型燃煤锅炉燃烧工况探讨.pdf

6 1 9 9 7 年第 3 期D G 1 7 0 1 0 ． 5 ／ t 型燃煤锅炉燃烧工况探讨 6 3 D G1 7 0 - - 1 0 ， ． 5 ／ 型 燃 煤 锅 炉 燃 烧 工 况 探 讨 摘要t 从稳竟燃烧的角度 指导依据 九 江 石 化 化 肥 有 限 责 任 岳 司 张国友 3 3 2 0 0 4 - 。 ‘ _ 。 ～ n r -1r k i ‘ b 研究直流j l I 烧善穗焙船体的射流特性和侧宝塔配风工况． 时止炉 膛火培中『 。 儡斜。 期为合理组瓠燃烧提供 关t谓煅烧回流区 配且扰甜借斜 ’。 一 ／ 引言 想 瓣 h lo、 ／l ／ 体。 上一、 上二、中 二次风喷口 可同 步摆动， 设计 九江石化化肥公司两台 D G1 7 0 1 0 ． 5 ／ I 型燃 煤锅炉已分别累计运行近 7 0 0 0 小时。试运行期间， 经常因燃烧不稳造成炉膛熄火打炮， 严重危及炉本 体安全和使用寿命。 为保证煤粉进入炉膛迅速着火， 二次风及时、 分批、强烈地混入稳定燃烧。必须分 析燃烧器的特性，探索最佳配风工况。 I 炉内动力场 1 ． 1 燃烧系统简介 燃烧器为直流摆动式。采用正四角布置，单切 圆燃烧方式， 假想切圆直径 5 鲫， 图1 所示。 每组 燃烧器布置图见图2 。 其中下一、 上一、 下三、 上三 次风喷口 设有夹边冷却风，一次风喷口设有稳焰船 ■ 作者简介 张国友1968年生，助理 工程师，1992年毕业于西北工 业大学热能工程专业，现在化 肥责任有限公司动力车同技术 组工作。 收稿 日期 1 9 9 7 摆动角度士l 0 。 上三、 下三次风可分别摆动士1 5 。 。 下一、 下二次风为固定式。每组燃烧器下二次风喷 口设置一支柴油点火枪，油枪配有高能点火器。中 层二次风喷口设置一支助燃渣油枪。 设计煤种丰 城洛市煤。 燃烧器设计参数表见表l 。 圈 1 燃烧器安装角度示意图 括号内数值为实测安装角度 表1 燃烧器设计参数 维普资讯 6 4 江西石油化工 第 3期 l l l l 十 ＼ 冷 却 风 三 砍 风 【 I l ／斗 十 三次风 I十 ， ，I l l l I I 二次风 l I l I l 稳焰船髑 一 次 风 1 ， 冷 却 风 l l 千一 l1 渣 油 枪 二次风 【一叶 I l _ l ，L I l 一 次 风 l 丫 l l 柴 油 枪 二次风 I 十 l l 圉 2 喷口布置图 1 ． 2 直流燃烧器稳焰船体的射流特性 直流燃烧器喷口中设置稳焰船体， 当气流遇到 船体时， 受到阻滞， 在船体的尾缘处气流突然扩张， 造成分离。 船体的尾迹行成回流， 气流绕过船体时， 它的轴向速度如图3 所示 气漉 图 3 船体后轴向流邃分布 由图可知，船体以外的气流轴向速度与原来的 主流方向一致，而船体尾迹中，气流的方向和主流 方向相反。在 l 一1 截面上有两个点的轴向分速为 零， 把各截面上轴『旬 速度等于零的各点连接起来， 就 可得到一个轴向速度为负值的区域， 这就是回流区。 ． 在它以外的部分是顺流区。主气流诱导船体遮蔽区 内的气流， 使遮蔽区内造成负压， 随着远离船体， 在 遮蔽区下游的负压减少。由于压差的存在，下游的 气体向低压区补充，不断地将高温已燃气体带入回 ． 流区， 形成一个强大的点火源。 由图三可看出， 船体后面有两个对称的环流区。 气流从后面进入回流区，前面流出。由于回流区边 界上流速变化很激烈， 回流区里 的紊流度 8 很大 回 流区内最高紊流度可达 6 O 。因此回流区里的气 体并不总在循环而是在作很激烈的紊流脉动，并很 快与外界顺流区的气体发生紊流交换。当把绕流船 体的混气点燃以后，火焰就自动稳定在船体后面。 试验表明，回流区内充满高温烟气 ，气流不断 地被回流区的高温烟气点燃，环流区外侧的火焰又 不断地补充。 回流区的大小对火焰稳定性影响很大， 回流区的混气流量m ， 可以表示为 13 1 ， 一h o 2 r p d r 式中 p 混气密度 回流区内平均轴 向流速 回流区边界的径向尺寸 因此，四角布置直流燃烧器，一次风着火不仅 靠上游邻角点燃，其稳焰船体也是重要点火源，有 利于劣质煤的稳定燃烧。 1 ． 3 倒宝塔配风工况 一 次风量以能满足燃料的挥发分的燃烧为原 则。一次风速高，着火点延后；一次风速过低，会 造成一次风管堵塞，而着火点过于靠前可能烧坏燃 烧器。 二次风混入一次风的时间要合适。如果着火前 就混入，就等于增加一次风量；如果二次风过迟混 入，又会使着火后的燃烧缺氧。二次风速应选择合 适， 应大于一次风， 才能使煤粉与空气充分混合， 但 不宜过大，否则因大量吸卷周围介质行成负高压区 而吸引一次风，使混合提前，以致影响着火。 D O1 7 O 一1 O ． S ／ I 燃煤锅炉，燃烧系统二次风分 t 上、中、下三都分。二次风量上大下小即为倒宝塔 配风形式上二次风是燃料燃烬的主要风源，占风 量比倒最大，同时压住火焰， 使之不过分上飘；中 二次风量比例较大，是煤粉燃烧阶段所需风量和紊 流扰动的主要风源；下二次风防止煤粉离析，托住 火焰使之不下冲，以防冷灰斗结渣，风量最小。 此种配风形式，气流喷入炉膛，产生强烈的旋 维普资讯 1 9 9 7 年第 3 期D G 1 7 0 --1 0 ． s ／ [ 型燃煤锅炉燃烧工况探讨 转运动，螺旋形上升， 到炉膛顶部 根据炉内冷态 空气动力场试验几种工况比 较，倒宝塔配风最为理 想．炉膛充满程度最佳。图4 所示 炉内气流切向 分布图。 风速表见表 2 倒宝塔配风速表。 强风环直 径在 3 ． 9 ～4 ． 2 m，位于炉膛中心，一、二次风气流 混合、扰动、扩散情况良好。 比 倒 图 4 炉内气流切向速度水平分布 表 2 倒宝塔配风风速表 项 目 一次风速 上次风速中次风速下次风速 效值 m ／ s 2 0 3 0 2 4 1 5 I ． 4 气流的偏斜问题 每组燃烧器，由于射流与假想圆相切。所以射 流与炉墙夹角一边大， 一边小。 以1 角为倒， 见图 5 。 1 角补气图。 由于补气条件的不同 A侧空间大． B 侧空间小 ， 使左墙侧 A侧 烟气压力太于前墙 侧 B侧 ， 气流向前墙偏斜。 偏斜严重时，会使气 流贴壁，以致炉膛结渣，磨损炉管。 图 5 l 角补气图 为防止气流偏斟贴壁， 四角配风一定要均匀 运 行中可根据煤质挥发分的太小适当提高一次风压． 同时可开太一次风喷口冷却夹边风，以增加一次风 射流的刚性， 提高抗偏斜能力。 运行中还应注意， 四 角给粉量要均匀， 锅炉增减负荷时， 四角应同步， 一 般不允许缺角燃烧。 2 实际运行过程中影响燃烧诸因素的讨论 2 ． 1 煤的挥发分与灰分 挥发分的多少对煤的着火和燃烧影响很大。燃 用挥发分低的煤种， 着火温度高， 煤粉进入炉膛后， 加热到着火所需要的热量比较多．时间比较长。所 以当燃用无烟煤、贫煤等低挥发分煤种时，可适当 提高一次风温度，同时可投入油枪来稳燃以提高着 火区温度，防止炉膛熄火。 挥发分高的煤着火比 较容易， 这时应注意着火 不要太早，以勉造成结渣或烧坏燃烧器，这时可适 当降低一次热风温度。 灰分高的煤，着火速度慢，对着火的稳定性不 利． 而且燃烧时的灰壳对焦碳核的燃烬有阻碍作用。 碳燃烧时生成的二氧化碳 或一氧化碳 ， 从碳 表面解析逸出后，残存的固态灰分形成一层多孔的 覆盖层。这层惰性覆盖层对更里面的碳的燃烧构成 了附加扩散阻力。灰层扩散阻力的大小取决于灰层 的厚度、密度等物理因素。 因此， 运行中燃用灰份高的煤种时，燃烧极不 稳定， 应防止炉膛熄火。 2 ． 2 燃烧时间 按照燃烧理论 煤粉从燃烧器出口到炉膛出口 一 般经过2 秒左右时间基本燃烬。D G1 7 0 --1 0 ． 5 ／ i 型燃煤锅炉炉膛属瘦长 型， 气流充满性能好． 煤粉 燃烧飞行时间长，燃烧完全。满负荷时炉膛排烟温 度实测值 t 一9 3 3 。 C ，设计值 t 一1 0 6 5 ． 9 o C 。炉膛出 口 排烟温度偏低，造成过热器部分热负荷降低．减 温水系统不投入的情况下，主蒸汽温度达不到设计 值。 为解决上述问题，运行中可调整四角燃烧器摆 动机构，将上二、上一、中二次风喷口同步向上摆 动l 0 ℃， 使燃烧火焰中心上移， 对提高主汽温度有 一 定作用。 但根本措施．应考虑在炉膛燃烧器区域敷设卫 燃带，降低炉膛热负荷。这样，既可提高炉膛出口 维普资讯 江西石油化工 第 3 期 排烟温度，又有利于煤粉气流着火和稳定燃烧。 2 ． 3 煤粉细度 煤粉细度是煤粉最主要的特性之一，它是煤粉 颗粒群粗细程度的反映， 定义为一定量的煤粉在筛 孔尺寸为x 微米的标准筛上进行筛分、称重， 煤粉 在筛子上剩余量占总量的质量百分数 R 。 运行中煤粉磨制越细，对着火越有利， 燃烧更 完全， 但制粉系统出力下降． 单位制粉量电耗大。 煤 粉过粗则燃烧不完全热损太．同时易造成一次风管 堵塞，加剧一次风管弯头、燃烧器喷口 及船体的磨 损， 设备维护费用大。 煤粉的经济细度应是不完全燃烧热损失和制粉 电耗之和最小细度。制粉系统运行中， 一般就根据 煤质挥发分的太小来控制煤粉细度。设计煤种烟 煤R 。 。 经济细度推荐值 R。 o 一6 0 ． 7 V V 一 2 5 6 0 在燃用挥发分低的煤种时， 煤粉应磨制较细， 以 用煤粉气流的着火和燃烧。 参考文献 ． 1 ‘ 锅炉手册 机械工业出版社 西安交运大学 林宗虎、 张采照主辖 2 ‘ 燃料与燃烧 西北工业大学出 版杜顾恒祥 盎如山荨 t 籍 3 ‘ 高压锅炉设备展连行 锅炉教研组籍 4 { 锅炉展锅炉房设备’ 士光主籍 电力工业出 版杜西安电 力学棱 申国建坑工业出版杜 肖灰嚣、奚 5 { I G I O 1 0 ． 5 ／ I 燃擞锅炉垮奄空气动力场试验报告’ 江 西蓍咒电 公司调试所 素素素素素素素素素素素素素冉素素素素素素素素素素素素素素 素素素素素素素素素素素素素素击素素素素素素素 储 运 快 讯 九江石油化工总厂第二套加工能力为 i 0 0 i 0 t ／ a 的重油催化裂化装置是该厂九五规划的龙头 装置之一，与之配套的二催储运系统主要依托于老 系统 油浆及蜡油储存从现有的罐区中进行调配； 汽 油、 柴油的储存暂时由老罐区调配，以后再作相应 增加及调整； 低压瓦斯送入现有的 1 0 0 0 0 m 。 气柜进 行回收等。 另外， 增加了三个容量为 1 0 0 0 m 的液化 气新球罐．使液化气罐 区的储存能力从原来的 7 5 2 0 m 。 ， 增加到现在的i 0 5 2 0 m 。 矗立于该厂西边的 1 2 0 m高的以自动点火系统为主，内传焰强制点火 系统为辅的新火柜将替代原有的4 0 m老火柜。 新火 柜自动点火系统设有自动和手动两种，当自动点火 出现故障时可在操作时切换手动进行强制点火。同 时也可以到现场利用内传焰点燃长明灯。该厂年内 熄灭火柜 长明灯的计划指日 可待。由大连仪表 技术开发公司开发的罐区动态监控软件．将对液化 气罐区球罐的藏位、压力、温度等进行全方位的自 动监控。为二催掺渣，储运系统还首次采用了螺杆 泵作为掺炼渣油泵，这种泵具有自 吸性能好，不怕 抽空 可气渡混输 等特点。目前， 二催开工在即， 储运厂全体职工正在全力以赴为二催的顺利开工紧 张而忙碌地工作着。 储运厂金小平 维普资讯