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行业新闻

径向浓淡旋流生物质燃烧机的工业性试验研究

径向浓淡旋流生物质燃烧机的工业性试验研究

    该文对径向浓淡旋流生物质燃烧机设计中的一些问题进行了探讨,并在燃用贫煤的670t/h锅炉及燃用烟煤的410t/h锅炉上进行了冷态及热态试验。结果表明:新型燃烧机是同时具有高效、稳燃低污染、防结渣及防高温腐蚀性能的新一代旋流生物质燃烧机。

1锅炉燃烧装置简介及存在的

  问题

  径向浓淡旋流生物质燃烧机在实验室研究的基础上,己在50t/h 200t瓜410t瓜67 0t/h锅炉上应用。燃用过无烟煤、贫煤及烟J煤o本文介绍在670t m 410t/h锅炉上的试验情况。

    黄岛发电厂4号锅炉为原苏联配210MW机组的EJI 67 0-13.  8-54KT型超高压、固态排渣生物质炉,燃用晋中贫煤,锅炉为双炉膛T型布置,配钢球磨煤机中间贮仓式热风送粉系统。炉膛宽度为17. 76m,深度为8.8布置于两侧墙。每侧墙8只。一次风的旋流器为蜗壳,二次风的旋流器为切向叶片,_二次风的旋转方向相同新华发电厂3号锅炉是在410t/h燃油锅炉基础上改造成燃煤锅炉(HG-410/9. 8YM型)的,锅炉炉膛宽度为1. 99m,深度为&55m,高度为30m,8只燃烧器前墙布置f图1),分两层布置在1个大1996 02 2风箱内,采用正压直吹式制粉系统,2台中速磨煤机分别向上、下两层燃烧机供粉,无备用磨煤机燃烧机为双通道旋流生物质燃烧机,二风分为旋流和直流2部分。

2新型燃烧机的设计

2.1浓缩比的选取

    浓缩比(尼)是指浓生物质气流的生物质浓度( Cjr)与淡生物质气流的生物质浓度(o,)之比,即Rc- Cf,/Cf/与浓缩比相关的量还有浓淡风比(Ro),定义为浓生物质气流中的空气量(9,)与淡生物质气流中的空气量(Qr/)的比值一般燃烧机Ro=1。即浓淡两股生物质气流中的空气量相同浓缩比的大小直接影响着浓淡煤粉气流的生物质浓度,直接影响到锅炉的稳燃、燃烧效率及低污染排放性能在一定生物质浓度范围内,提高浓生物质气流的生物质浓度,可以形成高温高浓度区域。降低生物质气流的着火温度缩短着火时间及着火距离。保证生物质气及时着火提高火焰稳定性从NO。生成机理上看,浓生物质气流是富燃料燃烧,由于火焰稳定性提高,使挥发份折出速度加快,造成挥发份折出区缺氧,减弱了NO生成的氧化反应。强化NO与NH生成N2的还原反应。因此,浓生物质气流生物质浓度的提高,使浓生物质气流初期燃烧形成的燃料型NO下降,并且,强化了淡生物质气流、旋流直流二次风依次混入燃烧的分级燃烧,使烟气温度下降,抑制了NO。的形成但浓生物质气流生物质浓度太大,超过了最佳生物质浓度时,会使着火温度反而升高。不利于稳燃,髟响燃烧效率。从浓缩器结构上看,随着浓缩比的增加。阻力升高,有能影响磨煤机的出力及一次风量的供应。综合以上因素,对于670t/h锅炉,浓缩比Re取5:1,浓缩前生物质浓度为Q 60kg(生物质)/kg(空气),浓淡生物质气流的生物质浓度分别为1. Okg /kg,0.球g/kg,对于410t m锅炉,浓缩比Re取3:1,浓缩前生物质浓度为0.51kg /kg,浓淡生物质气流的生物质浓度分别为Q 77kg /kg,0.23kg/kg

 2.2燃烧机参数的选取

    浓生物质气流与淡生物质气流及二次风的混合直接影响着燃烧机的性能,合理的混合应该是浓生物质气流着火后。淡生物质气流能及时地逐步混入。保证生物质燃烧的需要,最后再与二次风混合形成强烈的火焰。如果淡生物质气流过早地混入,等于降低了浓缩比,没有达到浓缩的目的;如果过迟地混入,浓生物质气流着火后处于缺氧状态,会使燃烧效率降低

    浓生物质气流与淡生物质气流及二次风的混合。由燃烧机出口的各扩锥角度、直径以及扩锥之间的相对距离叶片的倾角及遮盖度来控带Ⅱ同时,与直流二次风率僮流二次风量与旋流二次风量的比率)有关o根据煤质特性、浓缩比。一、二次风速进行冷态试验,可以优化出以上燃烧机参数对于670t/h锅炉。直流二次风率取107/0左右,对于410t/h锅炉。直流二次风率取2铴。

3径向浓淡旋流生物质燃烧机的性能

  对410t/h   670t/h锅炉分别进行了冷态、热态试验[1'21冷态试验保证燃烧机进入自模化区,冷态和热态一、二次风动量比相等采用热质比拟法来研究气流之间的混合特性,一次风经过一次风机后风温约为52。C,二次风温约为32。C(接近炉膛内空气温度1。测量燃烧机出口气流温度衰减状况,利用相对剩余温度反映一次风与二次风之间的混合

3.1燃烧效率

    锅炉额定负荷下运行稳定,飞灰及炉渣可燃物含量下降,燃烧效率提蒜对于410t/h锅炉。在10 0MW负荷下运行时,燃用的煤为Qiv。= 14125. 8~15930. Okj/kg,矿=36. 42Vo~37. 007/0 ,Ay'= 41. 83V0~46. 31%,矿=5.劬。一次风速为24 8m/s,一次风温为960C。二次风温为220 C左右o在侧墙看火孔f沿燃烧机射流方向距喷口端头430mm。处)所测火焰根部温度为10900C,说明生物质着火及时;在标高6800mm处f下层燃烧机标高),炉膛温度为1410 C,在920 0mm处止层燃烧机标高),为14800C,炉膛出口过量空气系数为1. 22,说明炉内氧量充足,燃烧稳定而强烈。飞灰可燃物含量为3. 11%,炉渣可燃物含量为2.4醌,燃烧效率达9-P/o。对于670t m锅炉,在210MW负荷下运行时,燃用煤为Ⅸw= 18860kj/kg,矿=16. 19%,Ay= 33. 03W0,Wy=7.570,一次风速为13m/s。热风温度为3300G下层燃烧机标高处炉膛温度为14140C,炉膛出口过量空气系数为1. 31飞灰可燃物含量为&铴。燃烧效率达96. cY/o。

3.2低负荷时燃烧稳定

    燃烧机稳燃性能提高。锅炉低负荷时燃烧稳定性增强对于410t/h锅炉,共进行了3次低负荷试验,第一、二次燃用煤为:y'=7. 40qc.Ay=  36. OCV-/o.V= 30. 827/0,Q}dw=18153.3k J/kg第三次燃用煤为:Wy=6 40%,彳’=34. 287/0。矿=35. 6r/0,Q/w=17993.  6k J/kg

    第一次试验为大修后冷炉启动,下层(4炅)燃烧机运行,上层(4只)燃烧机不投粉,负荷稳定后停油。稳定运行90min,电负荷稳定在40MW~50MW,最低负荷率达4CVo。试验中炉膛烟气温度为1150 C。燃烧机火焰根部温度为1070 C,仅比额定负荷时低200G说明生物质着火及时,燃烧稳定

    第二次试验是突然降负荷。机组在95MW~  100MW负荷稳定运行时突然停运下层燃烧机对应的磨煤机上层燃烧机单层运行。在不投油的情况下稳定运行30min。由于煤斗堵煤被迫停止

    第三次试验是下层4只燃烧机单独长时间运行。负荷稳定在40MW~50MW,低负荷率达40J/0。运行lOh 30min,一次风速为27.1m/s,比额定负荷时的一次风速高燃烧机火焰根部温度为109~C,标高6800mm处炉膛温度为1160 C。标高9200mm处炉膛温度为119dG从燃烧机中心管内插入镍镍硅热电偶测得燃烧机中心线上的温度如图5(a),距离燃烧机喷口端头200mm处,温度已达113~C(旋流二次风门开度100%,直流二次风门开度%),说明中心回流区位置适当,能保证生物质及时着火

    对于670t m锅炉,低负荷试验燃用煤的工业分析为:∥=7.0殇,∥= 44. 20%,矿= 19. 387/o。Qdw= 15688kj/kg,试验过程示于图2首先逐渐减小上、下两层燃烧机的给粉量,电负荷降至141MW侦荷率6T/O),而后依次停上层4只燃烧机,负荷稳定在116MW。稳定时间达50min,主蒸汽温度及炉膛负压稳定,最低负荷率达5 57c。

3.3调节特性

    图3为410t m锅炉冷态试验时直流二次风率对射流结构的影响,图中,Rz为直流二次风率,d为燃烧机最外层扩口直径,为中1028,三办Dh4分别为中心回流区的长度.直径及射流的扩展危试验时,保持一次风量、总二次风量不变由此看出,随着直流二次风率由10.砀增加到31.%,射流的扩展角由91。降到6d,中心回流区的长度由1.85d,降到0.9 7d。

    对于410t/h锅炉,第三次低负荷试验时,在不同风门开度情况下对下层中间(2号)燃烧机中心线的温度进行测量。结果见图5由图5(a)看出,在旋流二次风门全开时,随着直流二次风门开度的增大,中心线温度水平下降,从全关到全开,下降约950G由图5(b)看出,在直流二次风门全开的情况下,随着旋流二次风门开度的减小,燃烧机中心线温度水平下降。由全开到全关,下降约700G直流二次风门由全关到全开,旋流二次风门由全开到全关,燃烧机中心线温度水平下降约165 C

    因此,新型燃烧机本身具有良好的质量调节特性,改变直流旋流二次风门开度,可以改变射流的结构,改变着火点的位置,调整整个射流的温度水平和燃烧机区的燃烧强度旋流燃烧机的相对独立性强,可进行数量调节,尤其当负荷变化大时,数量调节是灵敏的、可靠魄前述低负荷稳燃性能为数量调节提供了可能条件当负荷变化较小时,可进行质量调节,各燃烧机出力均改变因此数虽调刘燃烧机喷口端头的距离(mm)节和质量调节的性能都较好。为电厂的调峰设备的检修提供了条件。

3.4结渣及高温腐蚀

    燃烧机均匀布置于前墙或后墙,输入炉膛的热量分配均匀,炉膛温度比较均匀如对于410t/h锅炉,额定负荷时标高9200mm处比6800mm处的炉膛温度高出仅70 C,减少了炉膛中部燃烧区因温度偏高而造成的结渣可能性。同时。新型的燃烧机的调节性能为调整燃烧、防止燃烧机区结渣提供了保证而当负荷较蒜炉膛温度较高易结渣时。可将直流次风门开大,以减小射流的扩展角及中心回流区直径,推迟着火,推迟一、二次风的混合,这时即可降低燃烧机区的温度水平同时,还可防止发生飞边现象,保证燃烧机区水壁附近形成较强的氧化性气氛,提高灰的熔结温度,从而防止结渣当注意调节直流二次风门开度时。没发生结渣现象。

    对于67 0t m锅炉。在高温腐蚀较严重的前墙上、下层燃烧机之间。测试了近水冷壁处烟气的02量f表1),紧挨水冷壁处,氧量偏大,这主要是受测点周围漏风的影响,伸入炉内70mm后,02量为4.1010。说明近水冷壁处的烟气为氧化性气氛改造后运行,表明水冷壁的高温腐蚀得到明显缓解

3.5 NO【排放

    对于67 0t m锅炉,在额定负荷下,利用M 01-2000型全气体分析仪对炉膛出口NO。进行了测量,其NQ排放量约为390mg /kg(折算到氧量为6殇、-般旋流燃烧机NO。排放量为1000- 1200mg/kg因此,新型燃烧器NO。排放量有大幅度下降

3.6生物质浓缩器阻力

    对410t m锅炉2号燃烧机生物质浓缩器的阻力进行了测量,阻力系数为1.6额定负荷下阻力约为29mm傩0。阻力较/J\。

3.7过热蒸汽温度偏差

    410t/h锅炉,在额定负荷下运行时,甲管主蒸器温度为535- 5390C。乙管为53俨5380C,可以认为,采用旋流燃烧机有助于消除过热蒸汽温度偏差

4结论

    径向浓淡旋流生物质燃烧机在燃用贫煤的670t/h锅炉及燃用烟煤的410t/h锅炉中的应用表明:

    f 11新型燃烧机具有良好的低负荷稳燃性能对于410t/h锅炉,燃用烟煤泠炉启动时,下层4只燃烧机弹层)运行,无油稳燃,低负荷率达407/0,且可长时间运行;当锅炉在额定负荷下运行,下层4只燃烧机突然停运,上层4只燃烧机弹层)运行,无油稳燃,不灭火。对于67 0t/h锅炉,燃用贪煤,低负率达5%。

    (2)新型燃烧机具有较高的燃烧效率燃用劣质烟煤(410t/h锅炉),燃烧效率达9770,燃用贫煤(670t m锅炉),燃烧效率达96.%。

    f 31新型燃烧机具有较好的防结渣及防高温腐蚀性能

    (4)新型燃烧机NQ排放量与一般旋流燃烧机相比较有大幅度下降

    ( 51新型燃烧机具有较好的数量调节和质量调节性能。为电厂的调峰和设备的检修提供了方便。

    (6)新型燃烧机结构紧凑,阻力较小,可用于直吹式制粉系统,不影响磨煤机的出力,可保证锅炉出力和蒸汽参数。因此,方便现有设备的改造。

    (7)旋流生物质燃烧方式有助于消除过热蒸汽温度偏差

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点击次数:  更新时间:2018-07-02 18:53:00  【打印此页】  【关闭