420th无烟煤锅炉的稳燃技术与稳燃措施分析.PDF

①文章编号1006 - 348X200102 - 40 - 04 420t/ h无烟煤锅炉的稳燃技术与稳燃措施分析 曾庭华 邓均慈 廖永进 广东省电力试验研究所,广州市梅花路 73 510600 摘要介绍了应用在广东省连州电厂420t/ h无烟煤锅炉的稳燃技术双通道自稳式燃烧器和百叶窗水平浓淡式燃 烧器。通过试验及实际运行经验,分析和讨论了低挥发份无烟煤锅炉的稳燃措施,这对无烟煤锅炉的设计和运行 有着很好的借鉴意义。 关键词无烟煤;锅炉;稳燃 中图分类号TK227. 1 文献标识码B Abstract The paper introduced the steady combustion technologies double pass pulverized coal burners and louver type hor2 izontal dense - thin pulverized coal burners in 420t/ h anthracite - fired boilers in Lianzhou Power Plant , Guan g Dong Province. By tests and running experiences , measures of steady combustion for low volatile anthracite have been anlayzed and discussed. The results have very important role on anthracite - fired boiler’s design and its safety operation. Key words anthracite; boiler ; steady combustion 1 锅炉简介 广东省连州电厂2台125MW新建机组的锅炉 420t/ h ,由哈尔滨锅炉厂制造,用于燃烧低挥发份 的无烟煤,煤质分析见表1所示。机组已于2000年 3月、8月分别投入商业运行。锅炉型号为HG - 420/ 13. 7 - WM2 ,单锅筒、 自然循环、 集中下降管、 一次中间再热、 ∏ 形布置的固态排渣煤粉炉。炉膛 为正方形95809580mm ,顶棚管标高为44450mm。 表1 设计燃料无烟煤特性分析 符号CarHarQarNarSarMarMadAarVdafQar ,netR90 单位kJ/ kg 数值59.41.862.560.861.578.01.025.757.2217447 锅炉采用钢球磨中间仓储制,一炉两磨,热风送 粉。燃烧设备为四角切向布置直流式,假想切圆直 径为Φ639mm ,逆时针方向旋转,三次风对冲布置。 燃烧器布置如图1所示,其中上、 下二层燃烧器为 百叶窗水平浓淡式,带侧边风,中间一层为双通道自 稳式燃烧器,带有腰部风。点火方式采用高能点火 器 轻油 煤粉两级点火。燃烧器设计特性参 数如表2、3所示。为保证燃料充分燃烬,在水冷壁 上敷设一定面积的卫燃带。 在锅炉启动试运初期,锅炉发生了多次退油灭 火、MFT的现象,严重影响了机组的正常投运,为此 我们采用了各种稳燃措施,进行了大量的燃烧调整 试验,成功地实现了退油稳燃。本文先分析了锅炉 的稳燃技术双通道自稳式燃烧器和百叶窗水平浓 淡式燃烧器的稳燃机理,然后讨论了锅炉稳燃试验 情况以及锅炉所采用的稳燃措施,所取得的经验对 于同类锅炉的设计、 运行具有一定的参考价值。 表2 燃烧器设计特性参数 名 称 风率 风速 m/ s 风温 ℃ 一次风1722262 二次风56. 345370 三次风22. 755120 炉膛漏风4 04江西电力 第25卷 2001年 第2期 ① 收稿日期2001 - 03 - 05 作者简介曾庭华1969 - ,男,浙江建德人,工学博士、 高级工程师。主要从事锅炉及烟气脱硫系统的调试、 试验、 燃烧优化分析等方 面的工作。 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 图1 锅炉燃烧器布置、 风门名称及一侧卫燃带布置示意图 表3 二次风设计参数 序号二次风名称 风率 序号二次风名称 风率 1上2二次风15. 95 下二次风 含燃油二次风 33. 3 2上1二次风15. 96侧边风8. 5 3上中二次风10. 77腰部风5 4下中二次风10. 7 2 锅炉的稳燃技术双通道自稳式燃烧器和百叶窗 水平浓淡式燃烧器的稳燃机理 双通道燃烧器利用联通分配管将一次风分成上 下二个通道送入炉内,一次风以贴壁射流进入一突 扩空间,该突扩空间能卷吸炉膛深处大量高温烟气 对煤粉气流进行加热,且上、 下一次风气流在反向回 流烟气的作用下,向上、 下两侧发生偏转,煤粉因惯 性,在上一次风出口下侧、 下一次风出口上侧聚集, 于是在这里建立起三高高温、 高煤粉浓度和适当高 氧浓度稳燃区,该浓缩区煤粉在卷吸的高温烟气加 热下,温度迅速提高,挥发份大量析出而首先着火燃 烧起来,如图2所示。 图2 双通道燃烧器示意图 为防止高温回流烟气使燃烧器两侧壁过热和结 焦,在两侧壁腰部加一股二次风,称为腰部风,它既 能保护两侧壁不结焦,还可调节煤粉着火点位置。 图3 百叶窗水平浓淡式燃烧器示意图 百叶窗水平浓淡式燃烧器如图3所示,它通过 装在一次风煤粉管道内的浓缩栅使一次风分成水平 方向上的浓淡两股气流,一股为高煤粉浓度气流,它 在向火侧四角切向喷入炉膛,煤粉首先着火;另一股 气流煤粉浓度较低,从背火侧喷入炉膛,它在水冷壁 附近形成氧化性气氛,从而有防止结焦的作用。 3 锅炉稳燃试验及稳燃措施 在锅炉试运初期,发生了多次退油灭火、MFT 的现象,严重影响了机组的正常投运。为此我们进 行了大量的燃烧调整试验及采用了一些稳燃措施以 期找到最佳的燃烧方式,解决锅炉退油灭火问题,主 要是调整二次风的不同配风方式,如图4所示。试 验逐步加大按两头大、 中间小的二次风配比,直至 下、 中一次风喷口间的二次风完全关闭,成了下、 中 一次风喷口集中燃烧的布置方式。 试验时所烧无烟煤的工业分析与设计值相差不 大,煤粉细度R90在4 左右,低于设计的7 。在试 验时,我们用美国产的红外线测温仪在炉膛三个不 同高度进行炉内温度测量。其中下部测孔与下一次 风口标高相同,前、 后墙中间各一,共2点;中部测孔 略高于中一次风口双通道燃烧器 , 前、 后墙中间各 一,共2点;上测孔在三次风口上约2米,在前、 后墙 四角各一,共4点。 试运初期,暖风器因故未能投入,使热风温度远 低于设计的370℃,且一次风速较高,比设计值 22m/ s大得多,各层二次风配比较均匀,这样退油后 14江西电力 第25卷 2001年 第2期 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 锅炉马上灭火。图4中的T1工况降低了一次风 速,同时将中下层及腰部风二次风门开度减小,侧边 风全关,这样燃烧情况有了改善,但退完最后一只油 枪9分钟后,炉膛仍然发生灭火。 试验发现,炉膛最下层一次风喷口区域的温度 最低,后下部温度比中部低300℃以上,比上部低 100℃ 以上,实际从炉上看火孔也看到下层燃烧很不 完全,炉内火焰发红。将原1支稳燃大油枪换成小 油枪,这种下层燃烧不稳的现象更明显,下层的温度 更加低。为进一步提高下层炉温,除投入暖风器提 高一次风温外,试验进一步关小最下层二次风和燃 油二次风,效果显著,特别是下部燃烧得到了极大改 善,这表明炉内燃烧稳定,此时撤出最后一只油枪, 炉内燃烧未发生波动,炉膛负压正常变化,退油后下 层炉温略降。至此,锅炉的稳燃问题得到圆满解决, 此时二次风门的开度如图4T2工况所示。 从试验结果可明显看到,二次风最下层的油层 风门开度大小对炉内火焰温度影响很大,如图5所 示。当该风门开度从70 关到40 时,下层温度上 升了57℃,继续关小至25 开度,温度又上升了近 100℃,此时下层火焰温度已超过1400℃,油层风门 再关至20 ,下层火焰温度仍上升,在该状态下退 出油枪,锅炉达到了稳定燃烧工况。 图4 锅炉燃烧调整时二次风门开度的变化 图5 最下层的油层风门开度对炉内火焰温度的影响 从试验情况看,在各工况下,双通道燃烧器高度 的炉内温度是最高的,比上、 下高出100℃ ～200℃, 并且波动不大,表明双通道燃烧器着火稳定性十分 良好。 2台机组投产以来,锅炉一直燃用设计值附近 的低挥发份无烟煤,其Vdaf多在10 以下,甚至低至 6 ,但锅炉燃烧良好,锅炉的配风基本上是调整试 验的缩腰型方式,二次风开度略有调整,在80MW 下可以脱油稳定运行。 4 讨论与结论 4. 1 双通道燃烧器。试验和运行表明,双通道燃烧 器具有较好的稳燃作用,它对锅炉的稳定运行起了 关键作用,目前电厂的运行都以该层燃烧器为主,给 粉机转速比其它两层都大。燃烧器两边的腰部风风 温较低,对于低挥发份无烟煤着火稳燃是不利的,应 关小甚至全关,在连州电厂实际运行调整时,腰部风 全关。 4. 2 百叶窗水平浓淡燃烧器。锅炉灭火的直接原 因是炉膛最下层一次风喷口区域的温度过低,从试 验来看,单纯水平浓淡燃烧器喷口的稳燃效果不够 好,应与其他稳燃措施结合起来。 4. 3 燃烧器的布置。设计燃烧器是均匀布置的,按 此方式配风,锅炉器燃烧不稳易灭火。在实际运行 中,下二次风、 下中二次风全关,这相当于下层、 中层 燃烧器集中布置,这样煤粉集中,燃烧放热集中,加 上双通道燃烧器良好的稳燃效果,这些都为低挥发 份无烟煤的着火和稳燃提供了有利条件。可见对难 以着火的无烟煤,燃烧器采用适当的集中布置更可 提高其着火稳定性。 4. 4 合理的一次风风速和风温。一次风速必须保 持在一个适当的范围内,较低风速有利于低挥发分 无烟煤着火,但太低时一次风管易堵塞,在调整时就 发生过一次风管堵塞现象此时风速小于20m/ s , 而且适当高的一次风速可以增强双通道燃烧器的回 流高温烟气,提高燃烧器的稳燃效果。但一次风速 过高,降低了煤粉气流的加热程度,对上、 下2个燃 烧器的着火十分不利;在连州电厂1、2号炉上,一次 风速运行在25～30m/ s ,锅炉燃烧稳定,结焦较轻。 另外提高一次风温增加煤粉的加热,无疑是有利于 煤粉着火与稳燃的。 4.5 合理的二次风喷口布置。二次风促进煤粉气流 的燃烧和燃烬,应适时地送入一次风气流中,对于低挥 发分难着火的无烟煤,应避免二次风过早地混入一次 风中,造成燃烧不稳,在连州电厂的2台锅炉上充分说 24江西电力 第25卷 2001年 第2期 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 明了这一点。在锅炉实际运行中,靠近下、 中燃烧器的 下二次风、 下中二次风全关,实质是推迟二次风与一次 风的混合,提高了煤粉的着火稳定性。另外三次风为 冷风,温度只有70℃ ～80℃,大量的冷风进入炉膛会降 低炉温,不利于稳定燃烧,因此运行中开大再循环门来 减少进入炉膛的三次风量是有一定效果的。 4.6 卫燃带。在燃烧区敷设卫燃带是提高无烟煤 燃烧稳定性行之有效的方法,在连州电厂的2台锅 炉内布置有约150m2的卫燃带,运行实践表明这对 提高燃烧器附近的炉温、 稳定燃烧起了很大作用的。 目前在原有卫燃带基础上,在三次风喷口及炉膛下 部又增加了约40m2,具体位置见图1。 锅炉虽然达到了退油稳燃的目的,但燃烧器的 配风方式不尽合理,双通道燃烧器以下的二次风门 几乎全部关死,致使二次风难以送入炉膛,造成二次 风总量不足,燃烧不完全,飞灰可燃物高达20 以 上,因此下一阶段除进一步提高燃烧稳定性外,采取 各种有效措施来降低飞灰含碳量是十分必要的。 上接第30页涉及中压配网安全供电、 与一二次系 统密切相关的还有一个系统中性点的接地问题。 4 供电质量 配网供电质量主要反映在电压水平上,城网建设 改造目标中,对电压合格率提出98 的明确要求。 城网高中低三级电压的合格率,涉及负荷和电网发输 配能力的匹配,由发电、 输电和配电系统分级负责。 调控能力决定于一次系统,调控手段则由自动化来实 现。城网的调控能力主要反映在变电站级的变压器 有载调压和电容补偿、 馈线级的分布电容器和电压调 整器、 以及变电站变压器和馈线间的各种负荷转移能 力。调控手段则分别由输电系统的SCADA/ EMS和 配电系统的SCADA/ LM/ DMS来实现。应该注意的 是,某些重要用户对供电的质量具有较高的要求,并 不满足于98 的电压合格率。这涉及到 “电力电子” 技术的应用。 5 降低网损 降低网损是城网经济运行的一个主要目标,这主 要依靠一次系统合理的规划和运行。但一二次系统 的有效配合,通过自动化还可使网损进一步降低。据 国外文献报道,一般配网网损约占整个电网能量输出 的5 ,通过自动化可在此基础上再减少10 即整 个配网的0. 5 。因此,在我国配网网损较高的情 况下,自动化更应有所作为。用自动化系统降低网损 需有一次系统支持。如通过自动化转移负荷平衡原 则减少网损时,有关变压器和馈线必需具有较高的容 载比和负荷率,国外经验数据还表明,在环网上进行 “一开一合” 在网络上进行 “两开两合” 的负荷转移,通 过负荷平衡所减少网损可望从百分之几提高到 10 。馈线级分布电容的就地补偿和变电站级电压 无功的综合优化,更是用自动化来降低网损,改善供 电质量提高配电能力的有力措施,但同样也都离不开 一次设备的支持。 6 提高供电能力 提高10 的供电能力,是城网建设改造、 推动国 民经济发展的一个最终目标。这除了按一次系统规 划,对城网高中压系统进行建设改造外,还涉及到量 大面广的低压系统建设改造和为千家万户增容所必 需进行的改线换表问题。电力具有发供用同步完成 的特点,因此,提高供电能力与改善服务增加用电必 然是一个问题的两个方面。这就为负荷管理、 电量计 费等自动化和供用电系统的结合,提供了广阔前景。 当然,整个城网建设改造的综合优化,还应包括一次 系统和配电系统年老体弱本身的综合优化在内。如 一次系统电压等级的选择、 无功补偿与有功容量的匹 配、 节能变压器的使用,配电系统自动化从 “多岛自动 化” 走向系统集成、 支持SCADA功能的FTU和电量 计费系统等。 祝关心、 支持、 帮助本刊工作的领导和专家工作顺利、 万事如意 34江西电力 第25卷 2001年 第2期 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. 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