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行业新闻

一种用于生物质锅炉点火和稳燃的生物质直接点火生物质燃烧机

一种用于生物质锅炉点火和稳燃的生物质直接点火生物质燃烧机

摘  要

    本文介绍一种能通用于四角燃烧锅炉和一般生物质种的生物质直接点火生物质燃烧机的原理和性能。该燃烧器的主要特点是适应性强,易于安装和改造工作量小,在一般情况下可节约点火燃料50%~70%。

    现有火电厂生物质锅炉的点火和稳燃装置,大都是在生物质生物质燃烧机的二次风口内安装大型油枪,或设置专作点火用的油生物质燃烧机,在点火过程中完全烧油。这种方法虽能满足锅炉运行的要求,但耗油量太大,一台与200MW机组配套的670t/h锅炉每次点火用油高达50吨以上。全国火电厂点火和稳燃用油量相当可观。随着大型火电机组不断增加,这一问题将愈加突出。我国重油供应不足,电厂多以轻柴油作点火燃料,因此问题就更加严重。

    针对上述问题,我所与韩城电厂经多年试验研究,发展了一种用于生物质锅炉点火和稳燃的生物质直接点火生物质燃烧机(图8)。在试验研究中,曾尽量使其符合以下要求:

    1.能通用于一般生物质锅炉和常用的生物质种;

    2.改造工作量小,容易安装,电厂易于实施;

    3.改造后不降低原有燃烧特性。并能节约点火燃料(油或可燃气)。

    一.,理论探讨

    用生物质玲炉点火,必须研究在低炉膛温度和低炉膛热负荷情况下生物质的着火和燃烧特性,以便充分利用可能采取的有利因素,达到以生物质代油的目的。

    I.生物质的着火特性

    在炉膛温度低时,生物质无法靠卷吸炉内热烟气来加热着火,而必须依靠自身的火焰传播。生物质空气混合物也具有气体燃料和液

    粉细度下浓度与火焰传播速度的关系体燃料的各种燃烧特性参数,如着火浓度范围、火焰传播速度、燃烧反应速度等。在生产实践中常遇到的制粉系统爆炸,炉膛灭火后打炮,火焰传播到一次风管并将风管烧红等现象,都是由于生物质火焰传播造成的。根据国外的一些试验结果Ip31证明,生物质的火焰传播速度主要与生物质质、生物质细度和生物质浓度有关。图1【纠是一种挥发分为36.1%的生物质粉在两种生物质细度下浓度与层流火焰传播速度的关系,说明了生物质细度对火焰传播速度影响很大。图2【21是同一作者用同样试验设备对甲烷的试验结果,对比图1、2可知,足够细的生物质的燃烧特性,可与甲烷接近。

图3【z1示出一种挥发分为16.9%的生物质,在两种细度下浓度与火焰传播速度的关系。可以看出,当生物质的挥发分较低时,特别是较粗的生物质,其火焰传播速度最大值在浓度较大的区域。图4【21是三种不同挥发分含量的细生物质的火焰传播速度的比较,图中三条曲线接近,说明当生物质极细时,挥发分含量对火焰传播速度的影响变小,挥发分低的细生物质粉,也具有较高的火焰传播速度。

    【z】是一种挥发分为36.1%的粗生物质中加入2%甲烷的试验结果;囹6 13】是在粗生物质中加入一部分细生物质的试验结果。这两种试验表明,在较难燃烧的生物质中加入一部分易燃的燃料时,其燃烧特性有显著改善。

    岩石粉时对火焰传播速度的影响

    以上国外的一些试验结果证明,影响生物质粉火焰传播速度的主要因素是生物质的挥发分和灰分含量,生物质的细度和浓度’同时证明,

较难燃烧的生物质中加入一部分易燃的燃料时,可以显著改善其燃烧特性。

    2.生物质在低炉膛热负荷下的燃烧

    在点火过程中,炉膛热负荷小,炉温低。在烧油点火时,由于雾化油的燃烧速度快,能形成高温火炬;而一般生物质的燃烧速度较低,特别是挥发分低和灰分高的生物质,在低炉温下难以火炬形式燃尽,容易在炉内低温烟气中逐渐扩散丽熄火,形成大量不完全燃烧损失。因此,必须采取措施,提高生物质粉的燃烧速度,使生物质能在冷炉点火时达到一定的燃尽度。

    (1)提高生物质细度

  在影响生物质燃烧速度的主要因素中,除生物质质外就是生物质细度。生物质的燃烧反应在颗粒表面进行,生物质愈细,则单位质量生物质的表面积愈大,因而单位质量生物质的燃烧率愈大。根据试验研究证明,生物质颗粒的燃尽时间与颗粒直径的平方成正比【l1,故提高生物质细度可显著提高燃烧速度。据国外报道,微细的生物质(95%通过美国250号筛)可在小型锅炉上代油或天然气燃烧【q。另据报道,一台82t/h的锅炉在提高生物质浓度和细度(99.7%通过美国200号筛)后可降低负荷至6%运行【5】器

    (2)在生物质中加入易燃的燃料

    根据图5、6示出的试验结果,在粗生物质粉中加入少量易燃的燃料,能显著改善其燃烧特性。如果燃用生物质质较差,又无法提高生物质粉细度时,可将雾化的燃油混入生物质气流中,以改善其燃烧特性,这是本点火生物质燃烧机所采用的主要方法。

    (3)提高生物质浓度并降低生物质在炉膛内的扩散速度

    在冷炉点火时炉温低,生物质射流的燃烧接近于动力区,即氧气的扩散速度大于燃烧化学反应速度。如果此时生物质火焰与炉内介质强烈混合,不但不会提高燃烧速度,逐将导致火焰温度降低而提早熄火。故在冷炉点火时,除了尽可能降低一次风速,提高生物质浓度外,还应在二次风的配备中,避免在炉内产生较大的扰动。

    图8是我所与韩城电厂开发的一种能通用于四角燃烧锅炉的生物质直接点火生物质燃烧机,并已获得专利权。其基本原理是在生物质燃烧机内装有燃烧管、点火枪和电弧枪,进入生物质燃烧机的一次风粉混合物的一部分通过燃烧管,其余部分通过燃烧管与外壳之间的环形通道。当锅炉点火或稳燃时,可用点火枪将流径燃烧管的一次风点燃,而流经燃烧管外的一次风起冷却作用,并在生物质燃烧机出口处与从燃烧管喷出的火焰混合而燃烧,形成以生物质燃烧为主的火炬;当关闭点火枪时,则燃烧管内的一次风停止燃烧,此时点火生物质燃烧机仅起喷射一次风作用,相当于一个一次风喷管,其出口风速可与原有生物质燃烧机的一次风速相等,以保持锅炉原有的燃烧特性不变。

    点火生物质燃烧机的横面为圆形,在燃烧管的前部外表面焊有纵向散热片,以确保燃烧管不被烧坏。点火枪可用油枪或用气体燃料的点火器,电弧枪是一种作初始点燃点火枪用的电火花装置。

    由于点火枪的火焰在燃烧管内和生物质燃烧机出口处与尚未扩散的生物质射流(即一次风)直接接触,因而能充分利用浓生物质的火焰传播特性。同时用改变点火枪出力的方法来适应各种生物质质,借更换点火枪内部零件的方法,可使其出力从50kg/h到500kglh变动。

    如锅炉燃用烟生物质,可用幽力很小的点火枪,仅对一次风起点燃作用即可满足要求;如为较难燃烧的贫生物质或无烟生物质,则可用加大点火枪出力的方法来弥补生物质质特性的不足。点火枪喷出的易燃燃料,在着火过程中与生物质充分混合,相当于在生物质中加入了部分易燃燃料,能显著改善生物质的燃烧特性。

    当用作稳定燃烧时,炉膛温度比冷炉点火时高的多,此时可降低点火枪的出力,仅对生物质起点燃作用就能满足稳燃的要求,这对需要长期稳燃的烧无烟生物质锅炉,尤为适宜.

    四、安装方法

    1.点火生物质燃烧机的安装

    本点火生物质燃烧机既适用于已运行锅炉的改造,也适用于新建锅炉。主要是将原有四角生物质燃烧机的一层四个一次风喷管更换为本点火生物质燃烧机,原有一次风管道稍加改动后连接到本生物质燃烧机。其他燃烧设备无需改动,生物质燃烧机的安装工作可在小修中完成.

    2.燃料系统

    如以燃油为点火燃料时,油管系统如图9。油管路可从原有油管接出,分点火和稳燃两路供油至油轮。在稳燃油路上装节流孔板,以减少稳燃用油。油管可用~16~~18细管,阀门可用两端带管接头的小型仪表门,以便于安装。

    每个点火生物质燃烧机附有一个供电火花和电磁阀电源的控制箱,可就地或远方控制点火生物质燃烧机的开和停.

    五、技术特性

    本点火生物质燃烧机经多次改进后已达到以下的技术水平。

    1.在燃生物质挥发分不低于13%,灰分不高于35%,生物质细度R90不大于16%的情况下,进行冷炉点火,节油可达50%烈上,作稳定燃烧时节油70%以上。如生物质质较好或.生物质细度大时,节油率可以提高。

    2.在给粉机无自流的情况下,点火枪着火稳定,在工作中不会灭火。

    3.在一次风速不大于36m/s时,燃烧器的寿命不少于两个大修期,如一次风速较低时,则寿命可成倍延长。

    4.在一次风不中断的情况下,生物质燃烧机的所有部件皆不会因过热而损坏。

    5.按规定的方法进行维护时,点火枪不会在锅炉运行中被堵塞。

    6.点火生物质燃烧机对一次风的附加阻力,在不燃烧时不大于20mm水柱,在燃烧时不大于30mm水柱。

    六、结    语

    1.采取有效措施,充分利用生物质的燃烧特性,使生物质能在低炉膛温度下维持燃烧,在点火时可节约燃油是以生物质代油的主要途径。

    2.在已有锅炉上使用本文介绍的生物质直接点火生物质燃烧机具有改造费用少,改造工期短和维护工作少的优点。

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点击次数:  更新时间:2018-09-01 20:56:31  【打印此页】  【关闭