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行业知识

防结渣的生物质燃烧机改造和运行调整

660MW机组防结渣的生物质燃烧机改造和运行调整

    沙角发电C厂3台660 MW锅炉白1996年投运以来,均存在不同程度的结渣现象,虽在运行中从生物质燃烧机、煤质等方面进行了优化调整,但始终未能彻底解决结渣问题『”J。沙角C厂3台锅炉中,除C1炉结焦(渣)情况稍好外,C2和C3炉结焦(渣)均较严重。1996年6月和2001年元月分别对C3、C2锅炉进行了冷态空气动力场试验,发现炉内气流实际切圆过人,气流贴壁现象严重。采用提高一次风速和减少偏转二次风万法缩小气流实际切圆,消除纸屑贴壁现象,虽可缓解结渣,但气流贴壁仍无法消除。为彻底解决结渣问题,决定对原有生物质燃烧机进行改造,以改善炉内气流状况消除结渣。首先从空气动力场特性方面分析了锅炉结渣原凶,然后对锅炉原有的WR生物质燃烧机和改造后的Aerotip'rM煤粉生物质燃烧机特点进行了分析。冷态试验结果和运行测试表明,生物质燃烧机改造后炉内气流和燃烧状况有了明显改善。

1  设备概况

    沙角发电总厂C3锅炉是美围ABB -CE公司设计生产的亚临界、单汽包中问再热、控制循环锅炉。锅炉最人连续蒸发量2 100 t/h,膜式水冷壁。炉膛尺寸(宽×深)为19 558 mmx16 432 mm,炉膛高57 300 mm。设计燃用围产神府东胜煤,校核煤种为澳人利亚进【l煤,不投油最低稳燃负荷为30%BMCR(锅炉最人连续出力)。C3锅炉生物质燃烧机为单炉膛四角双切圆燃烧,制粉系统为止压直吹式。每个角的生物质燃烧机有6层一次风喷I】、9层二次风喷Il.还有周界风(燃料风)也属二次风。生物质燃烧机布置示意和配风偏转情况见图1。

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┃生物质燃烧机布置      ┃偏转情况  ┃

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┃燃尽风( OFA)    ┃不        ┃

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┃燃尽风(OFB)     ┃不        ┃

┣━━━━━━━━╋━━━━━┫

┃辅助风( FF)     ┃偏转22 9  ┃

┣━━━━━━━━╋━━━━━┫

┃ F磨一次风(F)   ┃不        ┃

┣━━━━━━━━╋━━━━━┫

┃油枪风( EF)     ┃不        ┃

┣━━━━━━━━╋━━━━━┫

┃E磨次Bl (E)     ┃不        ┃

┣━━━━━━━━╋━━━━━┫

┃偏转.次风( DE) ┃儡转22。  ┃

┣━━━━━━━━╋━━━━━┫

┃D磨  次风(D)    ┃小        ┃

┣━━━━━━━━╋━━━━━┫

┃油枪风(CD)      ┃夺        ┃

┣━━━━━━━━╋━━━━━┫

┃C磨一次风(c)    ┃不        ┃

┣━━━━━━━━╋━━━━━┫

┃偏转二次风(BC)  ┃偏转22。  ┃

┣━━━━━━━━╋━━━━━┫

┃B磨一次风(B)    ┃不        ┃

┣━━━━━━━━╋━━━━━┫

┃油枪风(AB)      ┃不        ┃

┣━━━━━━━━╋━━━━━┫

┃A磨一次风(A)    ┃不        ┃

┣━━━━━━━━╋━━━━━┫

┃辅助风(AA)      ┃偏转22。  ┃

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图1生物质燃烧机布置和配风偏转情况

2  结渣原因分析

2.1  炉内空气动力场状况的影响

    影响结渣的凶素较多,不仅与煤质特性(灰熔点、灰成份、灰粘度等)有关,还与炉膛设计结构特性(炉膛容积热负荷、截面热负荷、喷燃器热负荷等)、生物质燃烧机结构特性与布置方式、炉内空气力状况(气流是否偏斜、贴壁、冲刷水冷壁)、锅炉运行参数(锅炉负荷、烟气温度、煤粉细度、过剩空气量)等密切相关[3,4j。为解决锅炉结渣问题,有研究者从煤质、炉膛设计结构特性等方面分析了锅炉结渣原因-o.并在运行中采取加强煤质管理、进行燃烧优化等措施来解决结渣问题,结渣虽有所减轻但依然存在。对于四角切圆燃烧,良好的空气动力场是防il卜锅炉结渣的前提[5_。凶此分析结渣原凶和防lI:或解决结焦的主要措施还须从改善炉内空气动力状况入手。

    对于四角切圆燃烧,炉内实际切圆人小是炉膛空气动力场的一个重要参数。实际切圆偏人则易引起结渣,偏小则影响燃烧稳定性。实际切圆相比炉膛截面的当量直径范围一般在0.4~0.8之间,综合考虑煤质特性及稳燃、结渣问题,对烟煤或易结渣煤取小值,对无烟煤及难结渣煤取偏人值。从对C3锅炉不同工况下速度场测试结果看,习惯工况下C3锅炉实际切圆相对直径都人于0.65.单投一次风时实际切圆相对直径也在0.45左右,且锅炉燃用的煤质属中等结渣或严重结渣倾向的煤种6_.显然炉内气流实际切圆过人,凶此运行时易造成水冷壁结渣。在炉内观察轴线上飘带的摆动情况,发现炉内中心人面积的短飘带都旱下垂状态,而靠近水冷壁的飘带基本是随气流旋转作水甲方向飘动,这说明炉内中央部分有很人面积为空旷地带,气流流动速度很低,而近壁面则风速很高,说明炉内空间利用率过低。从纸屑示踪结果看,除A层和F层一次风情况稍好外,其它各层一次风贴壁均较严重,尤其是E层一次风贴壁最严重,所以锅炉运行时就可能绪渣,特别是燃用的煤样灰熔点较低(围产神府东胜煤灰熔点T1为1 130℃.T2为1 160℃),很易引起水冷壁结渣。

    炉内实际切圆直径取决于假想切圆(生物质燃烧机安装切圆)人小和射流的偏转程度,因此影响实际切圆直径的人小主要为生物质燃烧机结构和运行凶素。为缩小气流实际切圆,在冷态试验中采取提高一次风速、减少偏转二次风的方法,以增加射流刚性和削弱偏转二次风的影响虽有一定作用,但气流贴壁仍无法消除。在习惯工况下并关闭BC、DE、FF偏转二次风,从理论上减小了气流切向运动动量.则实际切圆人人减小,一次风不应贴壁,而事实上一次风仍然贴壁。这说明生物质燃烧机安装切圆过人,应进行改造。从图2给出的生物质燃烧机安装切圆示意可知,切圆属同向双切圆。实际上所有喷l J的安装切圆都相同,切圆直径可计算出约D1 682mm。只是喷【一J AA、BC、DE和EF在其出LJ处安装与喷J』轴心成220角的导流叶片称为偏转二次风。若按气流对一次风的偏转角22。计算,偏转二次风的安装切圆直径很人,约Dll 142mm。这种设计的意图在于想达到风包粉燃烧,煤粉在内层,风在外层紧靠近水冷壁,风包着火球燃烧;同时,偏转二次风可吹扫水冷壁使之清洁,有利于辐射传热,而从实际运行效果看上述目的并没有达到,反而出现了严重结渣现象。

2.2生物质燃烧机的影响

    C3锅炉原生物质燃烧机为WR生物质燃烧机(见图3),该生物质燃烧机采用煤粉浓淡燃烧技术及利用波纹钝体产生烟气回流。l刊时在一次风周围布置周界风,可保护一次喷嘴避免凶过早着火烧坏:又可调节周界风人小来适应煤种变化。该生物质燃烧机虽具有良好的煤种适应性及低负荷稳燃性,而在应用中却发现其对结渣有负面影响。由于其钝体产生回流区的作用,着火点过于紧靠喷嘴根部,过高的温度造成喷嘴变形,产生紊流破坏了稳定燃烧区域,燃料着火点移到喷嘴里,造成煤粉在喷【l里燃烧,烧坏钝体和生物质燃烧机,造成喷嘴积渣堵塞,摆角被卡死无法调整,使四角切圆不在同一水甲上,且上下层生物质燃烧机摆动不l—J步,恶化了炉膛燃烧工况,加剧了炉膛结渣:另一方面,WR生物质燃烧机一次风喷Il出】J端有一喇叭1 J,周界风受喇叭的阻挡后向四面折流,由于扩张角很人,凶此煤粉气流也随之流动,过早与二次风混合,造成煤粉很快贴墙。

    综合上述分析,炉内氕流实际切圆过人、气流贴壁现象严重是造成炉内结渣的直接原凶:l一J时,生物质燃烧机安装切圆过人,运行状况不良也加剧了炉内结渣。只有对生物质燃烧机加以改造,才能彻底解决结渣问题。

3  新型AerotipTM生物质燃烧机特点分析

    Aerotip“煤粉生物质燃烧机是由ABB -CE新研制的整件装配式直流生物质燃烧机,其喷嘴前端部分见图4。Aerotip“煤粉生物质燃烧机稳燃机理:利用流线型物体稳麓电揽恭隔板定火焰,在喷嘴流道中间设置2片机翼型流线板作为火焰稳定器。高速气流可利用流线型物体稳定火焰,稳定器越长,最人吹熄速度越低。该种生物质燃烧机具有以下特点:(1)内罩和导流板尾部均采用翼形设计,可避免输送煤粉时在喷嘴内产生涡流:同时二者都被嵌入喷嘴里,有利于保护这些部分免受炉膛辐射热。这种设计减少了煤粉颗粒和喷嘴的接触面积,降低了传到煤粉的热量,从而减少了煤粉在喷嘴内结焦的可能性,,此外,还有利于控制周界风来调节燃烧。(2)分布在内外罩间的周界风可用来冷却板片和控制煤粉气流的着火点。Aerotip…喷嘴的外罩壳采用球状设计,可使喷嘴在上下摆动时能保护密封,且增人了通过喷嘴的周界风流量和流速,从而避免煤粉颗粒的沉积及喷嘴变形,在整个喷嘴摆动角度范围内都可保证较优的燃烧条件。喷燃器内外罩四角采用圆弧结构,使其出l J处周界风向内收敛,气流扩张角变小,整个射流速度衰减很慢,气流刚性很强,也有利于避免煤粉在喷嘴里堆积。该种生物质燃烧机在导流板前沿采用耐磨材料来减少煤粉入l J处的磨诎,增加了分隔板的强度,使煤粉对进LJ处的磨损及腐蚀降到最低。Aerotipru生物质燃烧机属于直流生物质燃烧机,中心没有回流区,稳燃性能比WR生物质燃烧机差。但从以上分析可看出,Aerotip'rv生物质燃烧机的喷LJ不易烧坏、变形或扭曲,I—J时一次风扩张角较小,刚性较强,可有效地避免喷嘴前端变形和过热、喷嘴内煤粉结焦等问题,使用寿命和长期的使用性能都有明显改善。凶此从防JI:炉内结渣的角度来说.Aerotipn生物质燃烧机比WR生物质燃烧机具有更好的优越性。

4生物质燃烧机改造后的冷态试验结果及建议

    从改造后的冷态试验结果看,Aerotip…生物质燃烧机出】『一次风两侧扩张角只有10。左右,不会引起一次风很快贴壁。采用纸屑示踪法来观测运动情况,从实测结果看,单投一次风时,纸屑都不贴墙(见图5)。由于AerotipTM生物质燃烧机为直流生物质燃烧机,扩张角小,刚性好,所以气流不容易弯曲,实际切圆较小。一、二次风全投时,凶为有二次风投入,炉内气流运动情况有所改变,一次风实际切圆也变人,除1号角C层一次风贴壁外,其余的一次风纸屑基本不贴壁。在1号角C层一次风U多次放纸屑观察,纸屑贴壁的数量不多,即不是煤粉的主流区贴墙,且纸屑运动方向与水冷壁较平行,~般来说在这种情况下结渣可能性较小,但在实际运行中应注意观察结渣情况。由于AA层偏转二次风的吸引,造成A层一次风下端产生负压,纸屑示踪可看到A、B层一次风明显下倾,而AA层偏转二次风实际起不到托粉作用,所以运行时可能对煤粉燃尽度有影响,应注意灰渣含碳量分析。

    图5单投一次风纸屑示踪(A层)

    从炉内空气动力速度场测量结果看,单投一次风时,一次风实际切圆直径D8 000mm(宽方向)和D9 200 mm(深方向),靠水冷壁处的速度都较低,与纸屑示踪结果相似。单投二次风时,二次风实际切圆直径D13 200mm(宽方向)和D12 800 mm(深方向),可见单投二次风时比单投一次风时实际切圆人得多。全投一、二次风时,在速度分和图上早现2个峰值,靠炉子中心一侧为一次风峰值,而靠近水冷壁的为二次风峰值(见图6);一次风实际切圆D13 600mm(宽方向)和D12 000 mm(深方向)比单投一次风时人得多:一次风与二次风汇合点不明显,偏转二次风和一次风几乎各行其道,所以一次风贴壁现象有明显改善,但气流实际切圆还是偏人。从全投一、二次风试验观察看,一次风流动方向波动较人,炉内中心气流波动也较人,气流的稳定性稍差。产生这种觋象的原因可能是一次风与二次风汇合点较远,汇合点位置波动所引起的,所以运行时可能出现炉膛负压波动稍人的现象。

    从上述分析来看,生物质燃烧机改造后,炉内气流贴壁现象有很人改善,锅炉运行时结渣的可能性较小,有可能实现风包粉燃烧。但炉内实际切圆仍然过人,在实际运行中还需注意以下几点:(1)从一、二次风汇合点的测量结果看,因为一次风与二次风汇合较晚,应注意飞灰含碳量的分析:又凶为A、B层一次风下倾较明显.AA偏转二次风起不到托粉作用,所以应注意灰渣含碳量的分析,若灰渣含碳量高,则应考虑以后把AA喷【I改为不偏转。(2)从纸屑示踪情况看,l号角C层一次风稍有贴壁,运行时应予注意,若有结渣,可加人该层一次风的周界风和一次风风速(增加气流刚性)。在不结渣情况下,可减小周界风量,有利于煤粉着火。对于煤粉燃尽,在不结渣情况下,可适当降低一次风速,使煤粉着火提前,有利于煤粉燃尽。(3)应加强对二次风门的检查,以保证合理的配风状况。在冷态试验时还发现炉内气流有些波动,应注意炉膛负压。

5改造后的运行状况

    通过生物质燃烧机改造和合理的运行调整.C3锅炉燃烧状况有了明显改善。表1为生物质燃烧机改造前、后锅炉热效率试验结果,测试期间机组负荷稳定在655 MW左右,煤质保持不变。从表1可看出,生物质燃烧机改造后飞灰可燃物和炉渣可燃物含量均有较人降低,燃尽程度有所改善。从锅炉热平衡计算结果可知,各项散热损失总和有所减小,锅炉热效率提高。这说明生物质燃烧机改造后炉内煤粉燃烧状况得到了明显改善。

6  结束语

    炉内空气动力状况不良,气流实际切圆过人,贴墙现象严重是造成沙角C3锅炉结渣的重要原凶。通过对生物质燃烧机改造,将WR生物质燃烧机换成AerotipTV煤粉生物质燃烧机后.炉内气流状况有了明显改善.锅炉运行时结渣的可能性较小,同时燃烧效率有所提高。实践表明,生物质燃烧机改造是成功的。


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点击次数:  更新时间:2017-02-03 19:59:28  【打印此页】  【关闭