照排烟中的O2含量。在给煤量投入自动控制前，首先要使二次

26、风投入自动控制。机组启动时，燃烧器所有调风机构及大风箱入口处风道上的挡板，均应位于正常燃烧时的位置，从而保证炉膛内为富氧气氛。但在某些情况下，上述操作方式会导致运行燃烧器缺少二次风，此时，那些未投入运行的燃烧器的调风套筒应关小到冷却位置。一般说来，负荷<25%时，停用燃烧器的调风套筒多数应开启到运行位置，当负荷>25%时，对停用的燃烧器，其相应的调风套筒多数应关至冷却位置。一般说来调风套筒的冷却位置由装在该燃烧器上的热电偶反馈的温度来确定。在磨煤机投、停切换时，为防止磨煤机停运时造成积粉，应及时开启停运磨煤机的吹扫风或旁路风对停运的燃烧器进行吹扫，以保证设备的安全运行。除煤粉浓度对

27、着火及燃烧稳定有很大影响外，内、外调风器的开启位置也是很重要的，它决定了燃烧器二次风的阻力及二次风的旋流强度，因此也影响到煤粉气流的着火与稳燃。无论燃烧器是否投入运行或燃烧器负荷是高是低，已经调整好的燃烧器的调风盘及轴向叶片开度一般不再改变。二次风量由大风箱入口风道上的调节挡板调节。请注意，虽然各燃烧器二次风调风套筒的开度可以略有不同，但所有燃烧器的调风盘及内外二次风轴向叶片的位置都应调至相同的位置，这样可使进入到各燃烧器的二次风量大致相同。四、 维护与检修：² 应经常检查和维护以下部位：A. 高能点火装置的电气部分及推进器，每班要试动作一次。活塞杆，限位开关等处每班擦净，油喷嘴及点火杆火花塞每月至少抽出检查一次。B. 燃烧器易磨损部分的磨损程度随锅炉负荷及煤含灰量和运行时间的长短而异。入口弯头、一次风道及喷口等部位，每次小修及大修均要检查，并对所有检查作好记录。应特别注意是否由于易磨损部位的损坏（磨破）引起煤粉逸漏到风箱内。如未能及时发现这些磨破的部位就会导致大风箱内着火。C. 燃烧器内部部件损坏后，需要停炉后进入大风箱维修。如要抽