鍋爐燃燒燃燒技術的分析與應用

鍋爐燃燒燃燒技術的分析與應用

隨著電網(wǎng)負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荷穩(wěn)燃，增大鍋爐的調(diào)峰能力，節(jié)約點火用油和助燃用油等問題，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，已在多臺電站鍋爐上成功使用。鑒于我國燃煤品種繁多、機組調(diào)峰和竟價上網(wǎng)的要求，近年來人們又開發(fā)和研制出一些新型的鈍體燃燒器。實踐證明，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荷不投油的穩(wěn)燃問題。為了更好地了解新型鈍體燃燒器的改造效果，本文對2臺不同容量的電站鍋爐進行了試驗研究以便讀者參考。1復雜的帶熱回流區(qū)與違規(guī)燃料鈍體燃燒器是一種較早開發(fā)的應用煙氣熱回流的直流燃燒器，已在多臺電站鍋爐上使用，如合山、南昌和景德鎮(zhèn)等電廠。運行表明，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，人們在鈍體燃燒器的基礎上開發(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)，又可保證在運行時鈍體不被燒壞，該燃燒器先后在?？诤颓嗌降入姀S使用。隨后，人們開發(fā)出了開縫鈍體燃燒器，該燃燒器通過將部分煤粉直接送入回流區(qū)，從而達到著火提前、改善和強化燃燒的目的，在樂平電廠燃用劣質(zhì)煙煤的鍋爐上使用情況表明：滿負荷燃燒穩(wěn)定、爐膛負壓穩(wěn)定以及結渣減少，同時還可保證在50%MCR負荷下不投油穩(wěn)燃。近年來，人們又開發(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的應用無疑將對我國電站鍋爐的穩(wěn)燃、調(diào)峰以及提高熱效率提供幫助。20世紀80年代開始，我國引進了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荷設計的，不投油最低負荷通常為65%～70%MCR。為滿足電網(wǎng)對電站鍋爐深度調(diào)峰的需要，節(jié)省低負荷時的燃油，一些電站鍋爐已著手進行燃燒器的改造工作。2鈍性燃料試驗2.1420噸？h.h設備2.1.1燃燒及低負荷焦作萬方電廠1號爐為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MG350/600型磨煤機，中儲式制粉系統(tǒng)(熱風送粉)。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)-3-2(大油槍)-1-2-1-2-1-2(大油槍)。并且，二次風和消旋風順時針布置，一、三和(油)二次風逆時針布置。燃用晉東南無煙煤，煤質(zhì)特性見表1。2.1.2．煙炭含碳量高該廠在改造前衛(wèi)燃帶結焦嚴重，經(jīng)常掉渣；不投油最低負荷為84MW；鍋爐飛灰含碳量高，平均高達20%，最高達30%；排煙溫度較高(達150℃)。廠方認為出現(xiàn)上述問題的原因為：一、二次風相間布置對燃用無煙煤是不合適的，是造成飛灰含碳量高的主要原因；中間二次風反切使一次風偏轉過大，造成一次風刷墻而引起結渣。2.1.3次風燃燒與穩(wěn)燃腔燃燒結合改造目的：實現(xiàn)機組70MW調(diào)峰時不投油穩(wěn)定運行；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)-3-2(大油槍)-1-2-1-1(小油槍)-2，減少一層二次風；將中下二層一次風燃燒器改為穩(wěn)燃腔燃燒器(見圖1)；削旋二次風相對與一次風反切8°，其余二次風布置的角度同一次風相同；調(diào)整衛(wèi)燃帶面積，并重新分區(qū)；保留上層二次風中的大油槍，將下層二次風中的大油槍改為下層一次風小油槍。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)省低負荷用油和點火用油。改造前，鍋爐在84MW運行時即需投油，改造后，鍋爐最低不投油負荷為50MW，在不投油的條件下即可滿足調(diào)峰的要求；同時，原冷態(tài)啟動一次用油達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、爐稈結渣嚴重本爐為無煙煤鍋爐。由于燃燒器的設計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渣嚴重。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)約點火用油和助燃用油。2.21槽式擴散器件的改造2.2.1燃燒設備煤質(zhì)特性首陽山電廠3號爐為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MPS-200型磨煤機，正壓直吹式制粉系統(tǒng)，正常工況時4套運行，1套檢修或備用。燃燒器采用四角布置可擺動船形燃燒器，切圓直徑分別為700mm和1000mm，其中1、3號角氣流切于小圓，2、4號角氣流切于大圓。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)特性見表2。該廠在1997年防結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、燃燒強度減弱、火焰變長，致使機組調(diào)峰能力降低，不能滿足現(xiàn)階段調(diào)峰任務的需要。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，再熱汽溫長期在530℃以下運行。負荷低于200MW時，再熱汽溫僅為500℃左右，影響機組運行的經(jīng)濟性。2.2.3開縫帶采用流變區(qū)改造目的：實現(xiàn)機組50%ECR(150MW)調(diào)峰時不投油穩(wěn)定運行；在保證低負荷穩(wěn)燃的前提下，做到高負荷運行時鍋爐不結焦。本次燃燒器改造采用開縫鈍體燃燒技術(見圖2)。改造方案如下：(1)機組負荷在80%MCR以上時，將50%的周界風由鈍體背封面引入回流區(qū)，使回流區(qū)消失，推遲了著火。開縫鈍體后連接一個長為300mm的整流罩，在鈍體的上、下還各設置了整流板，使一次風氣流經(jīng)過開縫鈍體后立即被導到水平方向，抑制垂直擴散，增大了射流剛性。一次風速由28m/s增大為30.5m/s。其余50%的周界風集中在一次風背火側，有利于隔離噴口附近一次風粉與爐墻的接觸。(2)鈍體中心縫隙可使14%的一次風粉進入回流區(qū)首先著火，形成分級著火方式，提高回流區(qū)的溫度，使主煤粉氣流著火提前，強化燃燒。鈍體上下方設置的整流板既可起到對鈍體上下主流煤粉有進一步增濃的效果，又可將濃的煤粉引導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試驗結果(1)爐內(nèi)結焦對季鍋爐帶高負荷的影響機組經(jīng)大修啟動后正趕上夏天帶高負荷，在整個夏季鍋爐帶高負荷時運行較為正常，沒有發(fā)生由于爐內(nèi)結焦影響機組帶負荷的情況。后經(jīng)半年運行，停爐觀察，爐內(nèi)水冷壁是干凈的，未見有結焦的痕跡。(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)結焦大大減弱以及排煙溫度降低。(3)磨組合方式對調(diào)速器運行的影響試驗時機組負荷從150MW開始，每降5MW穩(wěn)定20min，觀察燃燒情況，監(jiān)視各火嘴火檢強度的變化，直至135MW后穩(wěn)定運行6～8h。在減負荷過程中，當發(fā)現(xiàn)燃燒不穩(wěn)時，停止減負荷并重新加負荷至穩(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)。試驗共進行了6種磨組合方式，其中4種磨組合方式實現(xiàn)機組135MW鍋爐不投油穩(wěn)定燃燒(見表4)。在上述4種磨組合方式下，維持機組負荷135MW運行，穩(wěn)定后進行燃燒情況觀察，從火檢信號看，除A、B、C磨運行方式外，其余3種磨組合方式投運火嘴的火檢信號均大于5%。A、B、C磨運行時，A磨4號角火檢信號較弱，小于5%，但在就地觀察該火嘴處火焰亮度與其余各磨并無大的差別，懷疑是火檢本身有問題。從爐膛負壓看，波動的幅度及頻率均不變，在此負荷機組穩(wěn)定運行時間均大于6h，滿足規(guī)程大于2h要求?？紤]再降負荷較為困難，將135MW定為鍋爐不投油最低穩(wěn)燃負荷。2.2.5開縫癲體水平布置燃燒技術本爐為煙煤鍋爐。既要考慮滿負荷時燃燒穩(wěn)定、爐內(nèi)不結渣，又要考慮低負荷時穩(wěn)燃、節(jié)約助燃油的問題。改造采用開縫鈍體(水平布置)燃燒技術，在滿負荷時，燃燒器的運行方式相當于直流燃燒器，可確保鍋爐在運行中不燒壞噴口、爐內(nèi)不結渣；在低負荷時，燃燒器的運行方式為開縫鈍體燃燒器，可確保鍋爐低負荷穩(wěn)燃滿足