電廠鍋爐W型火焰燃燒發(fā)展與改進之我見[文檔資料]

電廠鍋爐 W 型火焰燃燒發(fā)展與改進之我見 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 引言：我國的能源大部分是一次性能源，雖然能源的總體儲備量較大，但是隨著社會的發(fā)展，能源的消耗速度也是越來越快，我們除了大力發(fā)展可再生資源外，也要提高不可再生能源的利用率，本文重點介紹了大型電廠鍋爐的發(fā)展和 W 型火焰燃燒技術的發(fā)展和改進。 一、我國大型電廠鍋爐的發(fā)展 我國電廠鍋爐已進人大容量、高參數(shù)、多樣化、高度自動化的發(fā)展新時期。到目前為止已投運的 500-800MW 機組已有近 40 臺； 300MW 以上的超臨界壓力機組已有 12 臺投入正常運行； 900MW 的超臨界壓力機組也在建設中。對于爐型，既有通常采用的 “” 型布置鍋爐，也有大型塔式布置鍋爐；既有四角切圓燃燒、墻式燃燒方式，也有 “U” 和 “W” 型下射火焰燃燒方式；既有固態(tài)除渣、液態(tài)除渣鍋爐，也有倍受關注的循環(huán)流化床鍋爐。燃用煤種從褐煤、煙煤、劣質(zhì)煙煤、貧煤直到無煙煤一應俱全。作為煤粉燃燒鍋爐機組不可缺少的磨煤機，特別是中速磨煤機， RP、 HP、 MPS、 MBF 等，均已普遍運行在鍋爐輔機上，雙進雙出鋼球磨煤機也打破了普通 鋼球磨煤機一統(tǒng)天下的局面。 二、在能源緊張的形勢下， W 型火焰鍋爐燃燒存在的問題 在我國已探明的煤炭儲量中，無煙煤約占 15%。在能源日趨緊張的情況下，更好地利用這些資源，是今后研究的重要課題之一。 W 型火焰鍋爐由于采用了煤粉濃縮、長火焰、分級送風燃燒、敷設衛(wèi)燃帶等技術措施，有利于燃料的著火、火焰的穩(wěn)定以及燃料的燃盡，從而使鍋爐在煤種適應性、低負荷穩(wěn)燃能力、飛灰燃盡率等方面的優(yōu)勢大大提高，在我國電站中得到了廣泛的應用。 實踐經(jīng)驗證明， W 型火焰鍋爐在運行過程中存在著各種各樣的問題：空氣與煤粉在燃 燒后期混合較差，影響燃燒的燃盡過程，導致鍋爐的燃燒效率不高，表現(xiàn)為飛灰含碳量大幅度提高，這有悖于 W 型火焰鍋爐燃燒無煙煤的原設計意圖；對干燥無灰基揮發(fā)分低的無煙煤，低負荷運行時還不能完全停用助燃油；爐膛溫度控制過高，鍋爐配風存在不合理的地方，造成運行中 NOx 排放量高，易結(jié)渣等問題。因此，有必要研究 W 型火焰鍋爐的燃燒特性。 作者對國內(nèi)各 W 型火焰鍋爐運行情況的分析研究表明，上述問題的產(chǎn)生除與煤質(zhì)有關外，還與鍋爐爐膛及燃燒器的設計與布置（包括磨煤機制粉系統(tǒng)的選型設計）有關。 三、 W 型火焰爐燃燒技術發(fā)展 我國電站鍋爐燃用低揮發(fā)分煤種已有 50 余年歷史，在上世紀 80 年代初投運了一批容量為 670t/（配 200MW 機組）的國產(chǎn)切圓燃燒干態(tài)排渣爐，上世紀 90 年代起投運了一批容量為 1025t/h（配 3MW 機組）的國產(chǎn)干態(tài)排渣爐。上述機組的投運標志若國在燃用低揮發(fā)分煤的電站鍋爐大型化方面取得了足夠的進步，但同時也存在著機組可靠性不高、飛灰可物高、負荷調(diào)節(jié)幅度小等問題。 W 型火焰燃燒過程分為 3 個階段：第一是著火階段。燃料在低擾動狀態(tài)下以較低的速度和較小的一次風率自上而下引入爐膛，相應提高了火焰根部的溫度，延長了煤粉氣 流在著火區(qū)的停留時間，對著火有利；第二是燃燒階段。由于二次風與三次風的高速引入，混合強烈第三是輻射冷卻階段。煙氣進入上部爐膛，除繼續(xù)以低擾動狀態(tài)使燃料燃盡外，還受到爐膛輻射受熱面的冷卻。 W 型火焰燃燒方式的特點與優(yōu)勢：一是在著火與穩(wěn)燃方面。起始階段，由于煤粉自上而下進入爐膛，故一次風速低（ 10-5m/s），煤粉在低擾動狀態(tài)下著火引燃，有利于著火點的形成；采用旋風分離式燃燒器，從磨煤機出口的風粉混合物中分離掉一部分空氣，經(jīng)燃燒器送入爐瞠的是高濃度煤粉空氣混合物，使著火熱減少，于著火有利。在前后拱上都可布置燃燒 器，使燃燒器數(shù)量增加，單個燃燒器的容量可設計得小一些，有利于著火燃燼；高溫熱煙氣自下而上流出下爐膛之前，有一部分熱煙氣回流至燃燒器出口處的著火區(qū)域，對一次風煤粉進行加熱。燃燒器出口處水冷壁一般敷設有衛(wèi)燃帶，提高了著火區(qū)溫度，于著火有利，而且，負荷變化時對爐膛影響不大，故有利于穩(wěn)燃與調(diào)峰。二是在燃燒與燃燼方面。二次風沿火焰行程逐漸加入已著火的煤粉氣流中，符合無煙煤燃燒延緩的特點，對燃燒和燃燼有利：爐膛充滿度好和爐膛容積熱負荷低，使煤粉在爐內(nèi)停留時間長，有利于燃燼。因此， W 型火焰燃燒方式尤其適合無煙煤燃燒，而且 可根據(jù)實際燃煤的揮發(fā)分多少來調(diào)節(jié)一次風煤粉濃度、熱風溫度等，改變?nèi)紵鹘Y(jié)構(gòu)和衛(wèi)燃帶面積等，就可擴大煤種的適應范圍。當然， W 型火焰鍋爐也存在一些不足之處，主要有： 空氣和煤粉后期混合較差，不利于燃料的燃盡； 由于爐瞠下部斷面約為常規(guī)燃燒方式鍋爐的兩倍，為保證著火及火焰穩(wěn)定，必須敷設大面積的衛(wèi)燃帶，從而導致結(jié)渣； 爐膛結(jié)構(gòu)比較復雜而且尺寸較大，因而造價較高； NOx 排放量較高，對環(huán)境污染嚴重。 四、在高溫燃燒技術的基礎上，改進 W 型火焰鍋爐燃燒器 高溫空氣燃燒技術是一種新型的燃燒技術，它在燃燒條件、反應機理、火焰特征等方面均不同于傳統(tǒng)的燃燒技術，其核心是使得進入燃燒室的空氣溫度達到 1000 左右的高溫，并將燃料燃燒的前期和中期組織在一個還原性氣氛下。因為燃燒是在高溫條件下進行的，可燃范圍擴大，含氧量只要大于 2%，就可保證穩(wěn)定燃燒。燃燒過程類似于一種擴散控制式反應，不再存在局部高溫區(qū)，在這種環(huán)境下 NOx 生成受到抑制。同時在這種低氧環(huán)境下，火焰體積明顯增大，甚至可以擴大到整個燃燒室空間，整個燃燒空間形如一個溫度相對均勻的高溫強輻射黑體。 依據(jù)高溫空氣燃燒理論設計的煤粉濃縮預熱低 NOx 燃燒器，其一次風 煤粉氣流在出口前有一預熱室，利用射流卷吸燃燒器噴口外的高溫回流，煤粉在離開燃燒器前在燃燒器的預熱室中會被快速預熱至高溫。煤粉濃縮預熱低 NOx 燃燒器具有很寬的煤種適應性，特別適用于揮發(fā)份低的煤種，它將煤粉濃縮和煤粉預熱結(jié)合起來，確保了煤粉的快速、穩(wěn)定著火，同時可以改善鍋爐燃燒效率，降低 NOx 的排放量，減輕或消除爐膛結(jié)渣等問題。 在此基礎上，作者提出了 W 型火焰鍋爐燃燒器的改造方案。其核心技術思想是，充分利用煤粉濃縮預熱低 NOx 燃燒器的優(yōu)勢，在目前無法保證煤粉細度的實際狀況下，盡可能地解決無煙煤著火難、穩(wěn)燃難、燃 盡難的問題，體現(xiàn)在以下方面：（ 1）通過卷吸燃燒器噴口外的高溫回流對一次風粉混合物進行預熱，提高其初溫；（ 2）適當提高一次風粉混合物的噴出速度，延長煤粉在爐內(nèi)的停留時間；（ 3）通過調(diào)整各擋板開度及時補充二次風。 盡管受實際條件的限制，針對陽城國際發(fā)電有限責任公司 W 型火焰鍋爐燃燒器的改造方案尚未付諸實踐，但是分析表明，該方案不僅具有可靠的理論依據(jù)，而且結(jié)合了陽城國際發(fā)電有限責任公司 W 型火焰鍋爐的實際情況?？梢灶A測，該方案的實施必將改善陽城國際發(fā)電有限責任公司 W 型火焰鍋爐的性能，對其它 W 型火焰