中心給粉旋流燃燒器西柏坡

1、中心給粉旋流燃燒器在巴威1 025 t/h鍋爐上的應(yīng)用 Application of Center-feeding Cyclone Burners in 1 025 t/h B&W Boilers 劉文獻(xiàn)1，劉永剛1，孫憲江2，趙天中2，蓋建勇2 (1.河北省電力研究院，河北石家莊050021；2.河北西柏坡發(fā)電有限責(zé)任公司，河北石家莊050400) 摘要：河北西柏坡發(fā)電有限責(zé)任公司由于電廠來(lái)煤的煤質(zhì)變差且波動(dòng)大，造成2號(hào)鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃能力降低。通過(guò)進(jìn)行燃燒器改造，將下排8個(gè)巴威EIDRB燃燒器改成中心給粉旋流燃燒器，提高了現(xiàn)有較差煤質(zhì)下鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃能力，鍋爐在140 MW負(fù)荷可以不

2、投油穩(wěn)定運(yùn)行，通過(guò)燃燒調(diào)整提高了鍋爐的熱效率。關(guān)鍵詞：鍋爐；燃燒器；中心給粉旋流燃燒器；低負(fù)荷 Abstract: The lowload stable fire of Boiler 2 in Xibaipo Power Generation Coporation Ltd. is lowered due to coal quality becoming worse and varying. Eight B&W EIDRB burners at lower row are modifed to cyclone burners with pulverized coal fed in the

3、 center of the burner. In this way, the lowload stable firing is upgraded. The boiler now can stable operate at 140 MW (lower than 50% rated load) without injection of oil, and the thermal efficiency of the boiler is improved through combution adjustment.Keywords:boiler;burner;centerfeeding cyclone

4、burner;low load1概述河北西柏坡發(fā)電有限責(zé)任公司（簡(jiǎn)稱公司）2號(hào)鍋爐是北京巴布科克·威爾科克斯有限公司（Babcock & Wilcox）設(shè)計(jì)制造的亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、單汽包、自然循環(huán)、半露天、單爐膛、P型布置、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣煤粉爐。鍋爐設(shè)計(jì)煤種為山西晉中貧煤，校核煤種為山西陽(yáng)泉無(wú)煙末煤+晉中貧瘦煤。采用鋼球磨中間儲(chǔ)倉(cāng)式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)，配置有4臺(tái)鋼球磨煤機(jī)，額定負(fù)荷下23臺(tái)運(yùn)行，確保至少1臺(tái)備用。燃燒系統(tǒng)采用冷一次風(fēng)機(jī)熱風(fēng)送粉，24個(gè)旋流燃燒器前后墻對(duì)沖布置。機(jī)組于1995年投產(chǎn)以后，燃燒一直比較穩(wěn)定。但由于近幾年來(lái)電廠來(lái)煤煤質(zhì)變差，造成鍋爐產(chǎn)生以下問(wèn)題

5、：a. 煤質(zhì)變差引起鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃能力降低，達(dá)不到目前深度調(diào)峰的要求。b. 煤質(zhì)變差造成鍋爐固體未燃盡而熱損失升高，燃燒熱效率較低。2中心給粉旋流燃燒器和EI-DRB型燃燒器的對(duì)比2.1 EIDRB型燃燒器2.1.1結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)參數(shù)公司2號(hào)鍋爐的原型燃燒器為EI-DRB型燃燒器，又稱為強(qiáng)化點(diǎn)火雙調(diào)風(fēng)燃燒器，是巴威公司為降低NOx排 放而開發(fā)的一種燃燒器。燃燒器為雙調(diào)風(fēng)形式，從大風(fēng)箱來(lái)的二次風(fēng)分內(nèi)、外兩股分別進(jìn)入到內(nèi)層和外層調(diào)風(fēng)器，內(nèi)、外層二次風(fēng)的旋轉(zhuǎn)方向是一致的，內(nèi)層二次風(fēng) 作引燃煤粉用，外層二次風(fēng)用來(lái)補(bǔ)充已燃燒煤粉所需的空氣，使之完全燃燒。二次風(fēng)的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度可以改變，其旋轉(zhuǎn)氣流能將爐膛內(nèi)的高溫?zé)?/p>

6、氣卷吸到煤粉著火區(qū)，使 煤粉得到點(diǎn)燃和穩(wěn)定燃燒。采用這種分級(jí)送風(fēng)的方式，有利于煤粉的點(diǎn)燃和穩(wěn)燃。在燃燒器蓋板上設(shè)有看火孔、火焰監(jiān)測(cè)孔、點(diǎn)火器及油槍管座以及控制內(nèi)、外二次 風(fēng)擋板的手柄。燃燒器具體結(jié)構(gòu)見圖1，雙調(diào)風(fēng)燃燒器設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。2.1.2實(shí)際動(dòng)力場(chǎng)參數(shù)對(duì)2號(hào)鍋爐進(jìn)行了空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)。將中層EI-DRB型燃燒器的內(nèi)二次風(fēng)葉片置于60°、外二次風(fēng)葉片置于30°、調(diào)風(fēng)盤置于全開位置。利用等溫?；夹g(shù)得出模化的一、二次風(fēng)速。通過(guò)短飄帶觀察燃燒器的回流區(qū)和氣流的擴(kuò)展角。為了考察在一次風(fēng)率發(fā)生變化時(shí)燃燒器出口射流的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了3組試驗(yàn)，具體試驗(yàn)參數(shù)見表2。表中u1為一次風(fēng)噴口風(fēng)速

7、，u2n為內(nèi)二次風(fēng)噴口風(fēng)速，u2w為外二次風(fēng)噴口風(fēng)速，r1為一次風(fēng)率，r2為二次風(fēng)率。圖2為燃燒器的空氣動(dòng)力場(chǎng)結(jié)構(gòu)，可以看出在一次風(fēng)率為27.5%（實(shí)際運(yùn)行工況）時(shí)，沒(méi)有出現(xiàn)回流區(qū)。當(dāng)一次風(fēng)率從27.5%降到15.9（一次風(fēng)量降低50%）時(shí)出現(xiàn)回流區(qū)，但回流區(qū)發(fā)生偏移；當(dāng)一次風(fēng)率從15.9%降到0（一次風(fēng)全關(guān)）時(shí)，出現(xiàn)較大回流區(qū)。燃燒器的回流區(qū)和擴(kuò)展角隨著一次風(fēng)率的減小而變大，這表明一次風(fēng)率的變化會(huì)顯著影響整個(gè)氣流的旋轉(zhuǎn)能力，導(dǎo)致回流區(qū)的變化。對(duì)于EI-DRB型燃燒器采用較小的一次風(fēng)率可提高燃燒器火焰穩(wěn)定能力。2.2中心給粉旋流燃燒器2.2.1結(jié)構(gòu)中心給粉旋流煤粉燃燒器內(nèi)二次風(fēng)葉片采用16個(gè)軸

8、向彎曲葉片，外二次風(fēng)葉片采用12個(gè)切向葉片，去除了濃一次風(fēng)口、導(dǎo)流環(huán)和中心擴(kuò)錐，如圖3所 示。其主要特點(diǎn)是不設(shè)置中心管，燃燒器一次風(fēng)通道位于燃燒器的中心，一次風(fēng)為直流，在燃燒器一次風(fēng)通道中安裝一個(gè)或多個(gè)錐形分離器使煤粉集中于燃燒器的中 心并噴入爐內(nèi)。煤粉噴入位置正對(duì)中心回流區(qū)的中心部分，增加了穿過(guò)回流區(qū)的煤粉量，并延長(zhǎng)了煤粉在回流區(qū)的停留時(shí)間，有利于煤粉的燃盡。這種中心給粉燃燒 器既解決了濃淡燃燒器存在的中心擴(kuò)錐的磨損問(wèn)題，又減小了一次風(fēng)阻力，同時(shí)有利于安裝和維修。2.2.2實(shí)際空氣動(dòng)力場(chǎng)參數(shù)2003年11月對(duì)2號(hào)鍋爐下層燃燒器進(jìn)行了技術(shù)改造，采用了中心給粉旋流煤粉燃燒器，并進(jìn)行了空氣動(dòng)力場(chǎng)試

9、驗(yàn)。利用等溫?；夹g(shù)，得出?；囊?、二次風(fēng)速，并保持中心給粉燃燒器與EIDRB型燃燒器的一、二次風(fēng)量基本相同。2.2.2.1變角度試驗(yàn)為了找出中心給粉燃燒器外二次風(fēng)葉片的最佳角度，進(jìn)行了變角度試驗(yàn)。圖4給出了燃燒器的出口流場(chǎng)。從圖4中可以看出當(dāng)外二次風(fēng)葉片角度在11°25°之間變化時(shí)，回流區(qū)最大，穩(wěn)燃性能最好；當(dāng)外二次風(fēng)葉片角度大于25°時(shí)，回流區(qū)明顯減小。如果外二次風(fēng)葉片角度過(guò)小，會(huì)增加外二次風(fēng)的阻力，因此外二次風(fēng)葉片角度不宜小于20°。根據(jù)冷態(tài)空氣動(dòng)力場(chǎng)結(jié)果，最佳的外二次風(fēng)葉片角度在20°25°之間。2.2.2.2變一次風(fēng)量試驗(yàn)變

10、一次風(fēng)量試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示（V1為表盤風(fēng)速）。從圖5中可以看出隨著一次風(fēng)量的增加燃燒器的回流區(qū)變長(zhǎng)，回流區(qū)直徑變化不大。2.2.2.3變二次風(fēng)量試驗(yàn)為了找出二次風(fēng)量對(duì)中心給粉燃燒器的影響規(guī)律，進(jìn)行了變二次風(fēng)量試驗(yàn)。圖6給出了燃燒器的出口流場(chǎng)?？梢钥闯?，當(dāng)二次風(fēng)量降低20%時(shí)，回流區(qū)明顯減??；當(dāng)二次風(fēng)量增加20%時(shí)，回流區(qū)長(zhǎng)度增加較大。 2.2.2.4三次風(fēng)對(duì)燃燒器射流的影響為了找到三次風(fēng)量對(duì)中心給粉燃燒器的影響規(guī)律，進(jìn)行了三次風(fēng)對(duì)燃燒器出口流場(chǎng)的影響試驗(yàn)。圖7給出了啟/停三次風(fēng)時(shí)燃燒器的出口流場(chǎng)?？梢钥闯?，三次風(fēng)對(duì)回流區(qū)影響不大。3改造后的燃燒調(diào)整試驗(yàn)2004年2月至2004年3月進(jìn)行了改造后

11、的燃燒調(diào)整工作。試驗(yàn)表明：2號(hào)爐下層燃燒器采用中心給粉燃燒器之后，鍋爐在300 MW的電負(fù)荷下運(yùn)行穩(wěn)定，主蒸汽壓力、主蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度、受熱面壁溫等參數(shù)正常。通過(guò)變氧量、變給粉量、變一次風(fēng)壓、變二次風(fēng)量配比等一系列試驗(yàn)，得出了2號(hào)鍋爐額定負(fù)荷下氧量、一次風(fēng)壓、二次風(fēng)擋板開度等主要調(diào)節(jié)參數(shù)較佳的運(yùn)行值。鍋爐的熱效率由大修前的90.50%提高到92.06%，提高了1.56%，效果明顯。4改造后的低負(fù)荷試驗(yàn)以電負(fù)荷作為鍋爐最低出力試驗(yàn)的計(jì)量基準(zhǔn)，試驗(yàn)過(guò)程中一直保持A、C兩套制粉系統(tǒng)運(yùn)行。機(jī)組負(fù)荷先降到了160 MW，此時(shí)投運(yùn)前下4個(gè)、后下4個(gè)、后中4個(gè)和前中2個(gè)共14個(gè)燃燒器?；饳z指示正常且無(wú)

12、一閃爍，爐膛負(fù)壓波動(dòng)平穩(wěn)，爐膛火焰監(jiān)視電視圖像正常，鍋爐燃燒穩(wěn)定。燃燒器改造后，鍋爐經(jīng)常在150 MW不投油運(yùn)行。經(jīng)研究決定繼續(xù)降至150 MW，要求司爐在降負(fù)荷過(guò)程中，同步降低一次風(fēng)速，并盡量關(guān)小上排和前中排二次風(fēng)大擋板，以保證投運(yùn)燃燒器層的二次風(fēng)大風(fēng)箱壓力穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)30 min機(jī)組負(fù)荷降到150 MW。此時(shí)切掉了前中2個(gè)燃燒器，投運(yùn)前下4個(gè)、后下4個(gè)及后中4個(gè)共12個(gè)燃燒器，火檢指示正常且無(wú)一閃爍，爐膛負(fù)壓波動(dòng)平穩(wěn)，爐膛火焰監(jiān)視電視圖像正常，鍋爐整體運(yùn)行狀況良好。從爐膛溫度測(cè)量結(jié)果看，投運(yùn)燃燒器出口處的火焰溫度在1 200 以上，其中有一半的火焰溫度在1 300 以上，火焰呈亮桔黃色,鍋爐

13、燃燒良好。穩(wěn)定運(yùn)行1 h后，經(jīng)研究決定將機(jī)組負(fù)荷降至140 MW。經(jīng)過(guò)40 min機(jī)組負(fù)荷降到140 MW，此時(shí)仍然投運(yùn)前下4個(gè)、后下4個(gè)及后中4個(gè)共12個(gè)燃燒器，火檢指示正常且無(wú)一閃爍，爐膛負(fù)壓波動(dòng)平穩(wěn)，爐膛火焰監(jiān)視電視圖像正常，鍋爐整體運(yùn)行狀況良好。從爐膛溫度測(cè)量結(jié)果看，投運(yùn)燃燒器出口處的火焰溫度大多在1 200 以上，火焰呈亮桔黃色。爐膛溫度雖然有所降低，但是爐膛負(fù)壓波動(dòng)依然平穩(wěn)，爐膛火焰監(jiān)視電視圖像正常，鍋爐燃燒仍然穩(wěn)定。機(jī)組負(fù)荷在140 MW穩(wěn)定運(yùn)行了2 h。經(jīng)研究一致認(rèn)定在現(xiàn)有煤種（燃煤的工業(yè)分析數(shù)據(jù)見表3）下鍋爐的最低穩(wěn)燃負(fù)荷達(dá)到并超過(guò)了150 MW的設(shè)計(jì)要求。5鍋爐改造后的經(jīng)濟(jì)

14、性分析經(jīng)過(guò)燃燒器改造和燃燒調(diào)整工作，鍋爐的熱效率比改前提高了1.56%，考慮實(shí)際運(yùn)行存在的偏差，按照熱效率提高1.1%計(jì)算，每年可以節(jié)約燃煤約8 200 t，按照每噸煤300元計(jì)算，公司每年節(jié)約運(yùn)行成本246萬(wàn)元。以改造前的2003年為例：改造前鍋爐的最低穩(wěn)燃負(fù)荷在170MW， 2號(hào)鍋爐全年的助燃用油量為1 152 t；改造后鍋爐的低負(fù)荷穩(wěn)燃能力有了較大提高，2004年全年的助燃用油量為138 t，比2003年降低1 014 t，按照每噸燃油3 000元計(jì)算，同時(shí)減去同等熱值的燃煤價(jià)格，實(shí)際節(jié)約247萬(wàn)元。兩者合計(jì)，公司每年可以降低運(yùn)行成本493萬(wàn)元。6結(jié)束語(yǔ)a.采用中心給粉旋流煤粉燃燒器后，鍋爐從300 MW的額定負(fù)荷到150 MW