锅炉运行试题「锅炉吹灰器」

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1.1 省煤器

1.1.1 概述

在锅炉尾部烟道的最后，烟气温度仍有400℃左右，为了最大限度地利用烟气热量，大型锅炉在尾部烟道都布置一些低温受热面，通常包括省煤器和空预器。省煤器的作用就是让给水在进入锅炉前，利用烟气的热量对之进行加热，同时降低排烟温度，提高锅炉效率，节约燃料耗量。省煤器的另一作用在于给水流入蒸发受热面前，先被省煤器加热，这样就降低了炉膛内传热的不可逆热损失，提高了经济性，同时减少了水在蒸发受热面的吸热量。因此采用省煤器可以取代部分蒸发受热面。也就是以管径较小、管壁较薄、传热温差较大、价格较低的省煤器来代替部分造价较高的蒸发受热面。因此，省煤器的作用不仅是省煤，实际上已成为现代锅炉中不可缺少的一个组成部件。

省煤器按布置方式可分为错列布置和顺列布置。错列布置结构紧凑，传热系数较大，但加大了管子的磨损。顺列布置则可以减轻省煤器磨损，且易于清灰。大型锅炉一般采用纵向鳍片管、螺旋型鳍片管和整焊膜式受热面制造省煤器，以增大烟气侧的换热面积，节约金属耗量，降低管组高度和减小烟气侧阻力，并可减轻省煤器磨损。

1.1.2 结构特点

本锅炉省煤器布置于后烟井前后烟道的下部，顺列布置，以逆流方式与烟气进行换热。省煤器管束采用φ51×6mm、材料为SA－210C的光管，外加H型鳍片（如图3－1）。省煤器鳍片管的采用可以增大烟气侧的换热面积，提高换热效果，使得大管径和顺列布置的采用得以实现，对减轻省煤器的磨损有较好的效果。

图3－1 鳍片管省煤器

给水经省煤器的入口汇集集箱分别供至前后的省煤器入口集箱。省煤器管组横向节距为115mm，共190排。省煤器向上形成共4排吊挂管，用于吊挂尾部烟道中的水平过热器和水平再热器（前后烟道内各两排），吊挂管的规格为φ51×9mm、材料为SA－213T12。吊挂管的4只出口集箱两端与两根下降管相连，下降管将水供至水冷壁下集箱。

为防止飞灰颗粒磨损，省煤器管束与四周墙壁间装设防止烟气偏流的阻流板，管束上设有可靠的防磨装置，即在边缘管处加防磨盖板（如图3－2）。在吹灰器有效范围内，省煤器设有防磨护板，以防止吹坏管子。

图3－2 省煤器防磨设施

省煤器入口有取样点，并有其相应的接管座及一次门。省煤器能自疏水，进口联箱上装有疏水、锅炉充水和酸洗的接管座，并带有相应的阀门。省煤器在最高点设置排放空气的接管座和阀门。

1.1.3 省煤器积灰与磨损

1）省煤器积灰

进入省煤器区域的烟气已没有熔化的飞灰，碱金属（钠、钾）氧化物蒸汽的凝结也已结束，所以省煤器的积灰，容易用吹灰方法消除。

进入省煤器区域的飞灰，具有不同的颗粒尺寸，属于宽筛分组成，一般都小于200μm，大多数为10～20μm。当携带飞灰的烟气横向冲刷蛇形管时，在管子的背风面形成涡流区，较大颗粒飞灰由于惯性大不易被卷进去，而小于30μm的小颗粒跟随气流卷入涡流区，在管壁上沉积下来，形成楔形积灰。

省煤器受热面积灰后，使传热恶化，排烟温度升高，降低锅炉效率，积灰可能使烟道堵塞，轻则使流动阻力增加、降低出力，严重时可能被迫停炉清灰。锅炉运行时，为防止或减轻积灰的影响，除保证烟气速度不能过低外，至关重要的是及时合理地进行吹灰，这是防止积灰行之有效的方法。确定合理的吹灰间隔时间和一次吹灰的持续时间尤为重要。

2）省煤器磨损

进入尾部烟道已硬化的大量飞灰，随烟气冲击受热面时，会对管壁表面产生磨损作用，管子变薄，强度下降，造成管子损坏。特别是省煤器，灰粒较硬，更易发生磨损。这种由于飞灰磨损而造成的省煤器管排损坏，最主要的表现特征就是省煤器的爆管。

含有硬粒飞灰的烟气相对于管壁流动，对管壁产生磨损称为冲击磨损，亦称冲蚀。冲蚀有撞击磨损和冲击磨损两种。

撞击磨损是指灰粒相对于管壁表面的冲击角较大，或接近于垂直，以一定的流动速度撞击管壁表面，使管壁表面产生微小的塑性变形或显微裂纹。在大量灰粒长期反复的撞击下，逐渐使塑性变形层整片脱落而形成磨损。

冲刷磨损是灰粒相对管壁表面的冲击角较小，甚至接近平行。如果管壁经受不起灰粒锲入冲击和表面磨擦的综合切削作用，就会使金属颗粒脱离母体而流失。在大量飞灰长期反复作用下，管壁表面将产生磨损。

省煤器磨损，一般都是撞击磨损和冲刷磨损综合作用的结果。显然，烟气的流速越高，灰粒的质量越大，灰粒的硬度越大，灰粒的锐角越多，飞灰浓度越大，对受热面管子的磨损作用越强烈。在省煤器中局部烟气流速和飞灰浓度偏高的情况下，这种磨损是难以避免的。本锅炉采用较大节距顺列布置对减轻磨损是有利的。同时加装了烟气阻流板和防磨套管，以避免或减轻磨损的影响。

1.2 炉膛与水冷壁

1.2.1 概述

炉膛是锅炉中组织燃料燃烧的空间，也称燃烧室。是锅炉燃烧设备的重要组成部分。炉膛除了要把燃料的化学能转变成燃烧产物的热能外，还承担着组织炉膛换热的任务，因此它的结构应能保证燃料燃尽，并使烟气在炉膛出口处已被冷却到使其后面的对流受热面安全工作所允许的温度。

水冷壁是敷设在炉膛四周由多根并联管组成的蒸发受热面。其主要作用是：吸收炉膛中高温火焰及炉烟的辐射热量，使水冷壁内的水汽化，产生饱和水蒸汽；降低高温对炉墙的破坏作用，保护炉墙；强化传热，减少锅炉受热面面积，节省金属耗量；有效防止炉壁结渣；悬吊炉墙。直流锅炉水冷壁中工质的流动为强制流动，管屏的布置较为自由，最基本的有螺旋管圈、垂直上升管屏和回带管屏三种型式。

1.2.2 对锅炉炉膛和水冷壁的设计要求

1）点火方便、燃烧稳定安全。

2）针对本锅炉设计煤种及校核煤种灰熔点低且易于结渣的特点，采取有效措施防止炉膛结焦。

3）保证燃烧室空气动力场良好，出口温度场均匀，炉膛出口水平烟道两侧对称点间的烟温偏差不超过50℃。

4）受热面不产生高温腐蚀。

5）炉膛出口烟温，无论在燃用设计煤种还是在燃用校核煤种时，炉膛出口以后的受热面不结渣、不积灰。炉膛出口烟气温度低于1005℃。

6）炉膛水冷壁管、管屏、过热器和再热器的任何部位都不直接受到火焰的冲刷。

7）炉膛布置的吹灰器能随炉体膨胀。

1.2.3 炉膛几何特性

炉膛几何特性主要指的是炉膛的宽度、深度、高度和几何形状，它们都与炉膛的主要热力特性有关。炉膛几何特性是影响炉膛能否满足设计要求的重要因素之一。

本锅炉炉膛几何形状如图3－3所示，炉膛截面是一个宽深比为1.42：1的矩形，炉膛宽度22.187m，深度15.632m。锅炉顶棚管中心线标高63.844m，炉膛截面积346.8m2，炉膛体积17421m3。在炉膛底部标高15.344m处前后墙向炉内倾斜55°角形成冷灰斗，冷灰斗下缘开口截面（深×宽）为1400×22187mm。本锅炉折焰角位于后墙标高46.688m处，其高度为3725mm，深度为3442mm。折焰角的作用：一是延长烟气流程，改善烟气的充满度，加强烟气的扰动与混合；二是减轻炉膛出口处受热面的冲刷；三是增加了水平烟道的长度，有利于过热器和再热器的布置和运行。

1.2.4 炉膛热负荷

炉膛的主要热力特性就是燃料每小时输入炉膛的平均热量，或称炉膛热功率。

按计算方法，炉膛热负荷可分为以下几种，它们都是锅炉设计、运行中必须注意的主要热力参数。

1）炉膛容积热负荷

单位时间送入单位炉膛容积中的热量称为炉膛容积热负荷，用qv表示，单位为KW/m3或MW/m3。

qv值与烟气在炉内停留时间的倒数有关，qv的大小应既能保证联燃料的燃烧完全，又要满足烟气的冷却条件，即使烟气在炉膛内冷却到不使炉膛出口后的受热面结渣的程度。对于大容量锅炉应以烟气冷却条件来选用qv，使烟气能充分冷却到合适的炉膛出口烟温。

2）炉膛截面热负荷

单位时间送入单位炉膛截面中的热量称为炉膛截面热负荷，用qa表示，单位为KW/m2或MW/m2。

qa是炉膛的重要计算特性，它反应了燃烧器区域的温度水平。如果qa过高，说明炉膛截面过小，在燃烧器区域燃料燃烧放出的大量热量没有足够的水冷壁受热面来吸收，就会使燃烧器区域的局部温度过高，引起燃烧器区域的结渣。还有可能使水冷壁发生膜态沸腾，使水冷壁管过热烧坏。

3）燃烧器区域壁面热负荷

按照燃烧器区域炉膛单位炉壁面积折算，单位时间送入炉膛的热量称为燃烧器区域壁面热负荷，用qr表示，单位为KW/m2或MW/m2。

qr与炉膛截面热负荷qa一样，反映了燃烧器区域的温度水平。但qr还能反映火焰的分散和集中情况。qr愈大，说明火焰愈集中，燃烧器区域的温度水平就愈高，这对燃料的稳定着火有利，但却容易造成燃烧区域的壁面结渣。

4）炉膛辐射受热面热负荷

炉膛单位辐射受热面在单位时间吸收的热量称为炉膛辐射受热面热负荷，也称辐射受热面热流密度，用qf表示，单位为KW/m2或MW/m2。

qf愈高，表明单位辐射受热面所吸收的热量愈大，说明炉内烟气温度水平愈高。qf如果过大，就会造成水冷壁结渣。此外，qf的数值也是判断膜态沸腾是否会发生的主要指标之一。

本锅炉炉膛和水冷壁设计数据

炉膛断面（炉宽´炉深） 22187×15632 mm´mm

炉膛容积 17421 m3

炉膛水冷壁面积 4260 m2

上排一次风中心线到屏底距离 18.1 m

炉膛容积热负荷 85.4 kW/m3

炉膛截面热负荷 4.29 MW/m2

燃烧器区域壁面热负荷 1.524 MW/m2

炉膛有效投影辐射受热面热负荷 175 kW/m2

炉膛出口烟气温度 1005 °C

屏式过热器底部烟气温度 1414 °C

注：

1）炉膛出口断面的定义：沿烟气行程遇到的管间净距离平均≤457mm的受热面第一排管子中心线构成的断面，由于本工程锅炉上炉膛的屏式过热器和末级过热器的节距均大于457mm，故将后水冷壁吊挂管中心线定义为炉膛出口断面。

2）炉膛容积的定义：以冷灰斗底部有效容积上半部高度到炉膛出口断面的容积。

3）热负荷值根据炉膛净输入热量计算。炉膛净输入热量是锅炉在相应负荷下的计算燃煤量（即考虑q4损失后的燃煤量）与燃料低位发热量的乘积。

4）燃烧器区域的选取为：燃烧器上下煤粉喷口中心线之间的垂直距离外加3m所包围的炉墙壁面积。

炉膛几何简图如下

图3－3 炉膛结构示意图

1.2.5 水冷壁结构

我公司锅炉炉膛水冷壁采用焊接膜式壁，炉膛断面尺寸为22187mm×15632mm。冷灰斗及炉膛下部水冷壁采用螺旋管圈（如图3－4），炉膛上部采用垂直管屏。

图3－4 水冷壁展开图

水冷壁由灰斗部分开始，冷灰斗部分的水冷壁由外径为φ219mm、材料为SA－106C的水冷壁下集箱引出的436根直径φ38mm、壁厚为6.5mm、材料为SA－213T12、节距为53mm的管子组成的管带围绕成。经过灰斗拐点后，管带以17.893°的倾角继续盘旋上升。螺旋管圈水冷壁在标高43.61m处通过直径为φ219mm、材料为SA－335 P12的中间集箱转换成垂直管屏（如图3－5），垂直管屏由1312根φ31.8mm、材料为SA－213 T12、节距为57.5mm的管子组成，垂直管屏（包括后水冷壁吊挂管）出口集箱的36根引出管与2根下降管相连，下降管分别连接折焰角入口集箱和水平烟道侧墙的下部入口集箱。折焰角由384根φ44.5×6、节距为57.5mm的管子组成，其穿过后水冷壁形成水平烟道底包墙，然后形成4排水平烟道管束与出口集箱相连。水平烟道侧墙由78根φ44.5×6mm的管子组成，其出口集箱与烟道管束共引出24根φ168mm的连接管与4只启动分离器相连，汽水混合物在其中分离。下表是水冷壁管子、集箱的规格和管材。

表3－1 水冷壁技术规范

图3－5 中间混合集箱角部结构

在任何工况下（尤其是低负荷及启动工况），水冷壁内有足够的质量流速，保证水冷壁水动力稳定和传热不发生恶化，防止发生在亚临界压力下的偏离核态沸腾和超临界压力的类膜态沸腾现象。锅炉最低直流负荷为35％BMCR。

为监视蒸发受热面出口金属温度，在水冷壁上装有足够数量的测温装置。具体数量如下：水冷壁中间混合集箱上装设150个测点，分离器装设8个测点，分离器出口蒸汽导管上装设8个测点。

锅炉膨胀中心以密封罩壳顶部、后水冷壁中心线前1m的锅炉中心线处为原点，通过水平和垂直方向的导向与约束，实现三维膨胀，防止炉顶、炉墙开裂和受热面变形。并在需要监视膨胀的位置合理布置膨胀指示器。

水冷壁上设置有必要的观测孔、热工测量孔、人孔、吹灰器孔以及相应的平台。水冷壁的放水点装在最低处，以保证水冷壁及其集箱内的水能放空。

1.2.6 水冷壁结构特点

螺旋管圈水冷壁的特点是可以通过选取螺旋管的倾角来改变管子节距，使其平行管的数量与炉膛周界无关，可以采用较少的管子而获得高的质量流速，从而避免传热恶化的发生和保证水动力的稳定性。此外，由于平行管圈盘绕炉膛四周上升，受热均匀，热偏差小。因而螺旋管圈水冷壁具有很好的变负荷性能，适合变压运行。

本锅炉采用下炉膛螺旋管圈水冷壁和上炉膛垂直管水冷壁的组合方式，一方面满足了变压运行性能的要求，另一方面可在水冷壁的顶部采用结构上成熟的悬吊结构（如图3－6）。

螺旋管圈与垂直管屏采用中间混合集箱的过渡形式。与分叉管方式相比，中间混合集箱更能保证汽水两相分配的均匀性，而且结构上不受螺旋管与垂直管转换比的限制。

图3－6 水冷壁悬吊结构

中间混合集箱布置在低负荷时螺旋管圈出口蒸汽干度在0.8以上的标高上，在这个蒸汽干度下中间混合集箱的汽水均匀分配已不成问题。在这个位置炉膛热负荷已明显降低，垂直管屏在较低的质量流速下能够得到可靠的冷却。

冷灰斗的吸热量约占炉膛总吸热量的10%左右，因此冷灰斗吸热不均引起的热偏差不可忽视。冷灰斗采用螺旋管圈时，出口工质几乎没有温度偏差，这是垂直管冷灰斗不可比拟的。

1.2.7 炉膛结渣

结渣是指炉内高温烟气夹带的熔融或部分熔融的粘性灰粒碰撞在炉墙或受热面上，粘结形成灰渣层。结渣是燃煤锅炉运行中较为普遍的现象，本炉的设计煤种为神府东胜煤，具有中偏高结渣的特性，校核煤种二具有较强的结渣特性，因此，本锅炉结渣的可能性是很大的。

结渣对锅炉运行的影响：

1）结渣引起蒸汽温度升高，甚至会招致汽水爆破。

2）结渣可能造成掉渣灭火、损坏受热面和造成人员伤害。

3）结渣会使锅炉出力下降，严重时被迫停炉。

4）受热面易发生高温腐蚀。

5）影响锅炉的经济性。

产生结渣的先决条件是呈熔融状态的颗粒与壁面的碰撞。炉内颗粒随气流运动，由炉内燃烧空气动力场决定气流向壁面的冲刷程度，决定灰粒与壁面碰撞的机率。此外较大尺寸的颗粒容易从转向气流中分离出来，与壁面碰撞，因此急剧的气流转向与粗的煤粉细度是容易导致结渣的。低的灰粒熔融温度和高的壁面温度使灰粒与壁面碰撞之际易呈熔融状态；粗的灰粒也因分离速度大，碰撞壁面前经历的分离时间短，冷却不易而呈熔融状态；不清洁的水冷壁，吸热能力弱，区域温度高，对灰粒的冷却能力弱，使灰粒在碰撞之际呈熔融状态。灰的熔融特性温度是与所处的环境气氛相关的，若氧化性气氛则熔融温度高，还原性气氛则低，因此炉内的过量空气系数也影响到炉内的结渣。所以结渣并不是单纯决定于煤灰特性的，而与许多因素密切相关，并通过灰粒的熔融特性温度与结渣倾向相联系。本锅炉设计煤种的结渣特性是已确定的，下面从锅炉设计和运行方面分析影响结渣的因素。

影响结渣的基本因素：

1）炉内的空气动力场，煤粉或灰的粒度和重度，这影响到烟气和灰粒在炉内的流动。

2）灰粒从烟气中分离出来与壁面的碰撞，既与煤粉细度，也与煤粉的选择性沉积相关。

3）煤的燃烧特性、锅炉负荷及炉内空气动力场所构成的炉内温度场以及煤灰的熔融特性，这影响到与壁面碰撞的灰粒是否呈熔融状态，并具有黏结的能力，这也与受热面的热负荷，受热面的清洁程度相联系的。

从运行的角度分析，主要因素有以下几点：

1）炉膛出口烟温。炉膛出口烟温在相当程度上表征着炉内的温度水平，或灰粒状态的条件，炉膛出口受热面的结渣倾向。因此燃用灰熔点低煤种的锅炉，其炉膛出口温度总是设计得偏低的。

2）锅炉负荷。锅炉负荷通过增大炉内燃料量和受热面的静热流而得到提高，前者燃料量表征炉内的整体温度水平，后者意味着受热面的外壁温度。因此锅炉负荷增加就意味着炉内结渣可能性的增大。如发现锅炉结渣现象剧增时的主要处理措施之一是降低锅炉负荷。

3）燃烧器上部的炉膛高度。从煤粉的燃烧过程来说，需要有一定的炉膛高度来满足燃烧过程或者说火焰长度的需要。炉内温度分布是与这一高度密切相关的，温度只有在燃烧基本结束后，才会较迅速下降，灰粒才有被冷却固化的可能，如果这一高度（最上层燃烧器到屏式过热器底部）较小，那么屏式过热器结渣可能性就会增大，甚至引起较严重的结渣。在锅炉设计中这一高度与燃用煤种特性及灰的熔融特性是相对应的。

4）炉壁热负荷和燃烧器区域热负荷。炉壁热负荷即投入炉内热量与炉壁投影面积之比，表征水冷壁对投入炉内热量的吸收能力，亦即炉内的温度水平，尤其是近炉壁区域的，它直接影响对接近壁面灰粒的冷却能力。燃烧器区域热负荷是表征燃烧器布置的相对集中和分散。燃烧器区域是炉内速度和温度变化最激烈、梯度最大的区域，燃烧最强烈，区域温度水平最高，最容易产生结渣的区域。因此燃用结渣倾向性高煤种的锅炉，燃烧器区域热负荷值取低限。

5）燃烧的空气量及风粉配比。炉内空气量不足，容易产生一氧化碳，因而使灰熔点大为降低，会引起炉膛内结渣，特别燃用挥发分大的煤时，更容易出现这种现象。燃料与空气混合不充分，即使供应足够的空气量，也会造成有些局部区域空气多些，另一些区域空气少些，这样空气少的区域就会出现还原性气体，而使灰熔点降低，造成局部结渣。

6）火焰偏斜，煤粉气流贴壁。燃烧器的缺陷或炉内空气动力工况失常都会引起火焰偏斜或煤粉气流贴壁。火焰偏斜，使最高温的火焰层移至炉壁处，使水冷壁产生严重结渣。

7）煤粉细度。煤粉中的粗颗粒既容易从气流中分离出来与壁面碰撞，也需要较长的燃尽时间和火焰长度，更因热容量大，换热系数小而冷却固化不易。因此在燃用熔融温度特性值低的煤种时，更需控制煤粉中的粗粒重量份额（实际控制煤粉均匀度）。

8）吹灰操作。煤粉锅炉的结渣是在所难免的，问题是结渣的程度如何。受热面一旦产生结渣，表面温度随之升高，对于接近受热面的灰粒的冷却能力减弱，会由此导致恶性循环（结渣越来越严重）。锅炉是通过吹灰器对受热面吹扫来维持受热面清洁，或不致严重被污染。一旦结渣严重，吹灰器的清扫能力就减弱。因此吹灰器的布置和运行必须与燃用煤种的结渣倾向相应，使沉积灰渣能得到及时清扫。

针对影响结渣的因素，采取的防治措施有：

1）选取较小的炉膛热负荷，避免火焰冲刷受热面，同时降低整个炉膛温度，以减少结渣的可能性。

2）选取合理的燃烧区域化学反应当量比，不仅确保有一个低NOx排放出口烟温，同时也使结渣的可能性降到最低。

3）选取能够防止对流受热面出现任何结渣可能性的炉膛排烟温度。

4）采用膜式二级和末级过热器设计，从而防止部件管子出列、变形的同时抑制结渣。

5）穿过悬吊过热器中央的吹灰器与过热器的膜式设计面相结合保证了吹灰的有效性。

6）燃烧器喉口周围布置水冷壁弯管，与高导热性的碳化硅砖面相结合，从而降低了燃烧器喉口的表面温度，有效防止燃烧器区域出现结渣。

7）低NOx燃烧器产生较低的燃烧器区域峰值火焰温度。

8）控制燃烧器燃料和空气的分布，保证了沿整个炉膛宽度的均匀燃烧并防止还原区的形成。

9）保持合适的煤粉细度和均匀度。

10）在炉膛容易结渣的区域布置吹灰器，合理吹灰。

1.3 锅炉启动系统

1.3.1 概述

启动系统是为解决直流锅炉启动和低负荷运行而设置的功能组合单元，它包括启动分离器、炉循环泵及其它汽侧和水侧连接管、阀门等。其作用是在水冷壁中建立足够高的质量流量，实现点火前循环清洗，保护蒸发受热面，保持水动力稳定，还能回收热量，减少工质损失。

启动系统按正常运行时须切除和不切除分为两类，即外置式和内置式。

1.3.2 结构特点

我公司锅炉的启动系统为内置式，结构简单，易于控制。容量为35%B－MCR，以与锅炉水冷壁最低质量流量相匹配。

启动分离器（如图3－7）为圆形筒体结构，直立式布置，内设有阻水装置和消旋器。分离器的分离原理为：蒸汽由周向的六根引入管进入分离器，由于这六根管成切向布置，蒸汽在分离器中高速旋转，水滴因所受离心力大被甩向分离器内壁流下，经底部的轴向引出管引出，饱和蒸汽则由顶部的轴向引出管引出。该型式除有利于汽水的有效分离，防止发生分离器蒸汽带水现象以外，还有利于渡过汽水膨胀期。

图3－7 启动分离器

启动系统组成（如图3－8）

1）四只汽水份离器（布置于炉前标高57.672m处）及其引入引出管系统。分离器外径为φ660mm，壁厚为82mm，高度为4m，材料为SA－335 P22。

2）一只立式贮水箱。其外径为φ660mm，壁厚为82mm，高度为18m，材料为SA－335 P22。

3）由贮水箱底部引出的启动再循环泵入口管道及溢流总管。

4）通往循环泵的入口管道及出口管道上的水位调节阀及截止阀。循环泵出口管道到贮水箱上的最小流量再循环管道及流量测量装置。

5）通往扩容器的高容量溢流管和低容量溢流管，各装有一调节阀（一大一小）及截止阀。

6）溢流管暖线管（热备用管）。

7）启动再循环泵。

8）锅炉疏水扩容器。

9）自省煤器入口到循环泵入口管道的过冷水连接管，流量约为1－2%的泵流量。

图3－8 启动循环系统流程

1.3.3 主要部件和管道的用途

1）分离器及其引入与引出管系统：启动期间由水冷壁出口集箱引出的两相介质由引出管引至四只汽水份离器。工质在分离器中在离心力的作用下进行汽水份离，由分离器顶部引出蒸汽，在分离器内装有脱水装置，以防止蒸汽带水进入过热器管中。炉水由四只平行工作的分离器底部引出送往立式贮水箱。

2）贮水箱：它起到炉水的中间贮藏作用，在分离器下部的水空间及四根通往贮水箱的连接管道应包括在贮水系统的容量内，其尺寸能够保证贮水系统能贮藏启动期间在打开各水位调节阀和闭锁阀前的全部工质，以保证过热器无水进入。

3）由疏水箱底部引出的再循环管道，它连接进入循环泵的入口，它的容量按锅炉B－MCR流量的35%设计。

4）通往锅炉疏水扩容器的溢流支管及其两只高水位调节阀和闭锁阀：用于初次启动和较长期停炉后启动前用凝结水清洗给水系统和省煤器、水冷壁系统。当流量大或清洗后的水质不合格不能进行再循环时，必须通过此溢流管送往扩容器。另外，当机组启动初期，水冷壁出现汽水膨胀现象，导致分离器贮水箱中水位急剧上升，也必须打开高水位和高高水位调节阀，将工质送往扩容器系统。它的容量按满足锅炉各态启动溢流要求。

5）热备用暖管：其用途是当锅炉转入直流运行后有少量省煤器出口炉水至通往扩容器的管道，以使管道保持在热备用状态下。

6）自省煤器入口到循环泵入口管道的冷却水连接管，流量约为泵流量的1－2%。其目的是使进入循环泵的再循环炉水有一定的过冷度，避免在循环泵的叶片上发生汽蚀现象。

7）循环泵旁路管：泵出口到储水箱的循环泵最小流量的旁路管，以保证在锅炉低循环流量时，循环泵可维持最低安全流量。

8）扩容器：用于承接贮水箱在高水位与高高水位时的疏水、热备用状态时的少量疏水、部分负荷运行时一旦贮水箱出现高水位时的疏水以及过热器、再热器、省煤器、水冷壁、吹灰器和排空气系统等的疏水。其容积应满足启动前冷态、温态大流量水冲洗和启动初期水冷壁出现汽水膨胀时分离器系统大流量疏水的需要。

9）冷却箱：用于承接来自扩容器产生的冷凝水。

1.3.4 启动系统的功能

1）满足锅炉给水系统和水冷壁及省煤器的冷态和温态水冲洗要求，并将冲洗水通过扩容器和冷凝水箱排入冷却水总管或冷凝器。

2）满足锅炉冷态、温态、热态和极热态启动的需要，直到锅炉达到35%BMCR最低直流负荷，由再循环模式转入直流方式运行为止。

3）只要水质合格，启动系统可完全回收工质及其所含的热量。

4）锅炉转入直流运行时，启动系统处于热备用状态，一旦锅炉渡过启动期间的汽水膨胀期，即通过循环泵水位控制阀进行炉水再循环。在最低直流负荷以下运行，贮水箱出现水位时，将根据水位的高低自动打开相应的水位调节阀，进行炉水再循环。

5）启动分离器系统也能起到在水冷壁出口集箱与过热器之间的温度补偿作用，均匀分配进入过热器的蒸汽流量。

1.3.5 启动系统控制逻辑

1）过冷水隔离阀控制逻辑

允许开条件：启动再循环泵出口隔离阀已开或循环泵最小流量再循环阀已开。

联锁开条件：启动再循环泵在运行且泵入口水过冷裕度＜20度。

联锁关条件：启动再循环泵在运行且泵入口水过冷裕度＞30度；或启动再循环泵停。

开和关过冷水隔离阀信号通过脉冲和反相回路跨接起来以确保不会同时给出开阀和关阀信号。

开和关过冷水隔离阀信号也启动计时回路，计时结束后，检查阀门是否移动到指定的位置。而阀门运行有误信号则是通过发出“过冷水隔离阀故障”信号给出的。

2）循环泵最小流量再循环阀控制逻辑

泄漏隔离阀将根据循环泵的运行情况和来自调节控制系统的循环流量信号进行动作。

联锁开条件：启动再循环泵在运行且再循环流量＜135.7T/H。

联锁关条件：启动再循环泵在运行且再循环流量＞205.2T/H；或启动再循环泵停。

打开和关闭泄漏隔离阀信号通过脉冲和反相回路跨接起来以确保不会同时给出开阀和关阀信号。

打开和关闭泄漏隔离阀信号也启动计时回路，计时结束后，检查阀门是否移动到指定的位置。而阀门运行有误信号则是通过发出“泄漏隔离阀故障”信号给出的。

3）循环泵出口隔离阀控制逻辑

阀门仅根据启动再循环泵运行进行动作。

联锁开条件：启动再循环泵运行。

联锁关条件：启动再循环泵停。

打开和关闭循环泵出口隔离阀信号通过脉冲和反相回路跨接起来以确保不会同时给出开阀和关阀信号。

打开和关闭过冷水隔离阀信号也启动计时回路，计时结束后，检查阀门是否移动到指定的位置。而阀门运行有误信号则是通过发出“循环泵出口隔离阀故障”信号给出的。

4）大口径溢流隔离阀控制逻辑

允许开条件：贮水箱压力＜5.0MPa。

联锁开条件：贮水箱液位＞6750mm。

联锁关条件：贮水箱液位＜6700mm。

强制关条件：贮水箱压力＞5.0Mpa。

打开和关闭大溢流阀信号通过脉冲和反相回路跨接起来以确保不会同时给出开阀和关阀信号。

打开和关闭大的溢流隔离阀信号也启动计时回路，计时结束后，检查阀门是否移动到指定的位置。而阀门运行有误信号则是通过发出“大溢流隔离阀故障”信号给出的。

5）小口径溢流隔离阀控制逻辑

允许开条件：贮水箱压力＜17MPa。

联锁开条件：贮水箱液位＞7500mm，且贮水箱压力＜16.0MPa。

联锁关条件：贮水箱液位＜7450mm；或贮水箱压力＞16.0MPa。

强制关条件：贮水箱压力＞17.0Mpa。

打开和关闭小溢流阀信号通过脉冲和反相回路跨接起来以确保不会同时给出开阀和关阀信号。

打开和关闭小溢流隔离阀信号也启动计时回路，计时结束后，检查阀门是否移动到指定的位置。而阀门运行有误信号则是通过发出“小口径溢流隔离阀故障”信号给出的。

6）省煤器排放阀控制逻辑

设省煤器排放阀的目的就是在启动前锅炉注水期间使省煤器排气。而后锅炉运行时关闭该阀门。用燃烧器管理系统（BMS）发出的“任一燃烧器在着火”信号来关闭该阀门就可以达到这一目的，并确保该信号超驰其它信号。

允许开条件：没有任一燃烧器在着火。

联锁关条件：任一燃烧器在着火。

打开和关闭省煤器排放阀信号通过脉冲和反相回路跨接起来以确保不会同时给出开阀和关阀信号。

打开和关闭省煤器排放阀信号也启动计时回路，计时结束后，检查阀门是否移动到指定的位置。而阀门运行有误信号则是通过发出“省煤器排放阀故障”信号给出的。

7）循环泵控制逻辑

启动允许条件：

循环泵出口隔离阀、再循环电动门、循环调节阀均关；

高压冷却水流量、贮水箱液位正常；

循环泵电机高压冷却水温＜55℃；

至少一个给水泵运行和相关的出口阀已开；

无启动循环泵交换器出口温度保护动作；

负荷指数＜45%。

联锁启动条件：任一燃烧器在运行且负荷指数＜40%。

联锁跳闸条件：

无任一给水泵运行和相关的隔离阀开；

循环泵交换器出口温度保护动作；

循环泵高压冷却水温度＞55℃。

负荷指数＞45%。

强制跳闸条件：循环泵启动一分钟后，循环泵出口隔离阀、贮水箱再循环电动门均未开。

1.4 炉水循环泵

1.4.1 概述

炉水循环泵是设在锅炉蒸发系统中承受高温高压使工质作强制流动的一种大流量、低扬程单级离心泵。一般用于控制循环汽包炉和直流炉的启动系统中。分控制泄漏泵和无泄漏泵两大类。

1.4.2 结构特点

我公司锅炉炉水循环泵是启动系统的重要组成部分，采用KSB的无泄漏泵。无泄漏泵的主要结构特点是将泵的叶轮和电机转子装在同一主轴上，置于相互连通的密封压力壳体内，泵与电机结合成一整体，没有通常泵与电机之间连接的那种联轴器结构，没有轴封，这就从根本上消除了泵泄漏的可能性。无泄漏泵电机的定子和转子用耐水耐压的绝缘导线做成绕组，浸沉在高压冷却水中，电机运行时所产生的热量就由高压冷却水带走，并且该高压冷却水通过电机轴承的间隙，既是轴承的润滑剂又是轴承的冷却介质。泵体与电机是被分隔的两个腔室，中间虽有间隙不设密封装置使压力可以贯通，但泵体内的锅水与电机腔内的冷却水是两种不同的水质，两者不可混淆。由于电机的绝缘材料是一种聚乙烯塑料，不能承受高温，温度超过80℃绝缘性能就明显恶化，因此绕流电机内部的高压冷却水温度必须加以限制。由于绕组及轴承的间隙极为紧密，因此高压冷却水中不得含有颗粒杂质，在高压水管路中必须设有过滤器。高压冷却水的水质要比锅水干净得多，其水温也要比锅炉锅水的温度低得多，为了带走电机运行产生热量和泵侧传到电机的热量，保证电机的安全运行，必须配有一套冷却高压水的低压冷却水系统。

1.4.3 带循环泵系统的优点

1）在启动过程中回收热量。在启动过程中水冷壁的最低流量为35%BMCR，因此锅炉的燃烧率为加热35%BMCR的流量到饱和温度和产生相应负荷下的过热蒸汽，如采用简易系统，则再循环流量部分的饱和水要进入除氧器或冷凝器，在负荷率极低时，这部分流量接近35%BMCR流量，除氧器或冷凝器不可能接收如此多的工质及热量，只有排入大气扩容器，造成大量的热量及工质的损失。

2）在启动过程中回收工质。与简易启动系统相比，带循环泵的启动系统可以回收工质，采用再循环泵，可以将再循环流量与给水混合后泵入省煤器，从而可以节省由于此部分流量进入扩容器后膨胀、蒸发而损失的工质。

3）开启循环泵进行水冲洗。采用再循环泵系统，可以用较少的冲洗水量与再循环流量之和获得较高的水速，达到冲洗的目的。

4）在锅炉启动初期，渡过汽水膨胀期后，锅炉不排水，节省工质与热量。

5）汽水份离器采用较小壁厚，热应力低，可使锅炉启动、停炉灵活。

1.5 过热器

1.5.1 概述

过热器是把饱和蒸汽加热到额定过热温度的锅炉受热面部件。按传热方式，过热器可分为对流、半辐射和辐射三种型式。按结构，过热器可分为蛇形管式、屏式、壁式和包墙管式四种。

随着蒸汽参数的提高，过热蒸汽及再热蒸汽的吸热量占工质总吸热量的比例越来越高，亚临界机组已达50％以上（如表3－2）。

表3－2 工质吸热分配份额

因此，过热器受热面在锅炉总受热面中占很大比例。为此过热器布置区域不仅从水平烟道前伸到炉膛内，并还向后延至锅炉尾部烟道。

1.5.2 过热器工作特点

1）由于过热器的出口处工质已达到较高温度（本锅炉543℃），所以过热器的许多部分，特别是它们的末端部分需要采用价格较高的合金钢。通常为降低锅炉造价，尽量避免采用更高级的合金钢，设计时，几乎使各级过热器金属管子的工作温度都接近极限温度。为使过热器安全运行，必须注意保持汽温稳定，波动不应超过±5～10℃。

2）整个过热器的阻力，即工质压降不能太大。因大部分过热器都布置在较高烟温区域，为了使管子得到较好的冷却，就得使管内工质有较高的流速。工质流速越高，阻力越大，工质的压降就会越大。对于过热器，工质压降越大，要求给水压力越高，除给水泵功率消耗增大外，省煤器、水冷壁等承压部件壁厚就需要增大，它们的材料和制造成本就会提高。因此，一般要求整个过热器内工质的压降不超过其工作压力的10％。本锅炉过热器在BMCR工况下压降为1.41MPa。

3）过热器出口蒸汽温度随负荷的改变而变化。这是由于过热器是组合式的，既有对流传热又有辐射传热，但总体上是以对流传热为主，当负荷变化时，受热面管外烟气流速和管内工质流速都将发生变化，管内外的对流放热系数随着改变，导致管内蒸汽吸热量改变。

4）在锅炉启动点火或汽轮机甩负荷时，过热器中没有或只有少量蒸汽通过，管壁会由于得不到冷却而产生爆管或烧损。为此，必须采取控制烟气温度等有效措施，用来保障在启动或汽轮机甩负荷时过热器的安全。

1.5.3 过热汽温的调节

直流锅炉中，过热汽温的调节主要是通过给水量与燃料量的调整来实现的。在实际运行中锅炉负荷的变化，给水温度、燃料品质、炉膛过量空气系数以及受热面结渣等因素的变化，对过热汽温变化均有影响。对燃煤锅炉而言，控制燃料量是较为粗糙的，这就迫使除了采用燃水比（B/G）作为粗调的调节手段外，还必须采用蒸汽管道上设置喷水减温器作为细调的调节手段。

在直流锅炉运行中，为了维持锅炉过热蒸汽温度的稳定，通常在过热区段中取一温度测点，将它固定在相应的数值上，这就是通常所谓的中间点温度。实际上把中间点至过热器出口之间的过热区段固定，相当于汽包炉固定过热器区段情况相似。在过热汽温调节中，中间点温度实际是与锅炉负荷有关，中间点温度与锅炉负荷存在一定的函数关系，那么锅炉的燃水比（B/G）按中间点温度来调整，中间点至过热器出口区段的过热汽温变化主要靠喷水来调节。

1.5.4 过热器系统

本锅炉过热器系统（如图3－9）包括顶棚、包墙过热器、一级过热器、屏式过热器和末级过热器。一级过热器后布置有一级喷水减温器，二级喷水减温器布置于屏式过热器后。

图3－9 过热器流程图

1）顶棚过热器

顶棚过热器布置在炉膛、水平烟道顶部，由外径为φ219mm的顶棚入口集箱引出192根φ63.5mm、材料为SA－213T12、节距为115mm的管子组成，管子之间焊接6mm厚的扁钢，另一端接至外径为φ219mm顶棚出口集箱。

2）包墙过热器

顶棚出口集箱同时与后烟道前墙和后烟道顶棚相接，后烟道顶棚转弯下降形成后烟道后墙，后烟道前、后墙与后烟道下部环形集箱相接，并连接后烟道两侧包墙。侧包墙出口集箱的24根φ168mm引出管与后烟道中间隔墙入口集箱相接，隔墙向下引至隔墙出口集箱，隔墙出口集箱与一级过热器相连。除烟道隔墙的管径为φ57mm外，烟道包墙的其余管子外径均为φ44.5mm。

3）一级过热器

一级过热器（如图3－10）布置于尾部双烟道中的后部烟道中，由3段水平管组和1段立式管组组成，第1、2段水平过热器沿炉宽布置190片、横向节距为115mm，每片管组由4根φ57×8mm、材料为SA－213 T12的管子绕成。至第3段水平过热器，管组变为95片，横向节距为230mm，每片管组由8根φ51×6.6mm、材料为SA－213 T12的管子绕成，立式一级过热器采用相同的管子和节距，并引至出口集箱。

图3－10 一级过热器

4）屏式过热器

屏式过热器（如图3－11）布置在上炉膛，沿炉宽方向共有30片管屏，管屏间距为690mm。每片管屏由28根并联管弯制而成，管子的直径为φ38mm，根据管子的壁温不同，入口段材质为SA－213 T91，外圈管及出口段采用SA－213 TP347H。

图3－11 屏式过热器

5）末级过热器

末级过热器（如图3－12）位于折焰角上方，沿炉宽方向排列共30片管屏，管屏间距为690mm。每片管组由20根管子绕制而成，管子的直径为φ44.5mm，材质为SA－213 T91。蒸汽在末级过热器中加热到额定参数后，经出口集箱和主蒸汽导管进入汽轮机。

图3－12 末级过热器

6）减温器

一级喷水减温器装在一级过热器和屏式过热器之间的管道上，外径为φ508mm，壁厚为84mm，材料为SA－335 P12。二级喷水减温器装在屏式过热器和末级过热器之间的管道上，外径为φ508mm，壁厚为68mm，材料为SA－335 P91。

1.5.5 过热器结构特点

为消除蒸汽侧和烟气侧产生的热力偏差，过热器各段进出口集箱采用多根小口径连接管连接，并进行左右交叉，保证蒸汽的充分混合。过热器采用二级喷水减温装置，且左右能分别调节。可保证过热器两侧汽温差小于5℃。

过热器管排根据所在位置的烟温留有适当的净空间距，用以防止受热面积灰搭桥或形成烟气走廊，加剧局部磨损。处于吹灰器有效范围内的过热器的管束设有耐高温的防磨护板，以防吹损管子。

在屏式过热器底端的管子之间安装膜式鳍片（如图3－13）来防止单管的错位、出列，保证管排平整，有效抑制了管屏结焦和挂渣，同时方便吹灰器清渣。

图3－13 屏过环绕管及膜式屏底

屏式过热器和末级过热器在入口和出口段的不同高度上，由若干根管弯成环绕管（如图3－13）。环绕管贴紧管屏表面的横向管将管屏两侧压紧，保持管屏的平整。过热器采用防振结构，在运行中保证没有晃动。

过热器在最高点处设有排放空气的管座和阀门。放空气门在炉顶集中布置。

1.6 再热器

1.6.1 概述

再热器是把汽轮机高压缸（或中压缸）的排汽重新加热到一定温度的锅炉受热部件。其作用是减小汽轮机尾部的蒸汽湿度及进一步提高机组的经济性。按传热方式，再热器可分为对流再热器和辐射再热器两种。

1.6.2 再热器工作特点

再热器与过热器有相似的基本特点（见前小节），其不同于过热器的地方有：

1）再热蒸汽压力低于过热蒸汽，一般为过热蒸汽压力的1/4~1/5。由于蒸汽压力低，再热蒸汽的定压比热较过热蒸汽小，这样在等量的蒸汽和改变相同的吸热量的条件下，再热汽温的变化就比较敏感，且变化幅度也较过热蒸汽为大。反过来在调节再热汽温时，其调节也较灵敏，调节幅度也较过热汽温大。

2）再热器进汽蒸汽状态决定于汽轮机高压缸的排汽参数，而高压缸排汽参数随汽轮机的运行方式、负荷大小及工况变化而变化。当汽轮机负荷降低时，再热器入口汽温也相应降低，要维持再热器的额定出口汽温，则其调温幅度大。由于再热汽温调节机构的调节幅度受到限制，则维持额定再热汽温的负荷范围受到限制。

3）再热汽温调节不宜用喷水减温方法，否则机组运行经济性下降。再热器置于汽轮机的高压缸和中压缸之间。因此在再热器喷水减温，使喷入的水蒸发加热成中压蒸汽，使汽轮机的中、低压缸的蒸汽流量增加，即增加了中、低压缸的输出功率。如果机组总功率不变，则势必要减少高压缸的功率。由于中压蒸汽作功的热效率较低，因而使整个机组的循环热效率降低。因此再热汽温调节方法采用烟气侧调节，即采用摆动燃烧器或分隔烟道等方法。为保护再热器，在事故状态下，使再热器不过热烧坏，在再热器进口处设置事故喷水减温器，当再热器进口汽温采用烟气侧调节无法使汽温降低，则要用事故喷水来保护再热器管壁不超温，以保证再热器的安全。

4）采用再热器目的是降低汽轮机末几级叶片的湿度和提高机组的热经济性，在亚临界压力机组中，再热汽温与过热汽温采用相同的温度。而在超临界压力机组，如果再热汽温采用与过热汽温相同值，则汽轮机末几级叶片的湿度仍比较大，则需采用较高的再热汽温，以减小其末几级叶片的湿度。本锅炉再热汽温采用的是569℃。

5）再热蒸汽压力低，再热蒸汽放热系数低于过热蒸汽，在同样蒸汽流量和吸热条件下，再热器管壁温度高于过热器壁温。

1.6.3 再热汽温调节

再热汽温调节采用烟气侧调节，再热器进口设置事故喷水减温器以保护再热器，防止其超温破坏。

烟气侧调节再热汽温方法主要是摆动燃烧器角度和分隔烟气挡板。本锅炉采用的是分隔烟气挡板调温。

分隔烟道改变烟气挡板角度调节再热汽温方法就是利用中间隔墙把后竖井烟道分隔成前后两个平行烟道，在后侧（主烟道）布置低温过热器，在前侧（旁路烟道）布置低温再热器，在两平行烟道的出口处装设可调的烟气挡板。当锅炉出力改变或其它工况发生变动而引起再热汽温变化时，则调节低温再热器侧烟气挡板开度，并相应改变低温过热器侧烟气挡板开度，从而改变两平行烟道的烟气流量分配，以改变低温再热器的吸热量，使再热汽温被调整至所需的数值。

1.6.4 再热器系统

我公司锅炉再热器系统分为低温再热器和高温再热器两段。

1）低温再热器

低温再热器（如图3－14）布置于尾部双烟道的前部烟道中由3段水平管组和1段立式管组组成。1、2、3段水平再热器沿炉宽布置190片、横向节距为115mm，每片管组由5根管子绕成，1、2段的管子规格为φ63.5×4.3mm、材料为SA－210C，3段的管子规格为φ57×4.3mm、材料为SA－209T1a。立式低温再热器的片数变为95片，横向节距为230mm，每片管组由10根管子组成，管子规格为φ57×4.3mm、材料为SA－213 T22。

图3－14 低温再热器

2）高温再热器

高温再热器（如图3－15）布置于水平烟道内，与立式低温再热器直接连接，逆顺混合换热布置。高温再热器沿炉宽排列95片，横向节距为230mm，每片管组采用10根管，入口段管子为φ57×4.3mm、材料为SA－213 T22，其余管子为φ51×4.3mm、材料为SA－213 T91。

图3－15 高温再热器

3）再热汽温调节装置

再热蒸汽的汽温调节主要采用尾部烟气挡板调温，为防止超温和辅助调节，本锅炉在低温再热器入口管道配置2只事故喷水减温器，减温器的外径为φ610mm，壁厚为25mm，材料为SA－106C。

1.6.5 再热器结构特点

表3－3 过热器、再热器结构参数

由于再热器串联在汽轮机高、中压缸之间，故再热器系统阻力会使蒸汽在汽轮机内作功的有效压降相应减小，从而使汽耗和热耗都增加。为了减少再热器系统阻力，提高系统效率，再热器常采用较小的质量流速。因此，再热器系统结构较简单，并采用较过热器更大的通流面积，即采用管径较大并列管束较多的管组。

再热器采用烟气挡板调温，喷水减温仅用作事故保护。

再热器管排根据所在位置的烟温留有适当的净空间距，用以防止受热面积灰搭桥或形成烟气走廊，加剧局部磨损。处于吹灰器有效范围内的再热器的管束设有耐高温的防磨护板，以防吹损管子。

1.7 燃烧器

1.7.1 概述

燃烧器是将燃料和一定比例的空气送入炉膛进行燃烧的装置，是锅炉燃烧系统中的关键设备。煤粉燃烧所需要的空气通过燃烧器进入炉膛，煤粉气流的着火过程、炉膛中的空气动力和燃烧工况，主要是通过燃烧器的结构及其在炉膛上的布置来组织的。

对燃烧器的基本要求是：

1）组织良好的空气动力场，使燃料及时着火，与空气适时混合，以保证燃烧稳定性和经济性。

2）对燃料适应性好。

3）有一定的负荷调节性。

4）较低的燃烧污染。

5）运行可靠，不易烧坏和磨损，便于维修和更换部件。

6）易于实现远程或自动控制。

煤粉燃烧器的型式按基本原理可分为两类，旋流式燃烧器和直流式燃烧器。这两类燃烧器结构上差别很大，因而其动力工况、火炬形状、保持火焰稳定的方法都不相同。

直流燃烧器喷出的一、二次风都是不旋转的直流射流，喷口一般都是狭长形，直流燃烧器可以布置在炉膛的前后墙、炉膛四角或炉膛顶部，从而形成不同的燃烧方式，如切向燃烧方式、U形、W形火焰燃烧方式等。

旋流燃烧器是利用其能使气流产生旋转的导向结构，使气流旋转以形成有利于着火的回流区。携带煤粉的一次风和不携带煤粉的二次风，是分别用不同管道与燃烧器连接的，在燃烧器中一、二次风的通道是隔开的。按照产生旋转气流方法的不同，旋流燃烧器可分为蜗壳式、轴向叶片式和切向叶片式三大类。

本锅炉燃烧器采用三井巴布科克公司（Mitsui Babcock）的低Nox轴向旋流煤粉燃烧器（Low Nox Axial Swirl Burner－LNASB）。

1.7.2 燃烧器的布置与结构

本锅炉燃烧器布置方式（如图3－16）采用前后墙布置，对冲燃烧。前后墙上在标高18.351m、22.194m、26.037m、29.880m上各布置4层燃烧器，每层各有4只LNASB燃烧器，共32只LNASB燃烧器。在最上层煤粉燃烧器上方，前后墙标高33.388m处各布置1层燃尽风口，每层布置7只，共14只燃尽风口。燃烧器层间距为3.8m。燃烧器有分风箱。风箱分为前后墙风箱，根据燃烧器前后墙布置的层数，前后墙风箱又各分为四个小的分风箱，即每层燃烧器一个小风箱，每层小风箱从炉膛两侧进风。

每只LNASB燃烧器装有1支油枪用于点火、暖炉和低负荷稳燃。每只油枪配有自身的高能点火器。高能点火器、油枪及其各自的推进器组合为一体。油枪采用机械雾化，出力为1200kg/hr。

图3－16 燃烧器布置图

LNASB燃烧器的结构如图3－17所示，主要由一次风道、二次风道、三次风道、旋流控制机构、中心风孔、喉口等组成。一次风喷口采用防止烧坏和磨损的耐磨不锈钢SUS310（1Cr20Ni14Si2）制造。喉口表面镶衬光洁的、导热性能良好的碳化硅砖，不仅耐高温、耐磨，而且与普通耐火材料相比能够大大降低喉口表面的温度，有助于防止喉口部位结渣。

图3－17 LNASB燃烧器的结构

LNASB燃烧器的燃烧配风方式如下：

1）一次风

一次风由一次风机提供：它首先进入磨煤机干燥原煤并携带磨制合格的煤粉通过燃烧器的一次风入口弯头组件进入LNASB燃烧器，再流经燃烧器的一次风管，最后进入炉膛。一次风管内靠近炉膛端部布置有铸造的整流器，用于在煤粉气流进入炉膛以前对其进行浓缩。整流器的浓缩作用和二次风、三次风调节协同配合，以达到在燃烧的早期减少NOx的目的。

2）二次风、三次风

燃烧器风箱为每个LNASB燃烧器提供二次风和三次风。每个燃烧器设有一个风量均衡挡板，用以使进入各个燃烧器的分风量保持平衡。该挡板的调节杆穿过燃烧器布板，能够在燃烧器和风箱外方便地对该档板的位置进行调整。

二次风和三次风通过燃烧器内同心的二次风、三次风环形通道在燃烧的不同阶段分别送入炉膛。燃烧器内设有套筒式挡板用来调节二次风和三次风之间的分配比例。该挡板的调节杆穿过燃烧器面板，能够在燃烧器和风箱外方便地对该档板的位置进行调整。

二次风和三次风通过内布置有各自独立的旋流装置以使二次风和三次风发生需要的旋转。通常，三次风旋流装置设计成不可调节的型式，在燃烧器安装时固定在燃烧器出口最前端位置，以便产生最强烈的旋转。而二次风旋流装置设计成沿轴向可调节的型式，调整旋流装置的轴向位置即可调节二次风的旋流强度。调节杆穿过燃烧器面板，能够在燃烧器和风箱外方便地对二次风旋流装置的位置进行调整。二次风旋流装置的最佳位置在锅炉试运行期间的燃烧调整进行设定。

3）中心风

燃烧器设有中心风管，用以布置点火设备。一股小流量的中心风通过中心风管送入炉膛，以提供点火设备所需要的风量，并且在点火设备停运时防止灰渣在此部位集聚。

4）燃尽风（OFA）

燃尽风风口包含两股独立的气流：中央部位的气流是非旋转的气流，它直接穿透进入炉膛中心；外圈气流是旋转气流，用于和靠近炉膛水冷壁的上升烟气进行混合。外圈气流的旋流强度和两股气流之间的分离程度同样由一个简单的调节杆来控制。调节杆的最佳位置在锅炉试运行期间的燃烧调整时设定。

1.7.3 低NOx燃烧器

氮氧化物一般指NO、NO2、NO3、N2O、N2O3等，统称为NOx。锅炉燃烧产生的氮氧化物（主要为NO及NO2）严重地污染了环境。面对日益提高的环保要求，本锅炉采用了低NOX燃烧器。

探讨低NOx燃烧器的作用原理前，先得看看影响NOx生成量的因素：

1）火焰温度。火焰温度低，NOx生成量少；

2）燃烧区域氧浓度。含氧量低，NOx生成量少；

3）燃烧产物在高温区的停留时间。时间短，NOx生成量少；

4）燃料中氮的含量。含氮量低，NOx生成量少；

5）煤中的燃烧比（固定碳/挥发分）大、NOx生成量高。

从上可以看出，燃烧器的结构和布置直接影响到前三项因素。本锅炉采用的是两级分级燃烧来减少NOx，即提供给燃烧器主燃烧区的风量少于其正常燃烧所需要的风量，燃烧所需要的其余的风量通过燃烧器上方的燃烬风风口来提供。其作用原理是：

1）通过减少给燃烧器的配风来极大地限制在燃烧器区域的NOx生成；

2）燃烬风进入炉膛以前的区域都是燃料富集区，燃料在此区域的驻留时间较长，有助于燃料中的氮和已经存在的NOx分解。

为实现降低NOx生成量的同时，防止炉膛结渣，保证低负荷稳定燃烧、充分燃烬。LNASB燃烧器设计准则为：

1）增大挥发份从燃料中释放出来的速率，以获得最大的挥发物生成量。

2）在燃烧的初始阶段除了提供适量的氧以供稳定燃烧所需要以外，尽量维持一个较低氧量水平的区域，以最大限度地减少NOx生成。

3）控制和优化燃料富集区域的温度和燃料在此区域的驻留时间，以最大限度地减少NOx生成。

4）增加煤焦粒子在燃料富集区域的驻留时间，以减少煤焦粒子中氮氧化物释出形成NOx的可能。

5）及时补充燃尽所需要的其余的风量，以确保充分燃尽。

1.8 锅炉安全阀

1.8.1 概述

安全阀是当其进口侧工质静压超过其起座压力整定值时能突然起跳至全开的自动泄压阀门，是锅炉等压力容器防止超压的重要安全附件。为限制工质排放损失，当压力恢复正常或稍低的压力后，应能自行关闭。起座压力与回座压力之差称为启闭压差。锅炉超压通常是由于以下两方面原因，一是不恰当的操作，设备失灵而使锅炉压力逐渐升高；二是蒸汽流量突然降低，导致锅炉压力迅速升高。如因电气故障，汽机立即甩负荷，锅炉蒸汽送不出去即蒸汽流量突然降低，使锅炉压力急剧增高。

锅炉安全阀的总排放量一般均要求等于或大于锅炉的最大蒸发量。按载荷控制方法和加载方式分类，安全阀一般分为重锤式和弹簧式。本锅炉采用的是弹簧式。

我公司锅炉过热器出口左右侧各装设3只安全阀，再热器出口左右侧各装设4只安全阀。