内蒙古某煤粉锅炉的改造设计

内蒙古某煤粉锅炉的改造设计

吉林省某工厂的锅炉类型为hg-670、140-ym4，由哈药厂设计生产。该锅炉采用单汽包Π型布置、直流式四角喷燃自然循环。为了满足参加电网调峰的要求,同时达到燃用多煤种和提高锅炉经济性的目的,1999年7月末该厂利用1号锅炉大修机会,将喷燃器进行了改造。改造后的燃烧器为清华大学华丰能源公司张恩仲博士设计的“双通道自稳式Ⅲ型煤粉燃烧器”。经过本次改造提高了该厂锅炉适应低谷调峰能力,扩大了煤种的适用范围,保证了低负荷调峰下稳燃。实际应用中,通过运行人员的实践摸索,2001年运行中两次实现了停备过程中不投燃油,证明了其稳燃效果的稳定性。1稳燃用点火装置如图1所示,该燃烧器由方箱形燃烧室1,上一次风口2(内缩300mm)(内含稳流元件7),下一次风喷口3(内缩600mm),腰风6(置于两侧)和稳燃用点火小油枪4(300kg/h)和底部蒸汽射流装置5组成。2蒸汽射流系统如图2所示,上、下一次风喷口在结构构成独立的燃烧“单元”;腰风由可控风门进行调节,有利于煤粉汽流的着火,并能降低飞灰含碳量;蒸汽射流装置可增强燃烧扰动,防止CO不完全燃烧损失;小油枪在启动点火和异常情况下,能及早投粉稳燃。由上、下一次风喷口高速流出的风粉混合物,在方箱形燃烧室中产生大量的高温烟气回流,从而为粉流的着火燃烧提供了有利的高温环境,煤粉落入回流区加热至着火,与经燃烧器上、下2个二次风混合至燃烧。3高温烟气回流区(1)采用简单机械雾化原理,主要由雾化片、旋流片和分流片三部分组成。油在一定压力下(该炉采用2.94MPa),经过分流片上的小孔汇合到一个环形槽中,然后经过旋流片、切向槽进入旋流片中的旋涡室,产生高速旋转运动。油经中心孔喷出,在离心力的作用下,克服表面张力,被破碎成细小的油滴并形成具有一定雾化角的圆锥雾化炬。(2)小油枪由大油枪进行点火。(3)高压油经雾化后形成了具有一定雾化角的雾化炬。点火后,在方箱燃烧室内形成了高温烟气回流区,保证了小油枪的燃烧连续性。(4)油流高速射出后,在扇面后形成负压区(如图3),由上通道的缺口中提供着火用一次风,解决了小油枪的着火及稳定燃烧所需氧量。同时减少了碳黑的形成(根部风速不易过高,才能起到稳定燃烧的作用)。(5)由腰风作为二次风(主风),提供了燃油燃烧所需氧量(防止发生油抢风问题),同时解决了燃油的完全燃烧问题,并且提供了大量被燃油加热了的高温烟气,为风粉混合物的着火奠定了基础。(6)双通道主燃烧器采用了上下2个一次风通道自成“单元”的燃烧体系,加之腰风的作用,给小油枪燃烧造成了一个封闭的燃烧室,并且具有强烈的扰动性,保证了燃烧器内方形燃烧室内高温区的形成,提供了上、下通道风粉混合物着火准备热源、风源,为煤粉流着火燃烧提供了必要条件。(7)上、下通道煤粉气流中的部分煤粉随上、下一次风通道形成的回流区,落入小油枪的燃烧区,首先被点燃并放出大量热量,加大了封闭燃烧室的高温区范围(如图4)。(8)上、下通道的煤粉气流,尤其是下通道的煤粉气流,由于其内缩600mm,且其量较小,有充足的时间在上述高温区吸收充分的热量。(9)由于下通道煤粉的着火燃烧,大大地加强了上通道粉流的加热强度,加强了上通道粉流的完全燃烧和烧尽程度。(10)具备了合理的煤粉气流浓度温度,加之单个双通道燃烧器上、下二次风的强烈混入,使双通道主燃烧器中的煤粉气流完成强烈燃烧,形成油粉火炬。由上述分析可知具有小油枪的双通道主燃烧器完全具备独立的连续燃烧条件。4小油枪现停炉分析该厂在2001年的一次停炉过程中,当负荷降到115MW时,及时投入小油枪稳燃,直至汽机打闸解列小油枪停炉,此次停炉未投用大油枪而成功停炉,证明了小油枪具有良好的稳燃作用。表一为该厂2002年1—9月份投用小油枪后的用油与同期相比的情况(所用油为轻柴油,单价为3060元/t):5水循环方面(1)可操作性强,有效地开发、利用了现有设备的潜能,而且火焰充满度好,有利于点火初期各部膨胀的胀出及水循环的建立。(2)启动方式灵活,改变了多年来的锅炉启停方式单一的老套路,给经济运行节油工作开拓了新的空间,而且更有利于锅炉机组参数调整的灵活性。(3)能够节省大量燃油,提高20万机组的调峰能力,可实现启停机调峰,增加了同类型机组的竞争实力。6小油枪雾化的应用前景展望(1)利用小油枪点火、稳燃,可充分挖掘设备潜能,降低发电成本,增加竞价上网的优势,其应用前景非常广阔。