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縫隙式燃燒器火焰鍋爐燃燒系統改造后燃燒調整及運行特性分析

時間:2017-07-26  來源:本網  瀏覽次數:9280

  W火焰鍋爐主要針對無煙煤的燃燒,通過布置在前后拱的煤粉燃燒器垂直下射以增加煤粉燃燒流程,通過布置較多的下爐膛衛燃帶以提高爐膛溫度,由此達到較高的燃燒穩定性和較高的燃燒效率,然而在W火焰鍋爐中存在著燃燒穩定性和經濟性不能兼顧的問題,同時,由于衛燃帶增多,結渣也是W火焰鍋爐所面臨的普遍問題。

  本文以W火焰鍋爐型式之一的狹縫式燃燒器W火焰鍋爐作為研究對象。

  狹縫式燃燒器W火焰鍋爐存在的主要問題是:燃燒穩定性差、下爐膛前后墻火焰偏燒嚴重、燃燒經濟性差、爐膛結渣嚴重等。解決上述問題的關鍵在于尋找一種著火穩燃性能好的適用于燃燒無煙煤、半無煙煤燃燒器。貴州電力試驗研究院在總結W火焰鍋爐燃燒經驗基礎上進行了燃燒機理的詳細分析和研究,并通過大量的計算機模擬計算驗證,提出了燃燒系統改造方案,改造方案在納雍二電廠2號鍋爐實施。改造完成后,貴州電力試驗研究院對納雍二電廠2號鍋爐進行了燃燒調整。本文結合納雍二電廠2號鍋爐改造后的燃燒系統結構特點及運行特性進行分析,并針對鍋爐燃燒調整中出現的問題進行分析探討,以期對縫隙式W型火焰鍋爐的設計和運行有所裨益。

  1鍋爐概況改造前縫隙式燃燒器Fig.改造后的縫隙式燃燒器,主要將乏氣風火嘴移至靠爐膛中心的兩格二次風處,原乏氣噴口通二次風,見。

  靠爐膛中心側增刊哈爾濱鍋爐有限責任公司引進英巴技術生產制造的HG1025/17.3WM18型鍋爐,鍋爐為單爐膛平衡通風、中間一次再熱、亞臨界參數、自然循環單汽包固態排渣煤粉爐;采用W火焰燃燒方式,燃燒器為直流縫隙式,制粉系統為雙進雙出球磨機直吹式,設計煤種為納雍無煙煤。

  煤粉燃燒器布置于前后拱上,約88%的送風量(二次風)從拱上垂直送入爐膛,其余12%的送風量(三次風)從拱下與水平呈55°送入爐膛,下爐膛為八角形結構,爐膛四角為翼墻。

  2燃燒系統改造2.1燃燒器改造W火焰鍋爐直流縫隙式燃燒器其主要特點是兩列二次風夾一條一次風,為改造前的縫隙式燃燒器,一次風布置于靠爐膛中心側,乏氣布置于靠墻側。

  靠爐膛中心則-次風乏氣二次風靠墻側-次風乏氣二次風靠墻(則改造后縫隙式燃燒器乏氣風的位置對鍋爐燃燒影響較大,必須妥善布置。改造方案將乏氣風移至靠爐膛中心的二次風處,一方面減少了一次風相間處的二次風,乏氣煤粉相對集中布置,整體增加了向火面的煤粉濃度,有利于消除燃燒脈動現象;另一方面原乏氣噴口處通入二次風,由此增加了靠墻側的氧量水平和加大了煤粉中心到鍋爐爐墻的距離,有效防止前后墻結渣。改造方案不影響二次風的整體下沖動量。由于乏氣煤粉細度較小,靠近高溫區域的乏氣煤粉很容易著火燃燒,可彌補乏氣風溫度較低對主燃燒氣流的影響。

  2.2三次風室分割和加裝導流板W型火焰鍋爐拱下熱風傾角對鍋爐燃燒的穩定性和經濟性有重要影響。狹縫式燃燒器W火焰鍋爐三次風主要起燃燒后期補風和調節火焰中心作用。三次風對爐內流動有明顯影響,它阻礙了主氣流向下流動,使氣流行程變短。當三次風下傾一個小角度時,可以進一步延長氣流行程,對爐內流動有利。三次風室采用大風箱結構,原設計三次風風道與水平呈55°下傾,實際由于氣流經水冷壁管繞流后,出口基本呈水平方向進入爐膛。

  這樣就導致前后墻流場的不對稱,使得三次風開大對燃燒穩定性有較大的影響。為此,通過把三次風室分割成小風室并且加裝導流板,保證實際三次風呈55.下傾后,下爐膛前后墻火焰對稱性得到明顯改善,可根據鍋爐燃燒情況逐漸開大三次風。

  2.3翼墻通過開細縫通防結渣的二次風由于爐膛中心的氣流膨脹后向兩側邊運動,高溫甚至融熔煤灰顆粒會直接撞擊翼墻,使翼墻結渣機率大增。翼墻衛燃帶區域通過在水冷壁鰭片處開細縫通入二次風,改善衛燃帶區域的還原性氣氛,達到控制結渣的目的,設計風量為5%總風量。

  在下爐膛四角標高22.966m與26.566m兩個高度方向上設置防渣風。

  3燃燒調整及運行特性分析3.1燃燒調整工況在燃燒調整過程中,鍋爐燃燒穩定,爐膛溫度分布較均勻,飛灰含碳量和大渣含碳量較改造前均明顯降低,鍋爐結渣情況得到明顯改善,通過改變鍋爐的配風方式和磨煤機運行方式等進行了燃燒調整試驗,主要的工況和調整結果如表1所示。燃燒調整內容和運行特性分析如下。

  3.2拱上二次風分配的調整二次風采用中間小,兩邊大的配風方式,可以使燃燒穩定。二次風擋板開度維持均等開度或采取中間大、兩邊小的開度運行方式時,鍋爐能穩定燃燒,但鍋爐兩側墻有結大渣現象。為此,根據爐表1燃燒調整工況Tab.工況三次風開度/%乏氣縮孔乏氣手動門氧量/%鍋爐效率/%開關開關開關開關開內氧量分布情況,通過適當開大邊上二次風擋板,保證爐膛兩側的氧量充分,使側墻結渣得到控制。二次風擋板按中間45%、兩側55%的開度方式運行。

  3.3拱下三次風的調整通過拱下三次風擋板開度的大小,調整拱下三次風風量,觀察鍋爐燃燒穩定性。三次風維持較大開度時,由于延長了煤粉氣流行程,鍋爐燃燒穩定;當三次風開度從60%關至40%時,爐膛負壓波動加大,這與拱部二次風量增加,使煤粉著火距離加長有關。可見,適當加大三次風,一方面既有利于拱上煤粉著火,另一方面有利于煤粉燃燒的后期補風。在乏氣手動門全開的情況下,T3、T7、T8工況的鍋爐效率分別達到了90.72%、90.48%和90.52%,可見開大三次風對燃燒穩定性和經濟性都有益。

  3.4翼墻風的調整通過調整翼墻防渣風擋板開度的大小,觀察翼墻的結渣情況和燃燒穩定性。增加翼墻風量,提高翼墻處氧量,翼墻結渣情況得到明顯改善。翼墻防渣風上、下層開度逐漸開至100%,鍋爐燃燒未見明顯擾動,翼墻看火孔處無明顯的渣塊堆積現象。

  3.5氧量的調整在燃燒穩定的前提下,根據爐膛出口氧量情況,逐漸增加二次風(送風)風量,維持爐膛出口氧量在3.0%4.5%,燃燒經濟性有明顯的提高,高氧量同時對防止爐內結渣亦有好處。對比T3和T8工況,氧量水平有一個最佳值,在保證爐膛不結渣的情況下,應維持稍低氧量運行,以達到熱負荷在各受熱面的合理分配。

  3.6磨煤機之間的負荷分配在燃燒穩定的前提下,為防止爐內兩側墻結渣,應提高爐膛兩側氧量水平,為此采用中間大,兩邊小的磨負荷分配方式。根據爐內燃燒器火嘴的分布,磨煤機負荷分配為中間C、D磨比邊上A、B磨負荷稍高方式運行。磨煤機的這種運行方式和鍋爐配風方式相配合可進一步控制爐內結大渣現象。3.7乏氣縮孔和手動門的調整將靠側墻的8個乏氣手動全關(T4、T5、T6工況),燃燒經濟性明顯下降,燃燒穩定性也有所降低。

  關掉部分乏氣縮孔,同時將三次風開大后(T3、T8工況),燃燒穩定,燃燒經濟性也得到提高。

  改造后的燃燒器,靠爐膛中心形成高濃度的煤粉燃燒,靠前后墻側形成高氧量的氧化性氣氛,在保證燃燒穩定性的同時,控制了前后墻結渣。

  為改善爐膛中心側煤粉局部缺氧燃燒的狀況和加強煤粉火焰的下沖能力,運行中選擇了關小部分乏氣縮孔。

  4與改造前的比較4.1改造后燃燒穩定性得到增強燃燒改造前三次風基本呈水平噴入爐膛,與垂直下傾的主燃燒氣流提前相碰,造成爐內氣流不穩定,爐膛負壓波動大,前后墻偏燒嚴重。改造后,三次風能開到100%,爐內燃燒穩定,爐膛溫度分布均勻,無前后墻偏燒情況。

  改前鍋爐帶負荷能力差,改后鍋爐對煤種變化適應性增強,帶負荷能力強,爐膛負壓穩定在正負70Pa以內,機組最低穩燃負荷150MW,燃燒穩定性得到明顯改善。

  4.2改造后燃燒經濟性大幅度提高改造后,經過對二次風和三次風配風方式進行調整使燃燒經濟性得到進一步的提高,鍋爐飛灰含碳量降到了5%左右,大渣含碳量也降到了3.5%左右,鍋爐效率最高達到90.72%左右(T3工況)。燃燒系統改造前后結果對比如表2所示。

  表2燃燒系統改造前后運行對比Tab.2Comparisonontheoperation試驗項目2號爐改前2號爐改后(T3)實際電負荷/MW煤質飛灰可燃物含量/%爐渣可燃物含量/%排煙溫度/°c空預器入口氧量/%鍋爐效率/%增刊4.3鍋爐減溫水量明顯降低。

  改造前在較低風量和氧量下鍋爐減溫水在80 100t/h.改造后,雖然鍋爐風量和氧量大幅度增加,但鍋爐溫水然維持在30t/h左右,煤質較好時甚至無需投運減溫水。

  4.4鍋爐結渣得到有效控制通過改造加裝的防渣風箱在爐內翼墻進行補風,同時結合二、三次風擋板調整和磨煤機之間的負荷分配,鍋爐結渣得到有效控制。爐內無明顯結大渣情況。

  5結論改造后燃燒穩定性得到增強,改造后燃燒經濟性大幅度提高,消除了爐膛前后墻偏燒現象,有效地解決了W火焰鍋爐燃燒穩定性、經濟性和控制結渣的之間矛盾。經過燃燒調整,確定了鍋爐最佳的運行方式。即:二次風配風方式采用兩邊大、中間小,磨負荷分配方式采用兩邊小、中間大,三次風全開,防渣風全開,在乏氣手動門全開情況下,適當關小部分乏氣縮孔,控制爐內氧量在3.5%左右運行。

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