| 徑向濃淡旋流生物質(zhì)燃燒機(jī)的工業(yè)性試驗(yàn)研究 |
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徑向濃淡旋流生物質(zhì)燃燒機(jī)的工業(yè)性試驗(yàn)研究 該文對(duì)徑向濃淡旋流生物質(zhì)燃燒機(jī)設(shè)計(jì)中的一些問(wèn)題進(jìn)行了探討，并在燃用貧煤的670t/h鍋爐及燃用煙煤的410t/h鍋爐上進(jìn)行了冷態(tài)及熱態(tài)試驗(yàn)。結(jié)果表明：新型燃燒機(jī)是同時(shí)具有高效、穩(wěn)燃低污染、防結(jié)渣及防高溫腐蝕性能的新一代旋流生物質(zhì)燃燒機(jī)。 1鍋爐燃燒裝置簡(jiǎn)介及存在的 問(wèn)題 徑向濃淡旋流生物質(zhì)燃燒機(jī)在實(shí)驗(yàn)室研究的基礎(chǔ)上，己在50t／h 200t瓜410t瓜67 0t／h鍋爐上應(yīng)用。燃用過(guò)無(wú)煙煤、貧煤及煙J煤o本文介紹在670t m 410t/h鍋爐上的試驗(yàn)情況。 黃島發(fā)電廠4號(hào)鍋爐為原蘇聯(lián)配210MW機(jī)組的EJI 67 0-13. 8-54KT型超高壓、固態(tài)排渣生物質(zhì)爐，燃用晉中貧煤，鍋爐為雙爐膛T型布置，配鋼球磨煤機(jī)中間貯倉(cāng)式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)。爐膛寬度為17. 76m，深度為8.8布置于兩側(cè)墻。每側(cè)墻8只。一次風(fēng)的旋流器為蝸殼，二次風(fēng)的旋流器為切向葉片，_二次風(fēng)的旋轉(zhuǎn)方向相同新華發(fā)電廠3號(hào)鍋爐是在410t／h燃油鍋爐基礎(chǔ)上改造成燃煤鍋爐（HG-410/9. 8YM型）的，鍋爐爐膛寬度為1. 99m，深度為＆55m，高度為30m，8只燃燒器前墻布置f圖1），分兩層布置在1個(gè)大1996 02 2風(fēng)箱內(nèi)，采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)，2臺(tái)中速磨煤機(jī)分別向上、下兩層燃燒機(jī)供粉，無(wú)備用磨煤機(jī)燃燒機(jī)為雙通道旋流生物質(zhì)燃燒機(jī)，二風(fēng)分為旋流和直流2部分。 2新型燃燒機(jī)的設(shè)計(jì) 2.1濃縮比的選取 濃縮比（尼）是指濃生物質(zhì)氣流的生物質(zhì)濃度( Cjr)與淡生物質(zhì)氣流的生物質(zhì)濃度(o，)之比，即Rc- Cf，/Cf/與濃縮比相關(guān)的量還有濃淡風(fēng)比（Ro），定義為濃生物質(zhì)氣流中的空氣量(9，)與淡生物質(zhì)氣流中的空氣量(Qr/)的比值一般燃燒機(jī)Ro=1。即濃淡兩股生物質(zhì)氣流中的空氣量相同濃縮比的大小直接影響著濃淡煤粉氣流的生物質(zhì)濃度，直接影響到鍋爐的穩(wěn)燃、燃燒效率及低污染排放性能在一定生物質(zhì)濃度范圍內(nèi)，提高濃生物質(zhì)氣流的生物質(zhì)濃度，可以形成高溫高濃度區(qū)域。降低生物質(zhì)氣流的著火溫度縮短著火時(shí)間及著火距離。保證生物質(zhì)氣及時(shí)著火提高火焰穩(wěn)定性從NO。生成機(jī)理上看，濃生物質(zhì)氣流是富燃料燃燒，由于火焰穩(wěn)定性提高，使揮發(fā)份折出速度加快，造成揮發(fā)份折出區(qū)缺氧，減弱了NO生成的氧化反應(yīng)。強(qiáng)化NO與NH生成N2的還原反應(yīng)。因此，濃生物質(zhì)氣流生物質(zhì)濃度的提高，使?jié)馍镔|(zhì)氣流初期燃燒形成的燃料型NO下降，并且，強(qiáng)化了淡生物質(zhì)氣流、旋流直流二次風(fēng)依次混入燃燒的分級(jí)燃燒，使煙氣溫度下降，抑制了NO。的形成但濃生物質(zhì)氣流生物質(zhì)濃度太大，超過(guò)了生物質(zhì)濃度時(shí)，會(huì)使著火溫度反而升高。不利于穩(wěn)燃，髟響燃燒效率。從濃縮器結(jié)構(gòu)上看，隨著濃縮比的增加。阻力升高，有能影響磨煤機(jī)的出力及一次風(fēng)量的供應(yīng)。綜合以上因素，對(duì)于670t／h鍋爐，濃縮比Re取5：1，濃縮前生物質(zhì)濃度為Q 60kg（生物質(zhì)）／kg（空氣），濃淡生物質(zhì)氣流的生物質(zhì)濃度分別為1. Okg /kg，0．球g/kg，對(duì)于410t m鍋爐，濃縮比Re取3:1，濃縮前生物質(zhì)濃度為0.51kg /kg，濃淡生物質(zhì)氣流的生物質(zhì)濃度分別為Q 77kg /kg，0.23kg/kg 2.2燃燒機(jī)參數(shù)的選取 濃生物質(zhì)氣流與淡生物質(zhì)氣流及二次風(fēng)的混合直接影響著燃燒機(jī)的性能，合理的混合應(yīng)該是濃生物質(zhì)氣流著火后。淡生物質(zhì)氣流能及時(shí)地逐步混入。保證生物質(zhì)燃燒的需要，最后再與二次風(fēng)混合形成強(qiáng)烈的火焰。如果淡生物質(zhì)氣流過(guò)早地混入，等于降低了濃縮比，沒(méi)有達(dá)到濃縮的目的；如果過(guò)遲地混入，濃生物質(zhì)氣流著火后處于缺氧狀態(tài)，會(huì)使燃燒效率降低 濃生物質(zhì)氣流與淡生物質(zhì)氣流及二次風(fēng)的混合。由燃燒機(jī)出口的各擴(kuò)錐角度、直徑以及擴(kuò)錐之間的相對(duì)距離葉片的傾角及遮蓋度來(lái)控帶Ⅱ同時(shí)，與直流二次風(fēng)率僮流二次風(fēng)量與旋流二次風(fēng)量的比率）有關(guān)o根據(jù)煤質(zhì)特性、濃縮比。一、二次風(fēng)速進(jìn)行冷態(tài)試驗(yàn)，可以?xún)?yōu)化出以上燃燒機(jī)參數(shù)對(duì)于670t／h鍋爐。直流二次風(fēng)率取107/0左右，對(duì)于410t／h鍋爐。直流二次風(fēng)率取2鐋。 3徑向濃淡旋流生物質(zhì)燃燒機(jī)的性能 對(duì)410t/h 670t／h鍋爐分別進(jìn)行了冷態(tài)、熱態(tài)試驗(yàn)[1'21冷態(tài)試驗(yàn)保證燃燒機(jī)進(jìn)入自；瘏^(qū)，冷態(tài)和熱態(tài)一、二次風(fēng)動(dòng)量比相等采用熱質(zhì)比擬法來(lái)研究氣流之間的混合特性，一次風(fēng)經(jīng)過(guò)一次風(fēng)機(jī)后風(fēng)溫約為52。C，二次風(fēng)溫約為32。C（接近爐膛內(nèi)空氣溫度1。測(cè)量燃燒機(jī)出口氣流溫度衰減狀況，利用相對(duì)剩余溫度反映一次風(fēng)與二次風(fēng)之間的混合 3.1燃燒效率 鍋爐額定負(fù)荷下運(yùn)行穩(wěn)定，飛灰及爐渣可燃物含量下降，燃燒效率提蒜對(duì)于410t／h鍋爐。在10 0MW負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，燃用的煤為Qiv。= 14125. 8～15930. Okj/kg，礦=36. 42Vo~37. 007/0 ,Ay'= 41. 83V0~46. 31%,礦=5．劬。一次風(fēng)速為24 8m／s，一次風(fēng)溫為960C。二次風(fēng)溫為220 C左右o在側(cè)墻看火孔f沿燃燒機(jī)射流方向距噴口端頭430mm。處）所測(cè)火焰根部溫度為10900C，說(shuō)明生物質(zhì)著火及時(shí)；在標(biāo)高6800mm處f下層燃燒機(jī)標(biāo)高），爐膛溫度為1410 C，在920 0mm處止層燃燒機(jī)標(biāo)高），為14800C，爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)為1. 22，說(shuō)明爐內(nèi)氧量充足，燃燒穩(wěn)定而強(qiáng)烈。飛灰可燃物含量為3. 11%，爐渣可燃物含量為2.4醌，燃燒效率達(dá)9-P/o。對(duì)于670t m鍋爐，在210MW負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，燃用煤為Ⅸw= 18860kj/kg，礦=16. 19%，Ay= 33. 03W0，Wy=7.570，一次風(fēng)速為13m／s。熱風(fēng)溫度為3300G下層燃燒機(jī)標(biāo)高處爐膛溫度為14140C，爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)為1. 31飛灰可燃物含量為&鐋。燃燒效率達(dá)96. cY/o。 3.2低負(fù)荷時(shí)燃燒穩(wěn)定 燃燒機(jī)穩(wěn)燃性能提高。鍋爐低負(fù)荷時(shí)燃燒穩(wěn)定性增強(qiáng)對(duì)于410t／h鍋爐，共進(jìn)行了3次低負(fù)荷試驗(yàn)，、二次燃用煤為：y'=7. 40qc.Ay= 36. OCV-/o.V= 30. 827/0,Q}dw=18153.3k J/kg第三次燃用煤為：Wy=6 40%，彳’=34. 287/0。礦=35. 6r/0,Q/w=17993. 6k J/kg 次試驗(yàn)為大修后冷爐啟動(dòng)，下層(4炅)燃燒機(jī)運(yùn)行，上層（4只）燃燒機(jī)不投粉，負(fù)荷穩(wěn)定后停油。穩(wěn)定運(yùn)行90min，電負(fù)荷穩(wěn)定在40MW～50MW，負(fù)荷率達(dá)4CVo。試驗(yàn)中爐膛煙氣溫度為1150 C。燃燒機(jī)火焰根部溫度為1070 C，僅比額定負(fù)荷時(shí)低200G說(shuō)明生物質(zhì)著火及時(shí)，燃燒穩(wěn)定 次試驗(yàn)是突然降負(fù)荷。機(jī)組在95MW～ 100MW負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)突然停運(yùn)下層燃燒機(jī)對(duì)應(yīng)的磨煤機(jī)上層燃燒機(jī)單層運(yùn)行。在不投油的情況下穩(wěn)定運(yùn)行30min。由于煤斗堵煤被迫停止 第三次試驗(yàn)是下層4只燃燒機(jī)單獨(dú)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。負(fù)荷穩(wěn)定在40MW～50MW，低負(fù)荷率達(dá)40J/0。運(yùn)行l(wèi)Oh 30min，一次風(fēng)速為27.1m／s，比額定負(fù)荷時(shí)的一次風(fēng)速高燃燒機(jī)火焰根部溫度為109~C，標(biāo)高6800mm處爐膛溫度為1160 C。標(biāo)高9200mm處爐膛溫度為119dG從燃燒機(jī)中心管內(nèi)插入鎳鎳硅熱電偶測(cè)得燃燒機(jī)中心線上的溫度如圖5(a)，距離燃燒機(jī)噴口端頭200mm處，溫度已達(dá)113~C(旋流二次風(fēng)門(mén)開(kāi)度100%，直流二次風(fēng)門(mén)開(kāi)度%)，說(shuō)明中心回流區(qū)位置適當(dāng)，能保證生物質(zhì)及時(shí)著火 對(duì)于670t m鍋爐，低負(fù)荷試驗(yàn)燃用煤的工業(yè)分析為：∥=7.0殤，∥= 44. 20%，礦= 19. 387/o。Qdw= 15688kj/kg，試驗(yàn)過(guò)程示于圖2首先逐漸減小上、下兩層燃燒機(jī)的給粉量，電負(fù)荷降至141MW偵荷率6T/O），而后依次停上層4只燃燒機(jī)，負(fù)荷穩(wěn)定在116MW。穩(wěn)定時(shí)間達(dá)50min，主蒸汽溫度及爐膛負(fù)壓穩(wěn)定，負(fù)荷率達(dá)5 57c。 3.3調(diào)節(jié)特性 圖3為410t m鍋爐冷態(tài)試驗(yàn)時(shí)直流二次風(fēng)率對(duì)射流結(jié)構(gòu)的影響，圖中，Rz為直流二次風(fēng)率，d為燃燒機(jī)最外層擴(kuò)口直徑，為中1028，三辦Dh4分別為中心回流區(qū)的長(zhǎng)度．直徑及射流的擴(kuò)展危試驗(yàn)時(shí)，保持一次風(fēng)量、總二次風(fēng)量不變由此看出，隨著直流二次風(fēng)率由10．碭增加到31．%，射流的擴(kuò)展角由91。降到6d，中心回流區(qū)的長(zhǎng)度由1.85d，降到0.9 7d。 對(duì)于410t／h鍋爐，第三次低負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)，在不同風(fēng)門(mén)開(kāi)度情況下對(duì)下層中間(2號(hào))燃燒機(jī)中心線的溫度進(jìn)行測(cè)量。結(jié)果見(jiàn)圖5由圖5(a)看出，在旋流二次風(fēng)門(mén)全開(kāi)時(shí)，隨著直流二次風(fēng)門(mén)開(kāi)度的增大，中心線溫度水平下降，從全關(guān)到全開(kāi)，下降約950G由圖5(b)看出，在直流二次風(fēng)門(mén)全開(kāi)的情況下，隨著旋流二次風(fēng)門(mén)開(kāi)度的減小，燃燒機(jī)中心線溫度水平下降。由全開(kāi)到全關(guān)，下降約700G直流二次風(fēng)門(mén)由全關(guān)到全開(kāi)，旋流二次風(fēng)門(mén)由全開(kāi)到全關(guān)，燃燒機(jī)中心線溫度水平下降約165 C 因此，新型燃燒機(jī)本身具有良好的質(zhì)量調(diào)節(jié)特性，改變直流旋流二次風(fēng)門(mén)開(kāi)度，可以改變射流的結(jié)構(gòu)，改變著火點(diǎn)的位置，調(diào)整整個(gè)射流的溫度水平和燃燒機(jī)區(qū)的燃燒強(qiáng)度旋流燃燒機(jī)的相對(duì)獨(dú)立性強(qiáng)，可進(jìn)行數(shù)量調(diào)節(jié)，尤其當(dāng)負(fù)荷變化大時(shí)，數(shù)量調(diào)節(jié)是靈敏的、可靠魄前述低負(fù)荷穩(wěn)燃性能為數(shù)量調(diào)節(jié)提供了可能條件當(dāng)負(fù)荷變化較小時(shí)，可進(jìn)行質(zhì)量調(diào)節(jié)，各燃燒機(jī)出力均改變因此數(shù)雖調(diào)劉燃燒機(jī)噴口端頭的距離(mm)節(jié)和質(zhì)量調(diào)節(jié)的性能都較好。為電廠的調(diào)峰設(shè)備的檢修提供了條件。 3.4結(jié)渣及高溫腐蝕 燃燒機(jī)均勻布置于前墻或后墻，輸入爐膛的熱量分配均勻，爐膛溫度比較均勻如對(duì)于410t／h鍋爐，額定負(fù)荷時(shí)標(biāo)高9200mm處比6800mm處的爐膛溫度高出僅70 C，減少了爐膛中部燃燒區(qū)因溫度偏高而造成的結(jié)渣可能性。同時(shí)。新型的燃燒機(jī)的調(diào)節(jié)性能為調(diào)整燃燒、防止燃燒機(jī)區(qū)結(jié)渣提供了保證而當(dāng)負(fù)荷較蒜爐膛溫度較高易結(jié)渣時(shí)？蓪⒅绷鞔物L(fēng)門(mén)開(kāi)大，以減小射流的擴(kuò)展角及中心回流區(qū)直徑，推遲著火，推遲一、二次風(fēng)的混合，這時(shí)即可降低燃燒機(jī)區(qū)的溫度水平同時(shí)，還可防止發(fā)生飛邊現(xiàn)象，保證燃燒機(jī)區(qū)水壁附近形成較強(qiáng)的氧化性氣氛，提高灰的熔結(jié)溫度，從而防止結(jié)渣當(dāng)注意調(diào)節(jié)直流二次風(fēng)門(mén)開(kāi)度時(shí)。沒(méi)發(fā)生結(jié)渣現(xiàn)象。 對(duì)于67 0t m鍋爐。在高溫腐蝕較嚴(yán)重的前墻上、下層燃燒機(jī)之間。測(cè)試了近水冷壁處煙氣的02量f表1），緊挨水冷壁處，氧量偏大，這主要是受測(cè)點(diǎn)周?chē)╋L(fēng)的影響，伸入爐內(nèi)70mm后，02量為4.1010。說(shuō)明近水冷壁處的煙氣為氧化性氣氛改造后運(yùn)行，表明水冷壁的高溫腐蝕得到明顯緩解 3.5 NO【排放 對(duì)于67 0t m鍋爐，在額定負(fù)荷下，利用M 01-2000型全氣體分析儀對(duì)爐膛出口NO。進(jìn)行了測(cè)量，其N(xiāo)Q排放量約為390mg /kg（折算到氧量為6殤、-般旋流燃燒機(jī)NO。排放量為1000- 1200mg／kg因此，新型燃燒器NO。排放量有大幅度下降 3.6生物質(zhì)濃縮器阻力 對(duì)410t m鍋爐2號(hào)燃燒機(jī)生物質(zhì)濃縮器的阻力進(jìn)行了測(cè)量，阻力系數(shù)為1.6額定負(fù)荷下阻力約為29mm儺0。阻力較/J\。 3.7過(guò)熱蒸汽溫度偏差 410t／h鍋爐，在額定負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，甲管主蒸器溫度為535- 5390C。乙管為53儼5380C，可以認(rèn)為，采用旋流燃燒機(jī)有助于消除過(guò)熱蒸汽溫度偏差 4結(jié)論 徑向濃淡旋流生物質(zhì)燃燒機(jī)在燃用貧煤的670t／h鍋爐及燃用煙煤的410t／h鍋爐中的應(yīng)用表明： f 11新型燃燒機(jī)具有良好的低負(fù)荷穩(wěn)燃性能對(duì)于410t／h鍋爐，燃用煙煤泠爐啟動(dòng)時(shí)，下層4只燃燒機(jī)彈層）運(yùn)行，無(wú)油穩(wěn)燃，低負(fù)荷率達(dá)407/0，且可長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行；當(dāng)鍋爐在額定負(fù)荷下運(yùn)行，下層4只燃燒機(jī)突然停運(yùn)，上層4只燃燒機(jī)彈層）運(yùn)行，無(wú)油穩(wěn)燃，不滅火。對(duì)于67 0t／h鍋爐，燃用貪煤，低負(fù)率達(dá)5%。 (2)新型燃燒機(jī)具有較高的燃燒效率燃用劣質(zhì)煙煤（410t／h鍋爐），燃燒效率達(dá)9770，燃用貧煤（670t m鍋爐），燃燒效率達(dá)96.%。 f 31新型燃燒機(jī)具有較好的防結(jié)渣及防高溫腐蝕性能 (4)新型燃燒機(jī)NQ排放量與一般旋流燃燒機(jī)相比較有大幅度下降 ( 51新型燃燒機(jī)具有較好的數(shù)量調(diào)節(jié)和質(zhì)量調(diào)節(jié)性能。為電廠的調(diào)峰和設(shè)備的檢修提供了方便。 (6)新型燃燒機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，阻力較小，可用于直吹式制粉系統(tǒng)，不影響磨煤機(jī)的出力，可保證鍋爐出力和蒸汽參數(shù)。因此，方便現(xiàn)有設(shè)備的改造。 (7)旋流生物質(zhì)燃燒方式有助于消除過(guò)熱蒸汽溫度偏差 |
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