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行业新闻

改进福建无烟煤燃烧技术的试验研究

改进福建无烟煤燃烧技术的试验研究

    福建无烟煤是国内外公认的难燃煤种之一。它与国内其它地区的无烟煤相比,反应能力较差,着火温度较高,可燃性指数几乎小一倍。所以,其着火、维持稳定燃烧和燃尽均较困难,在电站锅炉上燃烧时普遍存在锅炉效率低、煤耗和助燃油耗大等问题。

    国外一些锅炉制造厂家认为,对于挥发份含量极低的福建无烟煤,只有在“U',型或“Wv型火焰燃烧锅炉上才能燃用,而四角切圜燃烧锅炉是不能适用的。在国内,燃用无烟煤则多采用四角叨圆燃烧锅炉,并取得了一定的经验。但在提高燃烧经济性,降低煤耗和助燃油耗方面,还存在不同程度的困难。我们所探讨的内容,就是能否通过改进燃烧技术使四角切圆燃烧锅炉适应福建低挥发份无烟煤的燃烧。

    本文就永安火电厂l号炉本体改进燃烧技术的试验研究工作加以总结。

    、设备简介

    永安火电厂l号炉是武汉锅炉厂制造的WG2-13 0/39-9型半开式液态排渣煤粉炉。其有关参数如表l所示。

    设计煤种为永安加福无烟煤,其煤质分析如表2所示。

    一、以“缩腰三次风”为主的

    燃烧设备改进

    在试验工作开展之前,对试验炉(1号炉)的热效率进行了测定,其平均热效率只有73.7%(投3支声2.0~2.2mm的油枪助燃)。效率低的原因在于一、二次风喷嘴间距太近,致使一、二次风气流混合太早,影响了一次风煤粉的及时着火。这次改进设计的主要意图就是把三次风喷嘴移至炉膛“缩腰”上,以增大一、二次风喷嘴间距,同时结合减小一次风气流偏转程度等措施,以组织煤粉较好地着火和燃烧工况,提高锅炉的燃烧效率。

    燃烧设备改进的主要内容有:

    1.将四角燃烧器上部的三次风喷嘴移至炉膛前后墙缩腰上,喷嘴下倾30。。

    2.适当增大一、二次风喷嘴间距,特别是上一、二次风喷嘴间距由580mm(原设计为38455mm)增大到880mm,使两股气流的汇合推迟.

    3.适当增大上、下两个一次风喷嘴,由原来的360mm增大到soomrn,  以利于邻角热烟气对煤粉气流的引燃.

    4.-、二次风喷嘴采用正反切圆布置方式,一次风喷嘴安装切圆直径≯350mm,为顺时针旋转;二次风喷嘴安装切圆直径≯800mni,  为逆时针旋转。这样,减小一次风气流偏转程度,减少煤粉离析。

    5.在离一次风喷嘴前450mm处装设“文丘里匀粉器”,以改善煤粉在一次风喷嘴断面上分布的均匀性。

    6.改造二次风箱,采用双机翼测风装置测定二次风速。

    7.高温省煤器管割除四分之一,提高热风滥唆。

    8.采用炭化硅喷嘴,防止喷嘴烧损变形。

    9.修复燃烧室卫燃带。

    设备改进后效果是明显的。为了提高与改进前试验结果的可比性,改进后试验的锅炉蒸发量、投入助燃油枪数及其口径、煤质和煤粉细度、煤样取样方法等尽量保持与改进前的试验致。根据试验测定和观察,炉膛四角(打焦孔处)温度提高了30~60℃,这说明燃烧器一、二次风喷嘴的间距增大后,一、二次风气流推迟混合,一次风煤粉的着火提前了。从试验情况来看,.炉膛负压波动小,炉膛两侧看火孔处温度有所提高,炉内燃烧强烈,燃烧稳定性艮好。燃烧设备改进前后的主要试验数据列于表3。

    从表3可以看出,改进后比改进前效率有明显提高,达到了预期的效果。

    燃烧设备改进后,从运行和试验情况看,炉膛和排渣口温度都较高,其中渣口温度提高了40℃,燃烧稳定性和流渣情况均较好.因此,可以减少助燃油耗。实际结果表明运行中可以少投1支油枪,从而使助燃油耗降低约33%.取得了一定的节油效果。

    试验中还做了磨煤机投入方式(’单磨或双磨运行)的对比试验。总的看来,磨煤机投入方式对炉内燃烧和锅炉热效率影响不大,这说明三次风喷嘴移到炉膛缩腰之后,虽然位置高了,三次风携带的煤粉在炉内的行程短了,但并未影响三次风和一次风携带煤粉的总燃尽度,也未影响锅炉的热效率.

    目前存在的问题是:

风携带煤粉燃烧有利,但喷嘴容易烧坏,因此最好改用炭化硅喷嘴。

    2.一,二次风间距增大后,烟气卷暖置增大,着火提前,燃烧剧烈,易造成炭化硅喷嘴烧坏,曾因喷嘴烧损丽修补过,因此,设计时应特别注意。

    三、增加卫燃带的改进

    根据试验测定,l号炉熔渣室内煤粉燃尽度仅约55%,说明煤粉在冷却室内是继续进行燃烧的。而炉膛出口烟温仅约950。C,  比设计值低100℃左右,这不但使热风温度比设计值低约50℃,而且也不利于煤粉进一步燃尽。因而设想在冷却室内敷设部分卫燃带,在l号炉的冷却室改造中,增加了约56mz的卫燃带.

    增加卫燃带后的经济效果见表3,改进效果是明显的。为了探索能否进一步节省助燃油耗,曾做过投1支+2.omm油枪试验,发现燃烧情况尚好,但流渣情况变差,排渣有一定困难。这说明油枪除了具有维持稳定燃烧、起助燃作用外,还起保持流渣顺利的“助流”作用。

    目前存在的问题是卫燃带容易烧损,卫燃带销钉焊接工作量很大,因此,在销钉密度、焊接工艺以及耐火材料等方面还需进一步研究和改进。另外,在考虑冷却室加卫燃带时,需要特别注意,以免产生结焦或爬渣。

    四、加装飞灰回燃装置的改进

    前面谈到了改进燃烧器,从而完善煤粉的着火和燃烷,提高锅炉热效率的问题。可以说,改进的效果是明显的,但由于没有很好解决煤粉燃尽问题,锅炉效率的提高不够显著,因此,提高煤粉燃尽度是需要解决的迫切问题。

    提高煤粉燃尽度的途径之一,是在保证燃烧器区域炉膛断面热负荷、保持炉内具有较高温度水平的前提下,降低炉膛的容积热负荷,延长煤粉在炉·内的停留时间,为煤粉的燃尽创造必要的条件。例如‘,对于燃烧福建低挥发份无烟煤锅炉的炉膛容积热负荷,美国福斯特惠勒能源公司的推荐值为88.3×10 3 kcal/m3 .h,法国史坦恩工业公司的推荐值为81..6×10 3kcal/m 3.h。但l号炉的炉膛容积热负荷竞高达153.5×10 3kcal/m 3.h,显然,这对无烟煤的燃尽极为不利。所以说,在这种“先天不足”的条件下,锅炉的热效率是难以大幅度提高的。

    对于在役锅炉,要想改变其炉膛容积热负荷是十分困难的,因此,我们考虑采用飞灰回:燃技术,加装飞灰回燃装置来解决煤粉燃尽问题。

    回燃飞灰一般为过热器或对流管来处的沉降灰、过热器后烟道内的飞灰浓缩器捕集的飞灰或炉后干式除尘器捕集的飞灰。根据l号炉的具体情况,选择了炉后干式除尘器捕集的飞灰作为回燃灰源.

    回燃飞灰的输送方式.除过热器等处沉降灰可靠自重输送外,还可采用密相气力输送,稀相气力输送和铰笼输送等方式.1号炉根据现场条件,采用稀相气力输送.

    为了利于回燃飞灰的着火和燃烧,并减小对主燃烧器煤粉燃烧的影响。采用低温空气预热器出口热风(约220℃)作输灰风源。

    对于飞灰回燃系统比较简单,即低温空气预热器出口哿分热风经回燃风机增压后,经过左右两个飞灰喷射器,将除尘器两个集灰斗中的灰由输灰管送至炉侧,由两侧墙的飞灰喷燃器送入炉膛复燃。

    投入飞灰回燃的试验结果也列于表3。投入飞灰回燃时,在投2  -3支助燃油枪的情况下,炉温略有降低(约降低了50℃,炉内燃烧仍然稳定,炉底堆灰没有明显增加,流渣通畅.经测定,排渣量有所增加,捕渣率由不投飞灰回燃时的约i5%提高到30%左右.在与日常运行一样投2支+ 2.Omm油枪助燃的情况下,投入飞灰回燃时,由于在稳定燃烧和排渣等方面都不困难,因此不需要增投油枪。如表3所示,投入飞灰回燃时,锅炉热效率有显著提高,取得了令人满意的经济效果.    目前,在投入飞灰回燃装置时,还存在一些问题。使飞灰回燃装置尚未投入长期运行,试验期间投入飞灰回燃装置时间最长的为9小时左右,其原因如下:

    1.过热蒸汽容易超温。当投入飞灰回燃装置,并将除尘器捕集灰量的约95%进行回燃时,特别是投灰初期,有时会出现掉汽压现象。为了“赶压”,又易引起过热蒸汽超温、在9 5%除尘器捕集灰量回燃的工况下运行时,进行l台磨煤机停役的操作,也易发生掉压和超温,其原因主要有以下几点:1)运行操作还不很适应,2)减温水裕量不足;3)冷却室增加56m2的卫燃带,炉膛吸热量减少了。竟以什么原因为主,尚须进一步试验研究,以便采取有效的对策。

    2.投入飞灰回燃时,锅炉尾部受热面处烟气中灰粒子含量增多,据试验测定,约为不投飞灰回燃时的1. 86倍(不投飞灰回燃时平均为4680kg/h,除尘器捕集灰量的95%回燃时为872ikg/h)。这在短期内虽然不会产生什么问题,但若飞灰回燃装置长期投入运行,则必将引起锅炉尾部受热面的磨损加剧,因而,必须采取防磨措施。对于有条件的锅炉,则可加装炉内捕灰器,用它捕集的飞灰作为匝燃灰源,以减少尾部受热面处烟气含灰量。

    若扣除烟气所含灰粒中的可燃物,锅炉犀部受热面处烟气纯含灰量。在除尘器捕集灰量的95%回燃时为7340kg/h,为不投飞灰回燃时的2.48倍。这一数字与飞灰回燃平衡估算中推导所得公式的计算结果(2.55倍)很接近.

    3.投入飞灰回燃时,由于原有除尘器变成为飞灰回燃系统的组成部分,使烟囱粉尘排放量增大。试验中根据捕渣量等测定结果推算,除尘器捕集灰量的95%回燃时,排人大气的粉尘量约为不投飞灰回燃时的2倍。著有条件采用炉内捕灰器,则在降低锅炉尾部受热面处烟气含灰量的同时,也可解决烟尘排放量大的问题.

    4.以热风为介质的回燃风机轴承温度偏高,这可以采用水冷等措施加以解决.

    五、结束语

    1.1号炉通过改进,燃用福建低挥发份无烟煤取得一系列综合经济技术效果。

    1)不投飞灰回燃时,锅炉效率由73.7%提高到81. 2%(改进后投2支油枪时,锅炉效率为81. 65%),燃烧效率由78.5%提高到86.1%。

    2)投入飞灰回燃时,锅炉效率由73.7%提高到90.1%,燃烧效率由78.5%提高到96.8%,效果十分显著。    ‘

    2.以“缩腰三次风”为主的设备改进,由于解决了一、二次风气流因偏转程度不同而互相错开等问题,使煤粉着火提前,强化了炉内燃烧,而且燃烧稳走性良好。同时,在运行中少投1支油枪,使助燃油耗降低了三分之一,初步取得了节油效果。据实验测定,锅炉效率提高了3.3%,燃烧效率提高了4.6%,达到了预期的目标。

    另一项措施是采用“文丘里匀粉器力,实践证明,它对改善锅炉燃烧的稳定性和经济性具有一定作用,但效果究竟有多大,还有待于进一步试验研究。

    3.在液态排渣炉冷却室增加部分卫燃带,改善了煤粉进一步燃尽的条件,这对于降低飞灰可燃物含量,提高锅炉效率是有效的,尤其是在在役锅炉的改造中值得参考,不过在设计中要充分考虑冷却室的爬渣和结焦问题。另外从1号炉的实际运行情况看,燃烧室的容积热负荷取得太大是不妥的,它导致煤粉燃尽度低锅炉效率也上不去,这一点也痘引起足够的重视。

    4.在1号炉的燃烧实践中,采用飞灰回燃技术,对于提高煤粉燃尽度及提高锅炉效率的效果是十分显著的。所以,对于容积热负荷太大的在役锅炉,想要大幅度地提高锅炉效率,采用飞灰回燃技术可行的。

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点击次数:  更新时间:2018-10-19 21:51:53  【打印此页】  【关闭