燃油锅炉燃烧水煤浆运行分析

燃油锅炉燃烧水煤浆运行分析

1过热器、炉底及低热值燃烧方法汕头万丰热能有限公司采用wgz2200、9.8-15号燃油炉，1997年开始，1998年完成。锅炉为高压单锅筒、自然循环、低氧负压燃烧、平衡通风、Π型露天布置。屏式过热器布置在炉膛上部,高温和低温两级过热器分别布置在折焰角上部和转向室前部。过热蒸汽采用二级给水喷水减温。在尾部竖井内布置单级两组吊挂式省煤器,省煤器下部经连接烟道与一台复合热管空气预热器(空预器)相连。炉底采用典型的平炉底设计。燃烧装置为8只平流式重油燃烧器,分2排布置于炉室前墙。8个燃烧器均配有高能点火枪和轻油枪,点火时先用高能点火装置点燃轻油枪,然后再点燃主油枪。原设计喷嘴为机械雾化式油喷嘴,后改为蒸汽雾化喷嘴。因燃油紧缺,按国家能源政策,对该锅炉进行了燃烧水煤浆改造。2改造技术的要点2.1确定冷灰斗结构为了适应水煤浆燃烧特点和燃烧器布置,原炉膛从12m标高位置开始前后墙水冷壁向外拉出800mm,使炉膛截面基本呈正方形;原平炉底改为标准的冷灰斗结构,并增加出渣装置。改造前后炉膛结构见图1和图2。2.2燃烧方式及点火装置的确定水煤浆因含有30%～40%的水分而使着火困难,且以高速喷雾形式喷入炉膛将推迟着火过程,而水分蒸发煤浆着火后的燃尽过程与煤粉相近。同样,由于水分的存在,使理论燃烧温度下降,这些特点都要求对水煤浆燃烧器的结构布置及稳燃特性等进行专门的设计。根据理论分析及实际应用经验,确定采用正四角切圆燃烧方式,燃烧器采用均等配风形式,上二次风反切并可上下摆动。三层一次风燃烧器为水煤浆和油两用燃烧器,一次风喷口内层为中心一次风,外层为周界一次风,按分级送风形式布置,中心风道设置固定叶轮。燃油时投中心风和部分周界一次风,燃水煤浆时投周界一次风。正常燃油运行时投用中、上层。在4个下二次风燃烧器喷口里设置4个点火油枪,2套高能点火装置布置在下二次风对角位置。燃烧器配风布置见图3。2.3影响火炬空间燃烧工况的组织和燃烧效率的因素水煤浆喷嘴是燃用水煤浆的关键设备之一,喷嘴的雾化特性直接影响着火燃烧工况的组织和燃烧效率的提高。根据燃用水煤浆喷嘴的成功经验及电站锅炉的特点,这次改造使用浙江大学研制的撞击式多级雾化型水煤浆喷嘴,其技术参数见表1。2.4垂直烟道调整根据热力计算结果,过热器和喷水减温装置不作改动。为了提高热风温度,需要对省煤器和空预器进行调整。因布置空间受限,尾部烟道自上级省煤器后改为水平走向,然后向下构成垂直烟道。在二级省煤器之间增加一级空预器,并增加下级空预器的面积。锅炉水冷壁和其它受热面增加吹灰装置,省煤器和空预器增加防磨装置。此外,汽包下降管前移,以便于改造后燃烧器的布置。2.5将原有的各种贮罐作为检测罐进行改造水煤浆系统包括:港口贮装、汽车罐车运输和厂区内卸浆、贮浆、输浆及炉前供浆系统。卸浆码头采用油料公司油库原有的5000t贮罐进行改造,然后用汽车罐车运至电厂。厂区新建卸浆、输浆泵房一座,由汽车运来的煤浆先卸至卸浆罐中,再经曲杆泵送到贮浆罐,该罐利用原电厂5000t油罐改造而成。炉前设供浆泵房一座,供浆设施包括:2个搅拌桶,3台曲杆泵(2台工作,1台备用),2台过滤器(1台工作,1台备用),2台加热器。3冷态调试3.1切圆直径在热态调试前进行了锅炉炉内冷态空气动力场和炉膛出口烟速偏差测试。在四角配风均匀性调平后,在炉内中层水煤浆燃烧器喷口中心平面纵横十字坐标线上拉两根挂着短飘带细铁丝,用转杯风速仪进行断面速度场测量,并由测量结果绘出实际切圆和贴壁风速的大小,以及切圆在炉膛断面上的位置。测定结果表明炉内气流呈逆时针旋转,切圆直径为(2800～3000)mm,为假想切圆直径(900mm)的3.0～3.3倍;最大水平分速度(11～12)m/s,切圆基本居中(图4)。3.2次风时炉秆出口风速场炉膛出口烟道空气流速偏差过大容易引起过热器管壁温度偏差,其结果会导致热偏差,甚至爆管。图5和图6为投入上二次风和不投入上二次风时,炉膛出口风速测量结果。由图可见,投入上二次风后,炉膛出口速度场明显比不投入时均匀,即炉膛出口扭转残余明显减少。不投入上二次风时,炉膛出口右侧平均风速为1.9m/s,左侧为0.866m/s,两侧比值为2.19;投入上二次风后,右侧平均风速1.61m/s,左侧为1.105m/s,两侧比值为1.46,明显减少。可见上二次风采用反切技术是有效的。4反切技术试验及结果分析改造设计燃料按兖日水煤浆计算,八一水煤浆作为校核燃料。两种水煤浆特性见表2。先用下二次风口的2支高能点火油枪点燃轻油枪(点火次序按对角同时点燃,然后切换另一对角),然后点燃主点火油枪,稳定燃烧一段时间后点燃一次风口内的主油枪,由主油枪带负荷。待锅炉负荷达到30%～40%以上时,投入水煤浆枪。冷炉点火升温时,为了使锅炉升温不致太快,应采用两对角点火燃烧一段时间后,再切换到同一层另外2个对角燃烧。下二次风中的油点火系统停用后,应把高能点火油枪、叶轮等退出,以免烧坏。下二次风燃烧器喷口里油枪布置见图7。表3和表4是热态燃烧调整试验测试工况和试验燃料特性。锅炉热效率测量和计算结果见表5,各工况下飞灰含碳量为2.05%～3.65%,炉渣含碳量为0.92%～2.4%,锅炉燃烧效率达到99%以上,锅炉热效率达到91%～92.11%。各工况下炉膛温度水平较高,在测量范围内,最高温度达到1463℃。图8为炉膛温度分布与负荷关系。随负荷提高,炉内各点温度明显升高。40%负荷下,测到的最低温度也有1130℃,能满足水煤浆着火要求。各工况下锅炉各受热面壁温不超过规定要求,炉膛出口两侧烟温偏差较小,在50℃以下,说明燃烧器上二次风采用反切技术对消除炉膛出口扭转残余,减轻炉膛出口烟温偏差是有效果的。水煤浆燃烧时浆压与雾化汽压力会影响水煤浆雾化质量,从而影响燃烧状况,浆压与汽压必须匹配。根据燃烧调整试验,枪前浆压比汽压低0.1MPa左右比较合理。喷嘴防磨损设计合理,使用期间磨损较小。因喷嘴易磨损处采用了耐磨材料,喷嘴使用寿命可达2000h以上。锅炉烟气排放NOx含量为440mg/m3左右,SO2含量为960mg/m3左右,烟尘浓度145mg/m3,均符合国家环保标准(表6)。5燃油锅炉改烧水煤浆技术(1)汕头万丰热电有限公司2号炉改烧水煤浆后锅炉可在40%～85%负荷内(应用期间最高负荷达到90%)安全经济运行,热效率在91%以上,燃烧效率在99%以上,与同容量煤粉炉相当。(2)水煤浆/油两用燃烧器既能满足水煤浆快速着火、稳定燃烧的目的,又能满足100%负荷时油燃烧的要求。水煤浆燃烧时,火炬明亮,没有大的火星。喷嘴着火延迟距离短,点火迅速、切换容易、运行可靠,喷嘴负荷调节范围大,调节