鍋爐燃燒燃燒技術(shù)的分析與應(yīng)用

鍋爐燃燒燃燒技術(shù)的分析與應(yīng)用

隨著電網(wǎng)負(fù)荷的峰值和山谷差異的增加，許多電網(wǎng)必須參與峰值調(diào)整。如何解決好電站鍋爐的低負(fù)荷穩(wěn)燃，增大鍋爐的調(diào)峰能力，節(jié)約點(diǎn)火用油和助燃用油等問(wèn)題，就顯得尤為突出和迫切。鈍體燃燒器是一種較為成熟的穩(wěn)燃技術(shù)，已在多臺(tái)電站鍋爐上成功使用。鑒于我國(guó)燃煤品種繁多、機(jī)組調(diào)峰和竟價(jià)上網(wǎng)的要求，近年來(lái)人們又開(kāi)發(fā)和研制出一些新型的鈍體燃燒器。實(shí)踐證明，這些新型鈍體燃燒器的投用很好地解決了劣質(zhì)煤的燃燒和鍋爐低負(fù)荷不投油的穩(wěn)燃問(wèn)題。為了更好地了解新型鈍體燃燒器的改造效果，本文對(duì)2臺(tái)不同容量的電站鍋爐進(jìn)行了試驗(yàn)研究以便讀者參考。1復(fù)雜的帶熱回流區(qū)與違規(guī)燃料鈍體燃燒器是一種較早開(kāi)發(fā)的應(yīng)用煙氣熱回流的直流燃燒器，已在多臺(tái)電站鍋爐上使用，如合山、南昌和景德鎮(zhèn)等電廠。運(yùn)行表明，鈍體燃燒器具有較明顯的穩(wěn)燃功能，但存在著燃燒器噴口易燒壞、易變形的缺陷。后來(lái)，人們?cè)阝g體燃燒器的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出穩(wěn)燃腔燃燒器，鈍體布置在穩(wěn)燃腔內(nèi)，既能形成較大的回流區(qū)，又可保證在運(yùn)行時(shí)鈍體不被燒壞，該燃燒器先后在?？诤颓嗌降入姀S使用。隨后，人們開(kāi)發(fā)出了開(kāi)縫鈍體燃燒器，該燃燒器通過(guò)將部分煤粉直接送入回流區(qū)，從而達(dá)到著火提前、改善和強(qiáng)化燃燒的目的，在樂(lè)平電廠燃用劣質(zhì)煙煤的鍋爐上使用情況表明：滿負(fù)荷燃燒穩(wěn)定、爐膛負(fù)壓穩(wěn)定以及結(jié)渣減少，同時(shí)還可保證在50%MCR負(fù)荷下不投油穩(wěn)燃。近年來(lái)，人們又開(kāi)發(fā)出濃淡型鈍體燃燒器、帶熱回流的鈍體燃燒器以及橫置鈍體燃燒器。這些鈍體燃燒器技術(shù)的應(yīng)用無(wú)疑將對(duì)我國(guó)電站鍋爐的穩(wěn)燃、調(diào)峰以及提高熱效率提供幫助。20世紀(jì)80年代開(kāi)始，我國(guó)引進(jìn)了WR型燃燒器，該燃燒器具有較好的穩(wěn)燃及低NOX燃燒的功能。然而，這些鍋爐多是按滿負(fù)荷設(shè)計(jì)的，不投油最低負(fù)荷通常為65%～70%MCR。為滿足電網(wǎng)對(duì)電站鍋爐深度調(diào)峰的需要，節(jié)省低負(fù)荷時(shí)的燃油，一些電站鍋爐已著手進(jìn)行燃燒器的改造工作。2鈍性燃料試驗(yàn)2.1420噸？h.h設(shè)備2.1.1燃燒及低負(fù)荷焦作萬(wàn)方電廠1號(hào)爐為SG420/13.7-5型超高壓一次中間再熱自然循環(huán)固態(tài)排渣煤粉爐。該爐配有2臺(tái)MG350/600型磨煤機(jī)，中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)(熱風(fēng)送粉)。燃燒器采用四角布置WR燃燒器(垂直濃淡)，每組燃燒器的布置(從上至下)為：2(消旋風(fēng))-3-2(大油槍)-1-2-1-2-1-2(大油槍)。并且，二次風(fēng)和消旋風(fēng)順時(shí)針布置，一、三和(油)二次風(fēng)逆時(shí)針布置。燃用晉東南無(wú)煙煤，煤質(zhì)特性見(jiàn)表1。2.1.2．煙炭含碳量高該廠在改造前衛(wèi)燃帶結(jié)焦嚴(yán)重，經(jīng)常掉渣；不投油最低負(fù)荷為84MW；鍋爐飛灰含碳量高，平均高達(dá)20%，最高達(dá)30%；排煙溫度較高(達(dá)150℃)。廠方認(rèn)為出現(xiàn)上述問(wèn)題的原因?yàn)椋阂?、二次風(fēng)相間布置對(duì)燃用無(wú)煙煤是不合適的，是造成飛灰含碳量高的主要原因；中間二次風(fēng)反切使一次風(fēng)偏轉(zhuǎn)過(guò)大，造成一次風(fēng)刷墻而引起結(jié)渣。2.1.3次風(fēng)燃燒與穩(wěn)燃腔燃燒結(jié)合改造目的：實(shí)現(xiàn)機(jī)組70MW調(diào)峰時(shí)不投油穩(wěn)定運(yùn)行；飛灰可燃物含量小于10%。改造方案：將燃燒器布置(從上至下)改為：2(消旋風(fēng))-3-2(大油槍)-1-2-1-1(小油槍)-2，減少一層二次風(fēng)；將中下二層一次風(fēng)燃燒器改為穩(wěn)燃腔燃燒器(見(jiàn)圖1)；削旋二次風(fēng)相對(duì)與一次風(fēng)反切8°，其余二次風(fēng)布置的角度同一次風(fēng)相同；調(diào)整衛(wèi)燃帶面積，并重新分區(qū)；保留上層二次風(fēng)中的大油槍，將下層二次風(fēng)中的大油槍改為下層一次風(fēng)小油槍。2.1.4改造前鍋爐投油方案(1)飛灰可燃物大大降低。改造后，飛灰可燃物含量為9%～10%，鍋爐效率為90%～91%;(2)大幅度節(jié)省低負(fù)荷用油和點(diǎn)火用油。改造前，鍋爐在84MW運(yùn)行時(shí)即需投油，改造后，鍋爐最低不投油負(fù)荷為50MW，在不投油的條件下即可滿足調(diào)峰的要求；同時(shí)，原冷態(tài)啟動(dòng)一次用油達(dá)40t/次左右，現(xiàn)在可控制在15t/次左右。2.1.5燃燒不穩(wěn)、熱效率偏低、爐稈結(jié)渣嚴(yán)重本爐為無(wú)煙煤鍋爐。由于燃燒器的設(shè)計(jì)方案與燃煤特性不符，造成燃燒不穩(wěn)、熱效率偏低和爐膛結(jié)渣嚴(yán)重。經(jīng)本次燃燒器改造后，既提高了鍋爐的熱效率、滿足調(diào)峰的要求，又能節(jié)約點(diǎn)火用油和助燃用油。2.21槽式擴(kuò)散器件的改造2.2.1燃燒設(shè)備煤質(zhì)特性首陽(yáng)山電廠3號(hào)爐為DG1025/18.2-Л6型亞臨界一次中間再熱自然循環(huán)固態(tài)排渣煤粉爐。該爐配有5臺(tái)MPS-200型磨煤機(jī)，正壓直吹式制粉系統(tǒng)，正常工況時(shí)4套運(yùn)行，1套檢修或備用。燃燒器采用四角布置可擺動(dòng)船形燃燒器，切圓直徑分別為700mm和1000mm，其中1、3號(hào)角氣流切于小圓，2、4號(hào)角氣流切于大圓。每組燃燒器分為2組，布置(從上至下)為：2-2-1-2-1-2-2-1-2-1-2-1-2。燃用煙煤，煤質(zhì)特性見(jiàn)表2。該廠在1997年防結(jié)焦改造中拆除了船形穩(wěn)燃體，燃燒器改為直流噴口(方向固定在水平位置)，以消除仰角不一致對(duì)爐內(nèi)燃燒工況的影響。2.2.2燃燒中心位置不穩(wěn)定增加由于上次改造取消了燃燒器船體，使得煤粉氣流著火推遲、燃燒強(qiáng)度減弱、火焰變長(zhǎng)，致使機(jī)組調(diào)峰能力降低，不能滿足現(xiàn)階段調(diào)峰任務(wù)的需要。燃燒器固定在水平位置后，致使燃燒中心位置下降，影響到再熱汽溫，再熱汽溫長(zhǎng)期在530℃以下運(yùn)行。負(fù)荷低于200MW時(shí)，再熱汽溫僅為500℃左右，影響機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。2.2.3開(kāi)縫帶采用流變區(qū)改造目的：實(shí)現(xiàn)機(jī)組50%ECR(150MW)調(diào)峰時(shí)不投油穩(wěn)定運(yùn)行；在保證低負(fù)荷穩(wěn)燃的前提下，做到高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)鍋爐不結(jié)焦。本次燃燒器改造采用開(kāi)縫鈍體燃燒技術(shù)(見(jiàn)圖2)。改造方案如下：(1)機(jī)組負(fù)荷在80%MCR以上時(shí)，將50%的周界風(fēng)由鈍體背封面引入回流區(qū)，使回流區(qū)消失，推遲了著火。開(kāi)縫鈍體后連接一個(gè)長(zhǎng)為300mm的整流罩，在鈍體的上、下還各設(shè)置了整流板，使一次風(fēng)氣流經(jīng)過(guò)開(kāi)縫鈍體后立即被導(dǎo)到水平方向，抑制垂直擴(kuò)散，增大了射流剛性。一次風(fēng)速由28m/s增大為30.5m/s。其余50%的周界風(fēng)集中在一次風(fēng)背火側(cè)，有利于隔離噴口附近一次風(fēng)粉與爐墻的接觸。(2)鈍體中心縫隙可使14%的一次風(fēng)粉進(jìn)入回流區(qū)首先著火，形成分級(jí)著火方式，提高回流區(qū)的溫度，使主煤粉氣流著火提前，強(qiáng)化燃燒。鈍體上下方設(shè)置的整流板既可起到對(duì)鈍體上下主流煤粉有進(jìn)一步增濃的效果，又可將濃的煤粉引導(dǎo)到回流與主流的交界處。(3)為提高再熱汽溫，采用燃燒器上仰20°。2.2.4試驗(yàn)結(jié)果(1)爐內(nèi)結(jié)焦對(duì)季鍋爐帶高負(fù)荷的影響機(jī)組經(jīng)大修啟動(dòng)后正趕上夏天帶高負(fù)荷，在整個(gè)夏季鍋爐帶高負(fù)荷時(shí)運(yùn)行較為正常，沒(méi)有發(fā)生由于爐內(nèi)結(jié)焦影響機(jī)組帶負(fù)荷的情況。后經(jīng)半年運(yùn)行，停爐觀察，爐內(nèi)水冷壁是干凈的，未見(jiàn)有結(jié)焦的痕跡。(2)鍋爐效率比改造前提高2.2%以上表3為中修前試驗(yàn)工況參數(shù)記錄。由表3可知：鍋爐效率比改造前提高2%以上；其次飛灰、爐渣可燃物含量較以前有一定下降、爐膛內(nèi)結(jié)焦大大減弱以及排煙溫度降低。(3)磨組合方式對(duì)調(diào)速器運(yùn)行的影響試驗(yàn)時(shí)機(jī)組負(fù)荷從150MW開(kāi)始，每降5MW穩(wěn)定20min，觀察燃燒情況，監(jiān)視各火嘴火檢強(qiáng)度的變化，直至135MW后穩(wěn)定運(yùn)行6～8h。在減負(fù)荷過(guò)程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)燃燒不穩(wěn)時(shí)，停止減負(fù)荷并重新加負(fù)荷至穩(wěn)定狀態(tài)。為防止滅火，油系統(tǒng)循環(huán)至爐前，使油槍處于備用狀態(tài)。試驗(yàn)共進(jìn)行了6種磨組合方式，其中4種磨組合方式實(shí)現(xiàn)機(jī)組135MW鍋爐不投油穩(wěn)定燃燒(見(jiàn)表4)。在上述4種磨組合方式下，維持機(jī)組負(fù)荷135MW運(yùn)行，穩(wěn)定后進(jìn)行燃燒情況觀察，從火檢信號(hào)看，除A、B、C磨運(yùn)行方式外，其余3種磨組合方式投運(yùn)火嘴的火檢信號(hào)均大于5%。A、B、C磨運(yùn)行時(shí)，A磨4號(hào)角火檢信號(hào)較弱，小于5%，但在就地觀察該火嘴處火焰亮度與其余各磨并無(wú)大的差別，懷疑是火檢本身有問(wèn)題。從爐膛負(fù)壓看，波動(dòng)的幅度及頻率均不變，在此負(fù)荷機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間均大于6h，滿足規(guī)程大于2h要求?？紤]再降負(fù)荷較為困難，將135MW定為鍋爐不投油最低穩(wěn)燃負(fù)荷。2.2.5開(kāi)縫癲體水平布置燃燒技術(shù)本爐為煙煤鍋爐。既要考慮滿負(fù)荷時(shí)燃燒穩(wěn)定、爐內(nèi)不結(jié)渣，又要考慮低負(fù)荷時(shí)穩(wěn)燃、節(jié)約助燃油的問(wèn)題。改造采用開(kāi)縫鈍體(水平布置)燃燒技術(shù)，在滿負(fù)荷時(shí)，燃燒器的運(yùn)行方式相當(dāng)于直流燃燒器，可確保鍋爐在運(yùn)行中不燒壞噴口、爐內(nèi)不結(jié)渣；在低負(fù)荷時(shí)，燃燒器的運(yùn)行方式為開(kāi)縫鈍體燃燒器，可確保鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃滿足