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行业新闻

生物质颗粒燃烧机的设计特点

生物质颗粒燃烧机的设计特点

    前  言

    生物质颗粒燃烧机的设计过程与我国有很大差异,介绍一些国外生物质颗粒燃烧机的设计特点,借此了解他们设计时所考虑的问题与其具体方法步骤,可以从中得到不少益处,供我们今后设计四角布置摆动式生物质颗粒燃烧机时参考。通常在接到订货单位提供的煤撑之亘乡/首先就对煤样和灰渣进行全面的试验和分析(包括煤的元素分析、煤的可燃性、焦炭燃烬时间、灰渣特性、灰的熔融特性、灰的碱酸比、铁钙比、氯含量、钠与钾含量、硅与铝含量、灰量及其脆性等)。然后,再将这些特性数据与他们已有的煤种特性曲线比较,从而确定炉膛和生物质颗粒燃烧机的设计参数,其中包括炉膛尺寸、生物质颗粒燃烧机喷嘴的型式和布置方式以及磨煤机型号等。由于上述这些数据都是建立在大量、成熟的经验基础上,已经考虑到炉内结渣、积灰、磨损和腐蚀等因素,所以设计出来的产品总是相当稳妥可靠的。

    这里还应特别要指出的是,除了对煤的挥发物含量多少、发热量高低及其可燃性进行测定外,还要求对焦炭的燃烬时间进行测定,并以此和灰熔点作为依据,最终确定燃烧器最土一排的一次风喷嘴至屏式过热器底部之间的距离。

    例如,我国某一电站工程提供给国外某公司的八个煤样,按照过去习惯,一般都称为烟煤。但是,根据他们测定的结果,认为八个煤样中有六个的焦炭燃烬时间为6分钟,属于烟煤类型;一个煤样的焦炭燃烬时间为4分钟,属于褐煤型;另一个的时间为12钟,属于无烟煤型。最后,该机组锅炉炉膛的高度就是按无烟煤型的煤样进行设计的,生物质颗粒燃烧机上排一次风喷嘴中心线至屏式过热器底部之间的距离定为60英尺(18米左右)。

国外大型燃煤锅炉燃烧设备的特点

1.从专利权和掌握技术熟练程度方而考虑,某专业公司生物质颗粒燃烧机的设计总是采用角式布置切圆燃烧方式。

    2.总是采用可以上下摆动一定角度的生物质颗粒燃烧机来调节炉膛出口烟气温度,从而达到调节过热及再热蒸汽温度的目的。由于这种调节汽温的方式具有结构简单,调节方便,反应灵敏,投资节省等优点,它是属于一种较优良的调温方式。该公司曾在生物质颗粒燃烧机喷嘴的摆动结构上花了很多的力量,通过不断改进和提高,终于完全获得成功。

    3.煤粉制备系统

    制粉系统基本上采用单位制正压直吹式碗型中速磨煤机。这是根据煤质资源、开采价值及各自的燃料政策所决定的。碗型中速磨煤机的优点是对煤的水分适应牲较强。此外,碗型磨煤机的磨辊不直接与磨盘接触,运转平稳,振动极小,噪音很低,加上专利一的所属关系,所以目前已将各种容量的碗型中速磨煤机做到标准化、系列化了,其出力可从每小时1.6吨逐级增大到136吨。直流式生物质颗粒燃烧机的设计步骤由于各自的组织机构和体制不同,就燃烧器的设计而言,他们是由燃料系统组和燃料燃烧设备组共同完成。前者负责生物质颗粒燃烧机的性能设计,包括生物质颗粒燃烧机的选型、布置方式和高能点火器、火焰检测器的布置等,并定出生物质颗粒燃烧机的风箱外形尺寸;后者则按照性能设计确定的方案图,使其具体化。现按其设计步骤分述于下:

   1.生物质颗粒燃烧机型式

    有关生物质颗粒燃烧机的设计和结构型式在他们的产品中,目前已经达到三化,即标准化、系列化、通用化。生物质颗粒燃烧机风箱的宽度和外形尺寸根据锅炉总体性能设计组给定的数据进行选择的,其宽度可从12~32英寸。当宽度确定以后,外形结构尺寸就可随它决定下来。

一、二次风喷嘴间隔交替布置。

    升炉和暖炉用的油枪多布置在中间的二风喷嘴内。点火油枪容量的大小则根据煤粉喷嘴的出力和点火方式而定,详见表1。

    如果用户提有限制烟气中氧化氮(NO.)排放量的要求,就须在生物质颗粒燃烧机的风箱顶部加装约占总风量15%的顶部二次风喷嘴。

    2.根据单个炉膛断面和灰熔点特性确定单个煤粉喷嘴允许输入的最大热量。

    3.根据单个炉膛断面和煤质确定二次风速。

    4.根据每只煤粉喷嘴输入的热量,确定一次风煤粉喷嘴之间的距离,由此即能算出生物质颗粒燃烧机区内的局部热负荷。

    5.根据焦炭燃烬时间,碲定生物质颗粒燃烧机上排煤粉喷嘴中心线至过热器管屏底部之间的距离。

    6.根据炉膛断面的平均尺寸丝甓芋廑+竖堂字堕,确定下排煤粉喷嘴中心线至冷灰斗弯折点之间的距离。至此炉膛高度即可确定,从而算出燃烧器风箱各风室喷嘴的出口流通截面(FreeArea)和各个风室的高度。

    风箱选择的步骤及计算

    1.根据每个一次风喷嘴所允许输入的最大热量,确定一次风喷嘴层数。

    2.以电厂安装所在地的标高气压和二次风温度来计算二次风的容积流量。

    3.按照标准查出二次风速度。

    4.根据查得的二次风速确定每组燃烧器风箱喷嘴的总流通截面。

    5.计算各个风室所需要的出口流通截面。

    1)-次风喷嘴的出口流通截面应根据生物质颗粒燃烧机进口煤粉管道的流通截面进行计算,一般情况下,为满足煤粉纽度和蘑煤机出力,输送煤粉所需要的一次风量约占总风量的15~20%。

    2)顶部二次风(overfire Air)的出口流通截面按总风量的15%计算。

    3)二次风量为总风量的65~67%。其中:

    ( 1)流过一次风室内、一次风喷嘴四周出口流通截面的风量占二次风量的30~35%。

    (2)与一次风室相邻的上下二次风室出口流通截面的风量占二次风量的65%。

    生物质颗粒燃烧机风箱的设计方法

1.风籍安装角度风箱的安装角度按下述原则确定。当W2+D >45英尺时,则口-4。当』三}D一<45英尺时,则“=6。式中:形——炉膛宽度,

    D-炉膛深度;

搿——风箱安装中心线与炉膛对

    角线的夹角(见图1)。

2.水冷套布置

    为了保护喷嘴和防止在生物质颗粒燃烧机喷嘴出口处结焦,喷嘴四周都设置有水冷壁管,起水冷套作用。

图1  生物质颗粒燃烧机风箱布置图

    水冷套布置的原则如下:

    (1)伸入炉膛最远的水管中心线距离W.P(设计基准点)为1英寸(见图2),但不能因此而形成太大的死角,以免产生积渣。如果出现这种情况,就应修改该尺寸。

    (2)水冷套管子之间间隙为1]32至3/4英寸。

    (3)炉膛削角不宜太大,也不能过小。图2风箱重心位置具体要求是:最大不能大过折焰角的深度,最小也必须使风箱两侧每边至少有三根水冷壁管子。

    3.生物质颗粒燃烧机的重心(见图3)

    按照他们的设计经验,生物质颗粒燃烧机本体的重心位置,按图2所示的方法确定。

    当风箱与水管相连后,重心位置有所变动,应通过计算水管的重量后确定。

    4.生物质颗粒燃烧机重量

    由于对生物质颗粒燃烧机的三化工作做得完整,燃烧器的重量也可在事前确定。按照他们的经验,例如风箱宽度为29英寸的生物质颗粒燃烧机重量为每英尺高度重1.2~1.3千磅。我国30万千瓦考核机组生物质颗粒燃烧机的实际重量证实了该数据是比较正确的。

    5.生物质颗粒燃烧机膨胀问题

    (1)整个生物质颗粒燃烧机系与水冷壁管相连,受热时一起向下膨胀。

    (2)生物质颗粒燃烧机风箱中间部位与水冷壁管之间用高强度螺栓紧固。风箱法兰上、下面均为长圆孔,与水冷壁管间的膨胀差即靠该长圆孔向上下两边移动时给出。

    (3)为了方便安装,缩短施工周期,同时保证生物质颗粒燃烧机安装就位后的正确性,生物质颗粒燃烧机与水冷套在制造厂连接后才出厂。

    6.为了把炉膛振动减小到最低程度,生物质颗粒燃烧机应与刚性梁相连,且在风箱内部给予适当加强。

    7.考虑到燃用粘结性强的煤质,燃烧器喷嘴出口处可能会发生结焦现象,卡住喷嘴,影响喷嘴摆动,故将每一竖行的生物质颗粒燃烧机喷嘴(不包括顶部二次风喷嘴)分成三组,每组喷嘴的传动装置中都装有保险装置。当喷嘴结焦,或由于其他原因造成个尉喷嘴不能摆动,致使其传动力超过保险销所能承受的剪切应为时,保险销即被破坏,喷嘴亦随之停止摆动,并被固定在某一位置上,但其他二组喷嘴仍可照常工作。

    8.为了防止生物质颗粒燃烧机在制造、安装或运输过程中产生变形,影响喷嘴摆动的灵活性,在生物质颗粒燃烧机箱壳的水平和垂直方向均设有起吊架。

    生物质颗粒燃烧机本体的具体化过程

    当锅炉性能设计组和燃料系统组确定好生物质颗粒燃烧机的设计参数、布置方式和结构型式后,即转至燃料燃烧设备组进行具体结构设计和绘制施工图。

    1.-次风喷嘴

    生物质颗粒燃烧机本体的设计是从一次风喷嘴开始的(见图3)。

    按照有关资料的最近规定,一次风粉混合物的喷嘴出口截面积等于进口截面积,煤粉管缩口截面积为进口截面积的95%。即A3=A1,A2=0.95Ai。

    式中:Ai、么:、43分别为一次风进口、缩口和出口的截面积。

    为使喷嘴上下摆动时气流能按所需的倾图3一次风喷嘴装置斜度方向流动,在一次风喷嘴出口处还设置有2~3块导流板(见图4),二导流板之间距离Ht=45%H,当Hi>5英寸时,就设置三:块导流板

    上式中日为缩口处高度,H,与Hz为二导流板之间距离。

    高度日是根据面积和风箱宽度扣除各层板的厚度i和间隙求得的。图4 -次风喷嘴出口导流板

    选择导流板的材料既要考虑热态运行时火焰的高温辐射,又要考虑高速煤粉气流的冲刷磨损。

    为减少喷嘴上下摆动时产生气流冲击和漏粉现象,在喷嘴与煤粉管之间增设有圆弧形密封板。

    2.一次风室中相邻喷嘴出口截面尺寸的确定

    一次风喷嘴装置尺寸确定后,接着就应计算与一次风喷嘴相邻的上、下二次风喷嘴的部分尺寸(见图5)。

    其计算依据是当一次风喷嘴摆动至最大角度270,而相邻的二次风喷嘴摆动至最大角度300,同时二喷嘴之间的间隙为6-- 10米时,求出喷嘴水平时二喷嘴之间的间隙(此时间隙最大),然后按照性黻计组提供的流通截面积算出图中所示尺寸D。

    为不使气流沿水平方向偏转,要求隔板深度为隔板之间距离的二倍半,

    ( 1)为确保重油稳定着火,油喷嘴出口处要有一定的回流区,但又不能影响切圆燃烧炉膛内的后期混合,因此在喷嘴出口处设计了二套稳焰装置——一只带旋流叶片的小叶轮和一只不使气流旋转的扩散罩。

    (2)小叶轮既可随二次风喷嘴上下摆动,又可连同油枪一起抽出来清洗或更换。

    装有油枪的二次风喷嘴出口流通截面尺寸的计算是根据与其相邻的二次风喷嘴摆动到最大角度300位置,二喷嘴外壁之间的间隙为6~10毫米时,先计算出喷嘴水平位置的尺寸C,然后按性能设计组提供的流通截面积求得喷嘴出口尺寸E(见图7)。

    4.其余的中间二次风喷嘴、上部、下部和顶部二次风喷嘴都是按照上述原则进行计算的。所不同的是他们须按照各自所要求的摆动角度和满足性能设计组提供的流通截面积。

    此外,尚有一特别应注意之处,即直吹式制粉系统所有不运行的喷嘴都必须流过0%左右的冷却风量,否则,虽然已经采用可耐高温达1000。C的耐热不锈钢板,但停用的喷嘴仍有可能被烧坏。

    5.高能点火器(HEA)

    高能点火激励器的主要技术规范为:

    输入电流:  5安培(最大);

    输入电压:  115伏交流(50赫芝);

    输出电压:  2300伏直流(最大);

    储存能量:  12焦耳;

    放电频率:  4次/秒。

    高能点火器发火棒运行的位置见图8。要求点火时伸入到油雾密度最浓的地方,不使用时应迅速退入啧嘴内,以免烧损。发火棒材料为耐热不锈钢。

    6.火焰检测器

    为了运行安全可靠,提高设备使用寿命,可选用安全扫描器(Safe Scanner)。通常是将它们布置在油枪下面(每支油枪都有),一只用以监视炉膛火焰,另一只监视油枪着火。此外,在中间二次风喷嘴里也布置有一只,亦作监视炉膛火焰之用。每一炉膛都有四组生物质颗粒燃烧机,共安装有28只火焰检测器。

1.油量:

燃油喷嘴

    最小油量一般是根据燃煤量的多少和点火方式决定的。即使燃煤量相同,但由于采用不同的点燃方式,所耗的油量也不相同。很明显,通过小油枪点燃主油枪,再点燃煤粉,与使用油枪直接点燃煤粉的耗油量有很大差别,详见表1所列数字。  .

    2.油种:重油和渣油。

    3.雾化方式:采用Y型蒸汽雾化。

    4.油喷嘴运行方式。

    ( 1)冷炉启动后在同步之前,仅投入靠近已投运油枪的煤粉喷嘴。

    (2)热炉再启动时,可使用邻近水平方向点火器的煤粉喷嘴。

    (3)如采用IFM点火系统,当所有IFM点火油枪都投入运行后,可带15%最。大连续蒸发量。

    (4)如IFM点火油枪的油量按热值计算大于煤粉喷嘴最大出力的4%时,则可用同一标高的IFM点火油枪点燃煤粉喷嘴。

    ( 5.)些锅炉负荷达30%以上,而相邻磨煤机上的给煤机转速在50%以上时,就可用相邻的煤粉喷嘴来引燃新投入的煤粉喷嘴,无需再用油枪。

    我国30万千瓦新机组系采用高能点火器直接引燃主油枪(即加热油枪),再点燃煤粉喷嘴的点火方式。

    结束语

1.国外生物质颗粒燃烧机在标准化、通用化和系列化方面的程度是较高的。他们从生物质颗粒燃烧机的布置、设计参数的选样、结构型式的确定,乃至生物质颗粒燃烧机风箱的外形尺寸、各种间隙的大小以及材料的选用等都作了相当具体的规定,并制订有一整套标准。不管是生物质颗粒燃烧机的性能设计,或是绘制结构施工图,都须严格遵循这一标准,不得随意改动。若有变更必须按一定步骤并通过有关文件进行修改。这样做的目的是为使产品在技术上保持连贯性,即使更换人员,也有利于工作交接。一方面既可将过去的成熟经验、用标准文件肯定下来,以保证产品质量;另一方面又可促进生产管理科学化,其经济效益是显而易见的。但是,产品实现三化,并不等于万事大吉,每一工程都仍有大量工作要做,尤其在生物质颗粒燃烧机的结构设计方面更是如此。

    2.生物质颗粒燃烧机的设计一般都与炉膛下部的刚性梁、水冷壁、风道、炉墙综合起来考虑,以使炉膛下部结构更趋完整、紧凑,同时也可使炉膛振动减少到最低程度。

    3。国外设计锅炉必须考虑烟气中有害物质(如二氧化硫和氮的氧化物等)的排放问题,因为环保管理部门对其排放量的规定是很严格的,并且,今后趋向更严的要求。预计在现有限制的基础上,到九十年代还要降低百分之四十。

    4.四角布置的直流式生物质颗粒燃烧机大多利用喷嘴摆动作为调节再热蒸汽温度的手段。为防止个别喷嘴被卡住而影响整个再热汽温的调节,目前国外已对其传动结构有所改进,即将所有生物质颗粒燃烧机喷嘴(顶部二次风喷嘴除外)分成若干组,每组都装设保险销,以便喷嘴摆动受阻时能起保护作用。


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点击次数:  更新时间:2017-04-08 17:31:19  【打印此页】  【关闭