雙置式穩(wěn)燃燃燒技術在大型鍋爐上的應用

雙置式穩(wěn)燃燃燒技術在大型鍋爐上的應用

湖北華興黃巖能源有限公司209號墻是東方板機械廠生產(chǎn)的dg170。13.7-8號超高壓真氣自然循環(huán)煤粉爐。采用c型，固定排水。其煤粉燃燒器布置在爐膛正四角,其中對角射流在爐膛中心形成直徑為?736mm的假想切圓,另一組對角為對沖。每一角的煤粉燃燒器有四層一次風噴口,二次風噴口采取集中布置形式,燃燒器中上二次風,中下二次風噴口在冷態(tài)時可上下擺動25°。單個燃燒器噴口熱功率為34.82MW。鍋爐共配有8只機械壓力霧化噴頭的油槍,其中4只每只出力為2t/h,裝于中部燃油噴口中,另外4只每只出力1.55t/h,裝于每組燃燒器的下二次風管中,油槍的額定壓力為1.92MPa,總容量為14t/h。為了運行安全和低負荷穩(wěn)定燃燒的需要,該爐燃燒器于2000年進行了低負荷穩(wěn)燃改造。改造后穩(wěn)燃效果良好,基本達到了改造的要求。經(jīng)幾年來的運行,209號爐燃燒器檢查發(fā)現(xiàn),噴口燒損已較嚴重,鈍體等部件有較大磨損、變形。同時,隨著燃燒技術的發(fā)展,鍋爐節(jié)油點火技術已趨成熟,因此湖北華電黃石發(fā)電股份有限公司在209號爐大修中結合______鍋爐節(jié)油點火技術對燃燒器進行了再次改造。1噴射口內(nèi)二次風該燃燒器采用中心鈍體加2塊燃燒隔板組成。一次風經(jīng)錐形鈍體和調(diào)整板后形成一級分離,一部分煤粉氣流沿原方向進入中間回流區(qū),在回流區(qū)和正壓低速區(qū)受到阻滯,使該區(qū)域空間煤粉濃度大大提高。另一部分煤粉氣流由燃燒器隔板與噴口內(nèi)壁間的上下通道噴入爐內(nèi),同時噴嘴兩側引入側二次風,以增加噴嘴四周的氧化性氣氛,減少水冷壁的結渣和高溫腐蝕。噴嘴兩側二次風還有調(diào)節(jié)回流區(qū)域強度的作用,當高負荷或煤質(zhì)揮發(fā)份較高時開此二次風,可以降低回流強度。反之,需要穩(wěn)燃時關閉此二次風。如圖1所示。2燃燒現(xiàn)代電廠的必要性(1)不得減少燃燒器的原設計出力;(2)不得造成水冷壁高溫腐蝕和水冷壁結焦;(3)機組在最低不投油穩(wěn)燃負荷正常運行時,主、再熱汽溫能維持到530℃;滿負荷運行時,主、再熱汽溫不得有超溫現(xiàn)象發(fā)生;(4)最低不投油穩(wěn)燃負荷為120MW;(5)燃燒器不得嚴重結焦、設計壽命不低于4年;(6)燃燒器改造后,機組在140MW及以上負荷運行時,鍋爐效率不應低于90.7%,飛灰含碳量不高于3%,爐渣可燃物不高于8.0%(實測值),同時滿足主、再熱汽溫、汽壓達到鍋爐原設計值。(7)燃用煤質(zhì),應用基低位發(fā)熱量17000～22000kJ/kg;應用基揮發(fā)份11%～15%;應用基灰份25%～35%;(8)進行燃燒器改造不得改動原水冷壁管、原燃油系統(tǒng)裝置等。3雙濃分離裝置的設計結構(1)提高風煤粉氣流穩(wěn)燃能力在煤粉燃燒器噴口前部設置特殊的分離元件,把進入噴口段的一次風煤粉氣流分成上下淡、中心濃的氣流結構,并恰當組織回流預熱空間,可大量卷吸爐內(nèi)高溫煙氣,滿足中心濃煤粉氣流著火熱需求,對中心的濃粉氣流有效加熱,使其穩(wěn)定著火、燃燒,穩(wěn)燃能力較強。(2)燃燒后nox的變化因該燃燒器在噴口附近提前著火,煤中揮發(fā)物迅速大量析出并燃燒,使這一區(qū)域溫度不斷升高,但在此區(qū)域內(nèi)空氣燃料比卻很低,大部分揮發(fā)份在貧氧氣氛下燃燒,因此NOx生成水平很低。隨后淡煤粉氣流進入燃燒區(qū),提供了充足的氧,除進一步使揮發(fā)物燃燒完成外,并使炭粒開始燃燒,因二次風尚未投入,相對于燃料燃燒而言,過?？諝庀禂?shù)很低,而溫度卻迅速升高,所以形成的是還原性火焰,使部分NOx還原,抑制了NOx的增加。其后大量二次風的加入不僅保證了炭粒燃燼的需要,而且燃燼過程在過氧和相對低溫的條件下進行,十分有利于降低NOx的排放。(3)地面式煤粉氣流燃燒主煤粉氣流A層燃燒器中內(nèi)置了小油槍及點火裝置。在冷態(tài)點火啟動過程中,設置于中心的小油槍火焰只需提供引燃中心濃煤粉氣流所需的著火熱(需熱量極少),中心濃煤粉氣流燃燒火焰靠氣流本身的湍流混合引燃主煤粉氣流,完成冷態(tài)點火啟動過程,或在煤質(zhì)極差或極低負荷下進行助燃。因其作用僅是通過點燃中心濃煤粉來引燃主煤粉,所以油耗較改造前有大幅度降低。(4)燃燒系統(tǒng)故障采用該燃燒器進行改造,不用對水冷壁進行改動,只需將四層煤粉燃燒器全部更換為雙置式濃淡分離燃燒器,其中在A層燃燒器中內(nèi)置了小油槍及點火裝置,原燃燒器的標高未作改變。4改造效果分析(1)大修后2個月內(nèi)進行了熱態(tài)性能試驗。通過兩種煤(第一種煤Vdaf=16.17%,Qnet.ar=19880kJ/kg;第二種煤Vdaf=16.93%,Qnet.ar=18350kJ/kg)進行了最低穩(wěn)燃負荷點試驗,最低不投油穩(wěn)燃負荷分別為105MW(第一種煤)及115MW(第二種煤)。從燃燒器改造效果來看,在最低穩(wěn)燃負荷點,兩種煤的飛灰含碳量滿足合同要求(5%以內(nèi));大渣含碳量,第一種煤(7.06%)接近設計值7%,第二種煤(11.74%)則超出了保證值,主汽溫及再熱汽溫在保證值范圍內(nèi)。在200MW負荷點,第二種煤的大渣含碳量(4.25%)在保證值內(nèi),其它則高出保證值,主汽及再熱汽溫在保證值內(nèi)。從試驗情況和數(shù)據(jù)分析來看,改造后的燃燒器能滿足較低的穩(wěn)燃負荷(55%)和保證燃燒效率。燃燒效率見表1。(2)大修后經(jīng)多次冷態(tài)點火用油數(shù)據(jù)統(tǒng)計,每次冷態(tài)點火用油約為20t/次,較大修前冷態(tài)點火用油的40t/次有大幅度降低,同時因不投油低負荷穩(wěn)燃的實現(xiàn),大修后未出現(xiàn)需要投油助燃的情況。(3)根據(jù)湖北省電力環(huán)境監(jiān)測中心站檢測數(shù)據(jù)表明,NOx排放量由大修前的502kg/h下降為427kg/h。(4)在停爐期間對燃燒器及其附近的水冷壁管檢查均未發(fā)現(xiàn)結焦和高溫腐蝕現(xiàn)象,噴口狀況良好。5鍋爐環(huán)保性能綜上所述,湖北華電黃石發(fā)電股份有限公司209號爐燃燒器經(jīng)改造后,能夠在11