W火焰锅炉燃用劣质无烟煤的稳燃技术.pdf
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1、 第25卷 第2期 2005年4月 中 国 动 力 工 程 学 报 CHINESEJOURNAL OF POWER ENGINEERING Vol.25 No.2 Apr. 2005 ?:100026761(2005)0220201206 W火焰锅炉燃用劣质无烟煤的稳燃技术 孙超凡, 李乃钊, 杨 华, 徐齐胜, 宋景慧, 余岳溪, 温智勇 (广东省电力试验研究所,广州510600) ?:对燃用韶关地区劣质难燃无烟煤的W火焰锅炉来说,长时间稳定燃烧是个较大的技术难 题。介绍了W火焰炉的设计特点和调试期间发生的燃烧不稳现象,提出了针对劣质难燃无烟煤所 采取的稳燃技术方法,描述了所达到的稳燃效果,
2、并就燃烧和设计技术的进一步完善化给出了建 议。图2表5参5 ?:动力机械工程;W火焰锅炉;稳定燃烧;劣质无烟煤;低挥发份煤 ?: TK224 ?: A Technical Research on Stable Combustion of the Lambskin2fired W2flame Boilers SUN Chao2fan, LI Nai2zhao, Yang Hua, XU Qi2sheng, SONG Jing2hui, YU Yue2xi, WEN Zhi2yong (Guangdong Power Test W2flame boiler ; stable combustion;
3、 lambskin; low2volatile coal ?:2004206228 ?:广东省电力科技发展 “九 五” 计划重点项目 ?:孙超凡,男,工学硕士,高级工程师。从事锅炉运行、 研究、 调整试验及工程项目管理等方面工作。 韶关电厂10号锅炉系广东省首台引进美国FW 公司燃烧技术、 东方锅炉厂制造的双拱型W火焰锅 炉。其最大蒸发量为1025 th ,装机容量为300 MW , 属引进国外先进燃烧技术进行消化吸收的大型工程 建设项目,被列入 广东省电力科技发展 “九 五” 计 划 重点项目及要重点解决的关键技术领域。据了 解 1 ,10号锅炉设计燃用煤质比国内同类型锅炉所 燃用的煤质均要
4、差,实际入炉煤质更差,系当地小煤 窑所产。其特点为:低挥发份、 低热值、 高灰份,且煤 质极不稳定,变化范围大。目前,也暂时未见报道国 外有燃用如此煤种的同类型锅炉在商业运行。试运 期间,多次发生因燃烧不稳而灭火的现象。因此,尽 快使该台锅炉脱油稳燃成为我们当时的首要任务。 换言之,解决W火焰锅炉燃烧无烟煤脱油稳燃这一 技术难题,成为本项目的技术重点和关键。为解决 这一技术难点,我们通过总结经验教训,反复实践、 调试和研究稳燃机理,采取各种行之有效的方法,终 于解决了锅炉稳燃这一技术难点,于2001年3月15 日正式投入商业试运行,并于同年11月30日完成 了该炉的各项性能考核试验工作。至今,
5、该炉总体 运行情况良好。 1? 1.1? 锅炉型号为DG102518. 22II10型,系东锅厂生 产的亚临界压力、 中间一次再热、 自然循环固态排渣 锅炉。双拱型单炉膛,燃烧器布置于下炉膛前后拱 上, W型火焰,配4套D211D型美国FW公司生产 的双进双出钢球磨煤机。尾部双烟道结构,采用挡 板调节再热汽温,平衡通风。 1.2? 锅炉主要设计参数示于表1。所配磨煤机单台 出力为53th ,煤粉细度为83 %(通过200目筛子的 过筛率 ) , 磨煤机出口风粉混合物温度为93C。燃用 设计煤种时,其不投油最低稳燃负荷为45 % B2 MCR。 ?1? Tab.1Main design para
6、meters of boiler 项目MCRECR 过热蒸汽流量th- 11025935 过热蒸汽出口压力MPa17.3517.22 过热蒸汽出口温度 C540540 再热蒸汽流量th- 1849779 再热蒸汽进 出口压力MPa3.833.643.513.34 再热蒸汽进 出口温度 C325540316540 给水温度 C275269.5 排烟温度(修正前 后) C132123129121 计算燃料耗量kgh- 1171000158100 锅炉设计效率%90.4890.61 炉膛出口过剩空气系数1.31.3 空预器出口一次风温 C335332 空预器出口二次风温 C320318 炉膛出口烟温
7、 C10961078 1.3? 1.3.1 设计煤种特性 锅炉设计煤种为粤北地区红工无烟煤,干燥无 灰基挥发份Vdaf= 10 %(设计值 ) , 校核值为8 %。其 收到基元素分析示于表2。 1.3.2 实际煤种特性 锅炉实际入炉煤质大多数情况下要比设计煤种 差,系当地小窑煤,属劣质难燃无烟煤,挥发份低、 热 值低、 灰份高。且来煤属地多变,煤质极不稳定,变 化大。2001年2月1119日曾对入炉煤质进行过 连续取样分析化验,其工业分析主要数据 2为 :挥发 份Vad= 6.57.5 % ,灰份Aad= 3548 % ,低位发热 量Qnet ,ar =13.6015.50 MJkg。 1.4
8、? 锅炉采用双旋风分离式煤粉浓缩型燃烧器,24 ?2? Table 2Ulbimate analysis as received basis 项目设计煤种校核煤种 碳Car%45.143.2 氢Har%1.91.4 氧Oar%1.91.5 氮Nar%0.60.2 硫Sar%1.51.7 灰份Har%4042 水份Mar%910 低位发热值Qnet ,arM Jkg16.83515.910 组燃烧器错列布置在下炉膛前后拱上。每组燃烧器 由栅格式煤粉均分器、 双旋风筒、 煤粉喷嘴、 乏气管 及其挡板、 消旋器、 风门挡板组成。每组燃烧器配有 1支小油枪。燃烧调节机构示于图1。 图1 燃烧调节机构示
9、意图 Fig 1 Schematic diagram of control mechanismfor combustion 每组燃烧器布置有6个二次风道及挡板,其 中,A、B、C挡板控制拱上部分的二次风量(占30 % 40 %) ,挡板 A( 手动)控制燃烧器乏气喷嘴及主火 检孔的冷却风。挡板 B( 手动)调节燃烧器煤粉喷嘴 的周界风量,调整煤粉气流的穿透能力及冷却喷口。 挡板 C( 气动)控制点火油枪及油火检的风量。通过 调整拱上二次风挡板可获得所期望的火焰形状和稳 定的炉膛工况,同时高速环形二次风对卷吸炉膛内 高温烟气有利,且能增加气流在炉膛内的贯穿深度。 D、E、F挡板控制拱下部分的二次
10、风量(占60 % 202 中 国 动 力 工 程 学 报第25卷 70 %) ,风量为阶梯形分配,D、E挡板为手动,F挡板 为气动。拱下二次风挡板将影响煤粉的燃烧效率和 煤粉气流在炉膛内的贯穿深度。边界风挡板 G( 手 动)用来防止炉膛角部及冷灰斗喉口部位灰渣积聚 和结焦。 A、B、C、D 4台磨煤机一次风与24台燃烧器布 置对应关系示于图2。 图2 磨煤机与燃烧器布置对应关系示意图 Fig 2 Schematic diagram of arrangement relations between mills and burners 2? 调试期间,频繁发生因燃烧不稳而灭火现象,一 时无法实现脱
11、油稳燃带满负荷之目标。具体表现 为: 在带高负荷运行时,锅炉会突然发生燃烧不稳, 炉膛燃烧监视屏会突然变黑,炉膛负压发生急剧波 动,且波幅大,往往是先负至- 400 Pa- 700 Pa ,再 正压,达高保护II值,引起MFT而灭火。特别是当 煤种发生变化或煤质热值波动较大,事先又不知而 未及时进行燃烧调整时,更易发生燃烧不稳现象。 尤其是当煤质变坏时,为了保持负荷不变,起初往往 是采取增大给煤量的手段来维持高负荷运行,但结 果却经常导致燃烧不稳。因此常需投46支油枪 助燃,无法全脱油枪运行。 另外,对应点的炉内温度分布也不均等,偏差较 大。某些区域的燃烧温度明显偏低。炉膛前后拱上 部积灰较严
12、重,不时有灰渣垮下而引起炉膛负压波 动,燃烧不稳,甚至灭火。 3? 为了早日实现锅炉脱油稳燃带满负荷运行之目 标,我们依据燃烧理论 3 ,4 ,进行了大量的摸索和试 验,通过仔细研究影响稳燃的各种因素,及时总结失 败教训和成功经验,终于逐步弄清了10号炉的稳燃 机理并掌握了解决办法。主要的稳燃技术措施有: 3.1? 首先,利用停炉机会,对各一次风粉管重新进行 了冷态调平工作。通过调整粉管缩孔,重新标定和 调整各管风速。热态时,又对冷态调平结果进行了 修正。之后,除个别粉管外,其缩孔开度在带负荷运 行时原则上一般均维持不变或只作微调。否则,若 变化过大过频,则会对稳燃带来较大的影响,也会使 燃烧
13、调整工作量更大,无所适从。出口一次风速一 般应维持在2427 ms左右,不大于31 ms ,否则, 对着火和稳燃不利。一般将一次风母管压力控制在 7.59. 0 kPa范围。通过计算 5和调整 ,各粉管缩 孔开度初步调整结果示于表3。 ?3?(?:% ) Tab.3Openings of contracting holes in the primary air ducts 粉管号冷态值热态值粉管号冷态值热态值 B19580C16050 A19087D19270 B210095C26050 A290100D26777 B39595C36060 A3100100D35545 D4100100A48
14、060 C49650B46560 D5100100A56765 C510087B55365 D67570A66055 C682100B69085 3.2? 调试期间,曾发生过因局部炉温低而引起锅炉 灭火现象。为避免这种情况重复发生,我们对炉温 进行了测量。根据W火焰炉的结构特点,分别在炉 膛标高21m、23m、26m和29m等处,对前、 后、 左、 右 墙区域的炉温进行了监测,包括在不同的负荷、 不同 的配风、 不同的燃烧方式、 不同的煤质、 投油枪与撤 油枪等条件下对炉温进行的测量。通过一系列的监 测,基本上了解了W炉炉温分布特性,为强化局部 区域燃烧、 提高稳燃效果指明了方向。 表4为在不
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