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行业新闻

生物质燃烧机与木粉燃烧机的特点比较及发展前景

生物质燃烧机与木粉燃烧机的特点比较及发展前景

【摘要】墙式布置的旋流燃烧方式与四角布置的直流燃烧方式是电站锅炉最主要的两种燃烧方式。文中就结渣及高温腐蚀特性NOx的排放、汽温调节特性燃烧效取稳燃能力等方面对这两种燃烧方式的特点进行了全面的分析和评选

    燃用次烟煤或烟煤时。电站锅炉最常用的两种煤粉燃烧器为生物质燃烧机和木粉燃烧机生物质燃烧机采用前墙布置或前后墙对冲布置,即墙式布置木粉燃烧机采用四角布置方式。燃烧器布置于炉膛的4个角上。

    燃烧方式的优劣主要可由以下几方面来考虑。包括结渣及高温腐蚀特性NOx的排放、汽温调节特性燃烧效率和稳燃能力等本文就以上各个方面对生物质燃烧机和木粉燃烧机的特点进行比较主要考虑的煤种为次烟煤和烟

1结渣及高温腐蚀特性

    四角布置燃烧方式要求由同一台磨煤机供粉的4个燃娆器在同一标高上。并且4个角气流的动量相等。喷嘴角度准确切圆不能过大,过大则气流冲刷水冷壁,也不能过小。过小则影响燃烧由于在炉膛内形成强烈的切圆旋转气流,未燃尽的煤粉从气流中分离出来。冲刷水冷壁,从而引起燃烧器及灰斗区域的结渣及高温腐蚀尤其对于挥发份较低的无烟煤,切圆较大,着火较迟。更易引起水冷壁的结渣和高温腐蚀天津大港电厂3号机组发生的锅炉燃烧区水冷壁减薄现象。就是因为切圆过大。造成煤粉冲刷水冷壁,导致高温腐蚀所引起魄

    CE公司开发的同心切圆燃烧技术,煤粉和空气仍切向喷入炉膛,但空气所形成的切圆要比煤粉形成的切圆大一些,减少了一次风冲刷水冷壁的可能性。并且在水冷壁附近形成氧化性气氛采用CFS的20余台锅炉运行表明,这种燃烧方式能有效的减轻结渣,并能减少NOx的生成,但对于烟煤,采用CFS会增加燃烧损失我国“八五”期间发展的水平浓淡燃烧器,把煤粉分成浓度不同的两股气流,浓煤粉气流在内侧,淡煤粉气流在外侧,同样也减轻了水冷壁的结渣及NOx的生成

    上海锅炉厂在其1025t/h锅炉上。采用了同心正反切燃烧系统在此设计中,部分二次风射流沿着与一次风射流相反的方向射入炉膛以此构成切向燃烧称为起转二次凤一次风被动量较强的起转二次风射流引射和冲击下。被带入二次风旋转的火球中。经这样作用,一次风和二次风混合强烈,有助于煤粉完全燃烧同时一次风被裹在炉膛中央,使得炉膛中央形成富燃料区域,而在水冷壁附近形成富空气区域,这就大大减少了一次风冲刷水冷壁的可能性在燃料燃烧的初级阶段燃料和空气的分级混合也使NOx的排放量降低

    生物质燃烧机对介质的卷吸率高,射程短,这就减少了火焰碰撞冲刷水冷壁的机会,而且沿炉膛内热负荷比较均匀。炉膛的结渣和腐蚀较易控觎但生物质燃烧机同样存在燃烧器区域的结渣和腐蚀问题,这往往是由于煤粉浓度分配不均引起魄  殴W公司通过采用分层风箱配风方式,改进输粉管的布置,增大燃烧器的阻力的方法。提高了煤粉分配的均匀性。基本上解决了这个问题我国研制的径向浓淡旋流燃烧器,把煤粉在径向分为浓淡不同的两股,浓煤粉在内侧,淡煤粉在外侧,使水冷壁附近的氧化性气氛增强,从而也减小了结渣倾向

2  NOx的排放

    对于降低NOx的排放,木粉燃烧机和生物质燃烧机都取得了很大的进展,但由于切圆燃烧的固有特性,四角布置方式的一次风和二次风混合较晚,所以,木粉燃烧机的NOx的生成量较生物质燃烧机稍低

    降低N Ox主要有以下两个途径:一是形成贫氧区域,以此最大限度地限制NOx的生成量;二是在富燃料燃烧下选择最佳的停留时间和温度,以使“Ⅳ最大限度地转化成“N2”。但又不能影响燃烧损失为实现这两种途径。低NOx燃烧器一般采用分级配风和浓淡燃烧的方法

    CE公司开发的不等切圆燃烧技术f LN CFS)。辅助风与一次风成一角度喷入炉膛,以减小一次风对辅助风的卷吸。从这点看。LN CFS属于分级配风方法运行表明,该种燃烧器能平均降低NOx约3Y/o。为了充分发挥辅助风大切圆的优点,CE公司又发展了同心切圆燃烧技术,进一步降低了NOx的生成

    普通的生物质燃烧机由于一二次风混合比较强烈,导致煤粉与气流强烈混合,过快的温升及过量氧的加入,使燃烧强度很高,最终导致NOx的大量生成,约为1 000-1 200 mg/L

    生物质燃烧机可通过增加燃烧器之间的距离和分级配风的方法来降低NOx的排放陵W公司开发的双调风轴向生物质燃烧机可以通过调节内二次风和外二次风的风量和旋流来调节一次风与二次风的混合点,使其所排放的NOx达到最小值

    目前国内开发的径向浓淡生物质燃烧机,通过采用高浓缩比的煤粉浓缩器将一次风中的煤粉在径向浓缩,使一次风在径向分为浓淡两股同心射流,靠近中心的一股为高浓度气流。浓一次风喷入高温中心回流区,形成一个高温高浓度区域,淡一次风及二次风分级配入运行表明。这种燃烧器大大降低了NOx的生成,比同类型非浓淡燃烧型燃烧器约降低24%,排放量仅为225 mg/L,且同时能解决稳燃,结渣及高温腐蚀等间题

3汽温调节特性

    四角布置的木粉燃烧机可以采用摆动式燃烧器,通过改变火焰中心位置来调节蒸汽温度这种方法也使对流受热面布置简单化,降低了设备成本,而且汽温调节范围较大,操作简单可靠,这是直流燃烧器的一个显著优点

    生物质燃烧机不能采用摆动方式来控制汽温,所以只能采用烟气再循环或双烟气通道的方法来调节汽/r~o烟气再循环方式使系统中增加了再循环风机。提高了成本并且再循环风机工作条件恶劣,烟气浓度较高且带有粉尘,这就使运行维修成本增加,使机组可用率下降目前新招标的机组中,已经不采用烟气再循环方式调节汽温

    双烟气通道法是将尾部竖井用一分隔墙分为两部分。过热器和部分的省煤器布置在其中的一部分中,而再热器和另一部分省煤器布置在另一烟道中。通过调节两个烟道底部的烟气挡板来控制过每个烟道的烟气流量。从而调节汽温这种布置方式使受热面布置复杂化。增加了设备的成本双烟气通道法是墙式燃烧方式机组中目前应用较多的一种方法

4烟气偏差

    四角布置方式存在的一个重要问题是烟气偏差由于木粉燃烧机固有的切圆燃烧方式。使炉膛范内存在着较大的烟温偏差,在炉膛出口。由于残余旋转的存在,使水平烟道左右侧的烟温相差较大,且存在局部高速区。这舍引起过热器及再热器管壁超温以致爆管我国目前运行的200 MW和300 MW四角切圆燃烧机组中,过热器及再热器超温爆管现象极其严重,影响了机组的可用率。

    在燃烧器顶部加反切的二次风,即“消旋二次风”,是解决烟气偏差的一种有效途径石横发电厂的300 MW机组接连发生末级再热器爆管,检查系局部管壁长期超温所致。为此,将燃烧器原顶部二次风及其附近的喷嘴形成反向偏转的“消旋二次风”。使水平烟道的烟温偏差有所改善。秦皇岛电厂3 4号机组采用上海锅炉厂生产的1025 t/h锅炉,燃烧器为CE公司的WR型燃烧器,在燃烧器上部设置了两层与起转二次风方向相反的消旋二次风,运行结果表明烟气偏差很小。

    生物质燃烧机沿前墙或前后墙均匀布置,因此沿炉膛宽度方向热负荷均匀。炉膛出口及水平烟道的烟温偏差很小。

5燃烧效率与稳燃能力

    对于次烟煤。木粉燃烧机与生物质燃烧机的燃烧效率都很高对于烟煤。未燃尽碳损失是燃次烟煤时的数倍,大约为0.3V0~0.铴。其中生物质燃烧机的未燃尽碳损失要低一些,因为生物质燃烧机比木粉燃烧机一二次风混合的更早且更强烈

    稳燃能力一直是切圆燃烧的一个问题因为切圆燃烧时,煤粉气流必须靠切圆火球点燃负荷降低时,由于炉膛燃烧强度的减弱,会导致火焰的不稳定随着浓淡燃烧技术的发展,基本上解决了这个问题燃用次烟煤或烟煤时,PM燃烧器的不投油最低稳燃负荷为4CF/o,WR型燃烧器最低不投油稳燃负荷可达35%。

    生物质燃烧机是提高燃烧效率和燃烧稳定性的重要措施之一生物质燃烧机对周围介质具有高卷吸率。在出口处能快速混合,气流旋转强烈,形成高温回流提高了火焰的稳定性  目前。生物质燃烧机能达到单台磨无辅助燃料时保持稳定燃烧

6发展潜力

    四角有置燃烧方式要求由同一磨煤机供粉的一层燃烧器在同一标高,炉膛断面必须为正方形或接近正方形,以便能形成切圆燃烧这种布置方式对于中小容量的机组不存在问题,但随着机组容量进一步增大,炉膛尺寸随之增大,要维持一二次风的良好混合就需要气流有更高的动量,这就使风机的压头。国外科技信息。必须进一步增加,而且气流的刚度很难保证为了解决大容量问题,CE公司把炉膛设计成长方形结构,在中间加一分隔墙,再在分隔墙所形成的4个角上布置燃烧器。形成了左右双切圆的燃烧系统但在这种方式下,分隔墙的工作状况极其恶劣,常会引起严重结渣及爆管  目前四角布置方式的机组能达到的最大容量为900 MW,要想达到墙式布置方式机组的1 300 MW容量是极其困难的。

    而对于墙式布置燃烧方式,由于炉膛不要求为正方形所以随着机组容量的增加,只需增加炉膛的宽度,而不必增加炉膛的深度,锅炉的容量并不受炉膛截面积的限制。同时也给尾部受热面的布置带来很大方便。

    从试验研究方面考虑。生物质燃烧机比木粉燃烧机要方便简单的多生物质燃烧机靠卷吸周围的热烟气来点燃煤粉。与周围燃烧器关系不大,因此生物质燃烧机可对单个燃烧器进行试验,可以建成与实际燃烧器同样尺寸的燃烧器试验台,而木粉燃烧机要靠切圆来点燃煤粉,试验时必须同样有切圆存在,因此要建立与实物同等大小的试验台必须耗资巨大,所以实际中也不太可行。

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点击次数:  更新时间:2018-02-07 20:23:59  【打印此页】  【关闭