锅炉燃烧燃烧技术的分析与应用

锅炉燃烧燃烧技术的分析与应用

随着电网负荷的峰值和山谷差异的增加，许多电网必须参与峰值调整。如何解决好电站锅炉的低负荷稳燃，增大锅炉的调峰能力，节约点火用油和助燃用油等问题，就显得尤为突出和迫切。钝体燃烧器是一种较为成熟的稳燃技术，已在多台电站锅炉上成功使用。鉴于我国燃煤品种繁多、机组调峰和竟价上网的要求，近年来人们又开发和研制出一些新型的钝体燃烧器。实践证明，这些新型钝体燃烧器的投用很好地解决了劣质煤的燃烧和锅炉低负荷不投油的稳燃问题。为了更好地了解新型钝体燃烧器的改造效果，本文对2台不同容量的电站锅炉进行了试验研究以便读者参考。1复杂的带热回流区与违规燃料钝体燃烧器是一种较早开发的应用烟气热回流的直流燃烧器，已在多台电站锅炉上使用，如合山、南昌和景德镇等电厂。运行表明，钝体燃烧器具有较明显的稳燃功能，但存在着燃烧器喷口易烧坏、易变形的缺陷。后来，人们在钝体燃烧器的基础上开发出稳燃腔燃烧器，钝体布置在稳燃腔内，既能形成较大的回流区，又可保证在运行时钝体不被烧坏，该燃烧器先后在海口和青山等电厂使用。随后，人们开发出了开缝钝体燃烧器，该燃烧器通过将部分煤粉直接送入回流区，从而达到着火提前、改善和强化燃烧的目的，在乐平电厂燃用劣质烟煤的锅炉上使用情况表明：满负荷燃烧稳定、炉膛负压稳定以及结渣减少，同时还可保证在50%MCR负荷下不投油稳燃。近年来，人们又开发出浓淡型钝体燃烧器、带热回流的钝体燃烧器以及横置钝体燃烧器。这些钝体燃烧器技术的应用无疑将对我国电站锅炉的稳燃、调峰以及提高热效率提供帮助。20世纪80年代开始，我国引进了WR型燃烧器，该燃烧器具有较好的稳燃及低NOX燃烧的功能。然而，这些锅炉多是按满负荷设计的，不投油最低负荷通常为65%～70%MCR。为满足电网对电站锅炉深度调峰的需要，节省低负荷时的燃油，一些电站锅炉已着手进行燃烧器的改造工作。2钝性燃料试验2.1420吨？h.h设备2.1.1燃烧及低负荷焦作万方电厂1号炉为SG420/13.7-5型超高压一次中间再热自然循环固态排渣煤粉炉。该炉配有2台MG350/600型磨煤机，中储式制粉系统(热风送粉)。燃烧器采用四角布置WR燃烧器(垂直浓淡)，每组燃烧器的布置(从上至下)为：2(消旋风)-3-2(大油枪)-1-2-1-2-1-2(大油枪)。并且，二次风和消旋风顺时针布置，一、三和(油)二次风逆时针布置。燃用晋东南无烟煤，煤质特性见表1。2.1.2．烟炭含碳量高该厂在改造前卫燃带结焦严重，经常掉渣；不投油最低负荷为84MW；锅炉飞灰含碳量高，平均高达20%，最高达30%；排烟温度较高(达150℃)。厂方认为出现上述问题的原因为：一、二次风相间布置对燃用无烟煤是不合适的，是造成飞灰含碳量高的主要原因；中间二次风反切使一次风偏转过大，造成一次风刷墙而引起结渣。2.1.3次风燃烧与稳燃腔燃烧结合改造目的：实现机组70MW调峰时不投油稳定运行；飞灰可燃物含量小于10%。改造方案：将燃烧器布置(从上至下)改为：2(消旋风)-3-2(大油枪)-1-2-1-1(小油枪)-2，减少一层二次风；将中下二层一次风燃烧器改为稳燃腔燃烧器(见图1)；削旋二次风相对与一次风反切8°，其余二次风布置的角度同一次风相同；调整卫燃带面积，并重新分区；保留上层二次风中的大油枪，将下层二次风中的大油枪改为下层一次风小油枪。2.1.4改造前锅炉投油方案(1)飞灰可燃物大大降低。改造后，飞灰可燃物含量为9%～10%，锅炉效率为90%～91%;(2)大幅度节省低负荷用油和点火用油。改造前，锅炉在84MW运行时即需投油，改造后，锅炉最低不投油负荷为50MW，在不投油的条件下即可满足调峰的要求；同时，原冷态启动一次用油达40t/次左右，现在可控制在15t/次左右。2.1.5燃烧不稳、热效率偏低、炉秆结渣严重本炉为无烟煤锅炉。由于燃烧器的设计方案与燃煤特性不符，造成燃烧不稳、热效率偏低和炉膛结渣严重。经本次燃烧器改造后，既提高了锅炉的热效率、满足调峰的要求，又能节约点火用油和助燃用油。2.21槽式扩散器件的改造2.2.1燃烧设备煤质特性首阳山电厂3号炉为DG1025/18.2-Л6型亚临界一次中间再热自然循环固态排渣煤粉炉。该炉配有5台MPS-200型磨煤机，正压直吹式制粉系统，正常工况时4套运行，1套检修或备用。燃烧器采用四角布置可摆动船形燃烧器，切圆直径分别为700mm和1000mm，其中1、3号角气流切于小圆，2、4号角气流切于大圆。每组燃烧器分为2组，布置(从上至下)为：2-2-1-2-1-2-2-1-2-1-2-1-2。燃用烟煤，煤质特性见表2。该厂在1997年防结焦改造中拆除了船形稳燃体，燃烧器改为直流喷口(方向固定在水平位置)，以消除仰角不一致对炉内燃烧工况的影响。2.2.2燃烧中心位置不稳定增加由于上次改造取消了燃烧器船体，使得煤粉气流着火推迟、燃烧强度减弱、火焰变长，致使机组调峰能力降低，不能满足现阶段调峰任务的需要。燃烧器固定在水平位置后，致使燃烧中心位置下降，影响到再热汽温，再热汽温长期在530℃以下运行。负荷低于200MW时，再热汽温仅为500℃左右，影响机组运行的经济性。2.2.3开缝带采用流变区改造目的：实现机组50%ECR(150MW)调峰时不投油稳定运行；在保证低负荷稳燃的前提下，做到高负荷运行时锅炉不结焦。本次燃烧器改造采用开缝钝体燃烧技术(见图2)。改造方案如下：(1)机组负荷在80%MCR以上时，将50%的周界风由钝体背封面引入回流区，使回流区消失，推迟了着火。开缝钝体后连接一个长为300mm的整流罩，在钝体的上、下还各设置了整流板，使一次风气流经过开缝钝体后立即被导到水平方向，抑制垂直扩散，增大了射流刚性。一次风速由28m/s增大为30.5m/s。其余50%的周界风集中在一次风背火侧，有利于隔离喷口附近一次风粉与炉墙的接触。(2)钝体中心缝隙可使14%的一次风粉进入回流区首先着火，形成分级着火方式，提高回流区的温度，使主煤粉气流着火提前，强化燃烧。钝体上下方设置的整流板既可起到对钝体上下主流煤粉有进一步增浓的效果，又可将浓的煤粉引导到回流与主流的交界处。(3)为提高再热汽温，采用燃烧器上仰20°。2.2.4试验结果(1)炉内结焦对季锅炉带高负荷的影响机组经大修启动后正赶上夏天带高负荷，在整个夏季锅炉带高负荷时运行较为正常，没有发生由于炉内结焦影响机组带负荷的情况。后经半年运行，停炉观察，炉内水冷壁是干净的，未见有结焦的痕迹。(2)锅炉效率比改造前提高2.2%以上表3为中修前试验工况参数记录。由表3可知：锅炉效率比改造前提高2%以上；其次飞灰、炉渣可燃物含量较以前有一定下降、炉膛内结焦大大减弱以及排烟温度降低。(3)磨组合方式对调速器运行的影响试验时机组负荷从150MW开始，每降5MW稳定20min，观察燃烧情况，监视各火嘴火检强度的变化，直至135MW后稳定运行6～8h。在减负荷过程中，当发现燃烧不稳时，停止减负荷并重新加负荷至稳定状态。为防止灭火，油系统循环至炉前，使油枪处于备用状态。试验共进行了6种磨组合方式，其中4种磨组合方式实现机组135MW锅炉不投油稳定燃烧(见表4)。在上述4种磨组合方式下，维持机组负荷135MW运行，稳定后进行燃烧情况观察，从火检信号看，除A、B、C磨运行方式外，其余3种磨组合方式投运火嘴的火检信号均大于5%。A、B、C磨运行时，A磨4号角火检信号较弱，小于5%，但在就地观察该火嘴处火焰亮度与其余各磨并无大的差别，怀疑是火检本身有问题。从炉膛负压看，波动的幅度及频率均不变，在此负荷机组稳定运行时间均大于6h，满足规程大于2h要求。考虑再降负荷较为困难，将135MW定为锅炉不投油最低稳燃负荷。2.2.5开缝癫体水平布置燃烧技术本炉为烟煤锅炉。既要考虑满负荷时燃烧稳定、炉内不结渣，又要考虑低负荷时稳燃、节约助燃油的问题。改造采用开缝钝体(水平布置)燃烧技术，在满负荷时，燃烧器的运行方式相当于直流燃烧器，可确保锅炉在运行中不烧坏喷口、炉内不结渣；在低负荷时，燃烧器的运行方式为开缝钝体燃烧器，可确保锅炉低负荷稳燃满足