一种电站锅炉燃烧器三次风优化布置的方法与流程

1.本发明涉及发电设备技术领域，具体为一种燃烧器三次风优化布置方法，实现降低锅炉炉膛出口no
x
浓度，同时避免锅炉结焦和再热汽温降低。


背景技术：

2.采用中储式制粉系统的锅炉通常炉膛出口no
x
浓度较高，减排压力大，三次风量偏大导致还原区过量空气系数偏高，是造成no
x
浓度高的原因之一。因此，部分改造采用将部分三次风下移至主燃烧器区域，能降低炉膛出口nox浓度，减排效果较好，但由于三次风温度低、密度大，下移三次风动量大，对邻角下游的一次风冲击较大，容易使邻角下游的一次风产生偏转而刷墙、一次风切圆增大、贴壁风速增大，进而造成炉膛结渣。此外，三次风下移后燃烧中心下移，引起炉膛出口温度降低，易造成再热汽温偏低。以某电厂两台320mw机组为例，采用三次风下移改造后均出现严重结焦，且再热汽温偏低10℃以上，机组安全性、经济性明显降低。因此，其改进和创新势在必行。


技术实现要素：

3.针对上述情况，为克服现有技术之不足，本发明之目的就是提供一种电站锅炉燃烧器三次风优化布置的方法，重新布置三次风位置，实现三次风量的优化分配，提供三次风喷口参数的计算方法，以实现降低锅炉出口no
x
浓度且避免锅炉结焦和再热汽温降低。
4.本发明解决的技术方案是：
5.一种电站锅炉燃烧器三次风优化布置的方法，包括中储式制粉系统的电站锅炉，其燃烧器区域自上至下依次为燃尽风、还原区、主燃烧器，三次风为两层，布置于主燃烧器最上部，对三次风优化布置的方法为：选择上层三次风，将其中一组对角2根三次风管分为4根支管下移至主燃烧器某二次风喷口，另一组对角2根三次风管分为4根支管上移至燃尽风区域，具体包括以下步骤：
6.步骤一、确定三次风上移喷口位置
7.三次风上移喷口位于最下层燃尽风喷口下部，并和最下层燃尽风喷口相邻，三次风上移喷口上沿与最下层燃尽风喷口下沿间距和原主燃烧器各喷口间距保持一致；
8.步骤二、确定三次风上移喷口参数
9.1、确定机组常用负荷段；
10.2、计算机组常用负荷段高、低负荷燃尽风喷口动量mv
sofa,h
、mv
sofa,l
，其中，其中，m为喷口气流单位时间质量，v
sofa,h
为高负荷燃尽风喷口气流速度，v
sofa,l
为低负荷燃尽风喷口气流速度，此处将mv视作整体，mv
sofa,h
为高负荷燃尽风喷口气流动量，mv
sofa,l
为低负荷燃尽风喷口气流动量；
11.3、计算单只上移三次风喷口气流质量流量m1、体积流量q1；
12.通过试验测试或磨煤机热力计算说明书可获得改造前单只三次风喷口气流质量流量m、体积流量q，则单只上移三次风喷口质量m1＝m/2、体积流量q1＝q/2；
13.4、依据上移三次风喷口单位时间气流动量和高、低负荷燃尽风喷口气流动量均值相等求取上移三次风喷口面积a1，即m1×
q1/a1＝(mvsofa,h mvsofa,l)/2；
14.机组不同负荷燃尽风量不同，高负荷燃尽风动量大，低负荷动量小，而三次风动量和负荷无关，动量接近常数，确定常用负荷段分别计算高、低负荷燃尽风喷口气流动量(步骤二2)，令上移三次喷口气流动量和高、低负荷燃尽风喷口气流动量均值相等(步骤二4)，避免不同负荷上移三次风喷口气流动量和燃尽风相差较大造成的气流冲击，防止燃尽风区域结焦；
15.5、上移三次风喷口宽度保持和燃尽风喷口宽度l1一致，计算上移三次风喷口高度h1＝a1/l1；从而得到上移三次风喷口尺寸，布置时，上移三次风喷口中心和原主燃烧器各喷口中心在同一竖直线上；
16.步骤三、确定三次风下移喷口位置
17.1、量取三次风喷口上移高度方向距离为h，量取位置均为各喷口中心位置；
18.2、量取主燃烧器各二次风喷口至原上层三次风沿高度方向的距离，选择其中与h差值绝对值最小的喷口为下移三次风位置，同时原二次风喷口内部管路封堵；
19.步骤四、确定三次风下移喷口参数
20.1、计算一次风喷口动量mv
一次风
；
21.2、计算单只下移三次风喷口质量m2、体积流量q2；
22.同步骤二，通过试验测试或磨煤机热力计算说明书可获得改造前单只三次风喷口气流质量流量m、体积流量q，则单只上移三次风喷口质量m2＝m/2、体积流量q2＝q/2。此专利m1＝m2、体积流量q1＝q2；
23.3、依据下移三次风喷口单位时间气流动量和下游相邻一次风喷口动量相等原则求取下移三次风喷口面积a2，即m2×
q2/a2＝mv
一次风
；
24.4、下移三次风喷口高度受空间限制，即为原二次风喷口高度h2，计算喷口宽度l2＝a2/h2，下移三次风喷口中心和原位置二次风喷口中心重合。
25.本发明重新布置三次风位置，实现三次风量的优化分配，提供三次风喷口参数的计算方法，降低锅炉出口no
x
浓度且避免锅炉结焦和再热汽温降低。与现有技术相比，本发明具有以下优点：
26.1、选择上层三次风：移除上层三次风相比移除下层还原区更长，更有利于nox还原，减少nox生成。三次风管由2根变为4根：降低单根三次风管风量，减小改造后三次风喷口动量及对下游喷口气流的冲击，防止改造喷口下游切圆变大，降低结焦风险。三次风上移至燃尽风：1抵消下移三次风导致的炉膛火焰中心下降作用，避免炉膛出口烟温降低，再热汽温下降。2进一步降低还原区过量空气系数，利于降低nox。
27.2、上移三次风位于燃尽风下部且和燃尽风相邻，保证上移的三次风煤粉有充足氧量和时间燃尽，防止飞灰含碳量升高。
28.3、保持上移三次风和高、低负荷燃尽风喷口动量均值相等，避免不同负荷上移三次风喷口气流动量和燃尽风相差较大造成的气流冲击，防止燃尽风区域结焦。
29.4、三次风下移距离和上移距离相近，可保持原设计炉内热负荷无明显降低或升高，维持炉膛出口烟温稳定，防止再热汽温降低。
30.5、不同负荷一次风动量相近，通过改变三次风喷口面积保持下移三次风和相邻下
游一次风喷口动量相等，避免三次风动量过大对一次风喷口气流冲击，造成改造喷口下游一次风切圆变大，防止燃烧器区域结焦。
附图说明
31.图1为本发明实施例改造示意图，其中，其中sofa1/2/3为燃尽风，其余喷口为主燃烧器，燃尽风和主燃烧器之间为还原区。主燃烧器最上两层分别为：上层三次风、下层三次风；a/b/c/d/e一次风均为一次风燃烧器喷口，其余为二次风喷口。
具体实施方式
32.以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
33.实施例：
34.如图1所示，对某320mw电站机组锅炉燃烧器通过本发明方法进行三次风优化布置改造。选择上层三次风将其中一组对角2根三次风管分为4根支管下移至主燃烧器某二次风喷口，另一组对角2根三次风管分为4根支管上移至燃尽风区域。
35.步骤一、确定三次风上移喷口位置
36.确定三次风上移位置为最下层燃尽风喷口下部，并和最下层燃尽风喷口相邻，三次风上移喷口上沿与最下层燃尽风喷口下沿间距和原燃烧器各喷口间距保持一致。
37.步骤二、确定三次风上移喷口参数
38.1、确定机组常用负荷段为50％～100％ecr；
39.2、计算50％ecr工况单位时间(秒)单支燃尽风喷口动量mv
sofa,h
＝248kgm/s、mv
sofa,l
＝121kgm/s；
40.3、单只上移三次风喷口质量、体积流量分别为5.17kg/s、4.86m3/s；
41.4、依据上移三次风喷口动量和高、低负荷燃尽风喷口动量均值相等求取上移三次风喷口面积a1，即5.17
×
4.86/a1＝(248 121)/2，得a1＝0.14m2；5上移三次风喷口宽度保持和燃尽风喷口宽度l1一致，l1＝0.60m，计算高度h1＝a1/l1＝0.23m；从而得到上移三次风喷口尺寸，同时上移三次风喷口中心和原燃烧器各喷口中心在同一竖直线上。
42.步骤三、确定三次风下移喷口位置
43.量取三次风上移距离为4.2m，则各二次风喷口中心距离原上层三次风喷口中心距离和4.2m差值的绝对值最小的喷口为cd2二次风喷口，封堵cd2二次风喷口内部管路，三次风下移至此。
44.步骤四、确定三次风下移喷口参数
45.1、计算一次风喷口动量mv
一次风
＝107kgm/s；
46.2、单只下移三次风喷口质量、体积流量分别为5.17kg/s、4.86m3/s；
47.3、依据下移三次风喷口动量和下游临近一次风喷口动量相等原则求取下移三次风喷口面积a2，即5.17
×
4.86/a2＝107，得a2＝0.24m2；
48.4、下移三次风喷口高度受空间限制为原二次风喷口高度h2＝0.24m，计算喷口宽度l2＝a2/h2＝0.98m；下移三次风喷口中心和原位置二次风喷口中心重合。
49.实施例改造效果：
50.1、改造前炉膛出口nox浓度为650mg/nm3，浓度偏高。
51.2、仅进行三次风下移改造：仅将上层三次风整体下移至炉膛中部，改造后炉膛出口nox浓度由650mg/nm3降低至530mg/nm3，nox减排效果较好，但三次风下移喷口下游一次风实际切圆偏大25％，贴壁风速平均值为9m/s，炉膛严重结焦，再热汽温由原540℃降低至530℃，机组安全性、经济性均明显降低。
52.3、采用本专利进行三次风改造：改造后各层三次上移、下移喷口附近实际切圆大小均无明显变化，炉膛贴壁风速均小于5m/s，无明显结焦风险，锅炉运行一年未发生结焦事故。炉膛出口nox降低至510mg/nm3，nox降低幅度为140mg/nm3。再热汽温恢复至540℃。改造后nox减排效果显著，且同时避免了锅炉结焦和再热汽温降低，未影响机组安全性、经济性。