中储式热风送粉W型火焰锅炉燃烧调整分析

2002年 第17卷 第2期 电 力 学 报 Vol. 17 No. 2 2002 (总第59期) JOURNAL OF ELECTRIC POWER (Sum. 59) 文章编号: 1005 - 6548(2002)02 - 0112 - 04 中储式热风送粉W型火焰锅炉 燃烧调整分析 张文元1, 刘春明1, 赵运亮1, 高春文1 (1 1 阳光发电有限责任公司,山西 平定 045200) The Combustion Adjustment Analyse of“W”Flame Boiler Equipped Middle Storage With Hot Air Routing Coal Powder ZHANG Wen2yuan1, LIU Chun2ming1, ZHAO Yun2liang1, GAO Chun2wen1, (1 1Yangguan Electric Power Limited Company ,Pingding 045200 ,China) 摘 要: 针对阳光公司3 # 、4 # 锅炉燃烧系统在运 行中存在飞灰可燃物偏高,再热器受热面超温,炉 内结焦等问题。通过对3 # 、4 # 炉的燃烧系统多次 调整,总结和分析出燃用无烟煤的中储式热风送粉 “W” 型火焰锅炉的调整规律。 关键词: 热风关粉;W型火焰;燃烧调整 中图分类号: TK223. 7 +2 文献标识码: B Abstract : This papar makes combustion system of Yangguan company2number 3 and 4 boiler which is equipped ball mill pulverizer and middle with hot air routing coal powder. The system operation has high carbon content in preyed ash ,high temperature with reheater and scorch in furnace. The important experi2 ment of combustion adjustment had been done in this system, then we analyse and sum up the principle when anthracite is used in this system. Key Words : hot air routing coal powder ;“W” flame ; combustion adjustment 引 言 阳光发电有限责任公司的3 # 、4 # 锅炉为北京 巴威公司生产的中储式热风送粉 “W” 型火焰锅炉, 配备四台中储式钢球磨煤机,前后墙各布置8个共 16个B 刘春明(1965 - ) ,男,山西榆次人,阳光发电有限责任公司工程师,从事生产管理工作; 赵运亮(1965 - ) ,男,山西运城人,阳光发电有限责任公司助理工程师,从事生产技术工作; 高春文(1973 - ) ,男,山西平遥人,阳光发电有限责任公司助理工程师,从事生产技术工作。 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 燃烧器、 乏气管、 大风箱、 分级风管等组成。 a1 燃烧器上配备有双层强化着火的轴向调风 机构,从大风箱来的二次风分两股进入到内层和外 层调风器,内层二次风作引燃煤粉用,外层二次风 用来补充已燃烧煤粉所需的空气,使之完全燃烧。 内、 外二次风旋转方向是一致的,其旋转强度可以 改变。旋转气流能将炉膛内高温烟气卷吸到煤粉 着火区,使煤粉得到点燃和稳定燃烧。每台锅炉共 16只燃烧器,前后墙各8只,燃烧器布置见图1。 D4 D3A4 A3 A2 A1D2 D1 B1 B2C1 C2 C3 C4B3 B4 图1 燃烧器布置图 燃烧器内层二次风通过调风器内套筒进入到 燃烧器,在内套筒入口端设有调风盘,改变调风盘 的开度,既可调节进入内外二次风通道的风量,又 可改变内外二次风的风量比。套筒内装有14个轴 向叶片,改变轴向叶片的角度可改变内层二次风的 旋流强度。外二次风通过调风器外套筒进入到燃 烧器,它同样装有14个轴向叶片,来改变外二次风 的旋流强度; b1 从磨煤机出来的乏气经两根管送到炉膛前 后墙风箱外部后,再分别流经两根管进入炉膛。整 台炉共16个乏气喷口,前后墙各8个对称布置在 燃烧器下部; c1 为提高燃烧的经济性,本锅炉采用隔仓式大 风箱,前后墙各一个。每个大风箱由隔板分为三个 隔仓。分别对8个燃烧器进行均匀配风。采用分 隔式大风箱可使风量的调节能满足最佳燃烧的要 求,使每个燃烧器的供风量与进入燃烧器的煤粉量 相适应。风量是由大风箱入口处的挡板来控制的。 这样可使运行人员在保持适当风煤比的条件下,有 可能通过调节隔仓挡板使各隔仓燃烧器的功率不 同,从而改变炉内的传热并改进对汽温的控制; d1 整台炉共16个分级风管,前后墙各8个,从 风箱底部引出进入炉膛。每个分级风管均布置在 其相应的燃烧器正下方,其作用是补充二次风,增 强煤粉的后期混合,并且有利于火焰的下冲。燃烧 器及其配风状况布置见图2。 图2 燃烧器及其配风状况 2 运行中出现的问题及原因分析 由于阳光公司的煤种变化大,与设计煤种偏差 大,在运行中无法及时掌握运行调整,所以出现以 下一些问题。 211 飞灰可燃物偏高 该炉采用热风送粉系统,风粉混合物温度较 高,对无烟煤着火及稳燃有利,飞灰可燃物含量应 该较低,但实际运行中飞灰可燃物含量高达16 % , 而且燃烧极不稳定,最好的时候稳定在10 %左右。 因此,对锅炉的燃烧调整很有必要,特别是在配风 上,加强煤粉燃烧的同时,还应加强煤粉的燃烬,这 对降低飞灰可燃物是必要的,也是有效的。 212 炉内结渣 为了保证锅炉的低负荷稳燃,在燃烧器附近和 拱部敷设有卫燃带,运行中,这些地方经常会出现 结渣,特别是两侧墙结渣尤为严重,不时有掉焦现 象发生,对机组的安全运行不利。发生此种现象的 原因主要是靠侧墙燃烧器出口有飞边现象发生。 另外,在炉膛喉部出口处有大量烟气回流现象,烟 气在回流过程中冲刷拱部,造成拱部结渣。 213 再热器受热面超温 运行中,经常出现再热器受热面局部超温现 象,特别是再热器中间部位更易发生超温。分析认 为主要是炉内温度场不均匀和燃料量变化太大造 成的。为了使煤粉着火稳定,内外二次风的旋流强 度太大,使得炉膛内的烟气扰动较大,在炉膛出口 处仍有一定的旋流,使得该处的烟气出现偏差,造 成温度场不均匀,从而造成受热面局部超温。 311第2期 张文元等:中储式热风送粉W型火焰锅炉燃烧调整分析 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 3 锅炉燃烧调整概况 311 燃烧器调风盘的调整 调风盘控制着燃烧器内、 外二次风量比例。在 进入各燃烧器的总风量相同的情况下,关小调风 盘,则内二次风量减小,从而减少煤粉着火阶段的 二次风量,这对无烟煤的着火很有利。反之,则内 二次风量增加,使风粉混合物着火热升高,对着火 不利。特别是在关小内二次风的情况下,外二次风 量增加,快速的外二次风对火焰的下冲和煤粉的后 期混合和燃烧均有利。而且为了保证一次风管不 堵塞和燃烧器出口煤粉的均匀性,保持适当高的一 次风速是必要的,但对煤粉的初期着火不利。因此 适度关小调风盘,符合无烟煤初期适氧燃烧、 后期 富氧燃烧的技术理论。现列出在调风盘开度不同 的情况下,D4燃烧器附近温度的对比,见表1。 表1 D4燃烧器附近温度的对比 调风盘开度负荷/ MW21. 8 m出口温度/17. 4 m出口温度/ 1. 52509508001 300 1. 52309009801 0251 300 0. 52601 0201 0801 2601 360 0. 52501 0601 420 可见在调风盘开度过大时,燃烧器出口温度较 低而且燃烧不稳,着火明显不好。 312 调风盘开度对炉膛出口温度及水平烟 道受热面壁温的影响 调风盘开度小,使内二次风量减小,则内二次 风旋流的轴向速度和切向速度都减小,轴向速度的 减小,使火焰的下冲能力减弱,未到达炉膛最底部 就已折向180 而上升。调风盘开大,内二次风量增 加,则轴向和切向速度都增加,下冲能力加强,可延 长煤粉在炉内停留时间,有利于煤粉的燃烬,降低 炉膛出口温度。表2为A、C组燃烧器调风盘不同 开度的对比。 从上表可以看出,在调风盘较小时,屏式过热 器入口温度高,再热汽温533时壁温即达575 ,已超温,而调风盘开度大时,屏式过热器入口温 度下降,再热器温度537时壁温才562。因 此,炉膛中部的燃烧器因其温度相对较高,着火较 容易,应适当开大调风盘,而靠侧墙的四个燃烧器 因温度相对较低,应适当关小调风盘,以保证着火 为前题。 表2 A、C组燃烧器调风盘不同开度的对比 调风盘 开度 负荷 / MW 屏过入口36. 3 m温度/ 再热汽 温/ 再热器 壁温/ 1. 52501 180 1 200 1 180 1 080533570 0. 52301 100 1 090 1 090 1 050533575 2. 02601 100 1 180 1 180 1 052534561 2. 02501 080 1 100 1 120 1 020536561 2. 03001 180 1 220 1 220 1 050537562 313 燃烧器内外二次风叶片的调整 改变燃烧器内外二次风的叶片开度,可以调整 内外二次风的旋流强度。保持适当的内外二次风 旋流强度,可改变煤粉的着火和火焰形状。对燃烧 是有利的。当内外二次风旋流很小时为封闭气流, 形不成负压回流区,不利于煤粉的着火,此时对一 次风粉混合物的刚度影响较小。随着旋流强度的 增加,烟气中心形成一负压区,高温烟气被卷吸进 来,形成回流区,达到开放式旋转射流,这种情况对 着火有利,但内回流区对一次风粉混合物的刚度有 减弱作用,射程变短,若旋流强度继续增加,则形成 全扩散式旋转射流,极易造成火焰飞边,冲刷水冷 壁。另外,拱部的回流烟气量增大,冲刷拱部引起 水冷壁和拱部的结渣,过大的旋转气流使炉膛出口 烟气保持一定的残余旋转,使烟气产生较大的偏 差,特别是造成水平烟道内烟气的偏差,从而使部 分受热面超温。在对3 # 、4 # 锅炉的燃烧调整过程 中就发生过这一现象:将内二次风旋流强度增加 后,从看火孔处发现燃烧器周围开始掉焦块,水冷 壁上也粘帜着熔融的焦,后又将内二次风旋流强度 减弱,掉焦现象逐渐消失,同时水冷壁沾焦也消失。 由此可见,在保证燃烧器出口煤粉着火稳定的情况 下,适度减弱内外二次风的旋流强度,可避免水冷 壁和拱部结焦,也可减小炉膛出口的烟气偏差,还 使得火焰行程加长,有利于煤粉的燃烬,特别是对 炉内四个角燃烧器的调整尤为重要。 411 电 力 学 报 2002年 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. w w w . b z f x w . c o m 314 三次风的调整 锅炉三次风是从炉膛下部引入的。进入炉膛 的三次风份额不宜过多,过多的三次风会导致进入 燃烧器的二次风量的减少,从而改变拱部风和前后 墙风的流量比例,以致影响二次风的旋流强度及煤 粉的燃烬。另外,如果三次风量过多,会使三次风 进入炉膛时的速度大大提高,这样会对炉膛内燃烧 器区域煤粉的燃烧造成不利影响,特别是会阻碍一 次风气流的下冲,使火焰行程变短,不利于煤粉的 燃烬。在燃烧调整过程中,我们发现,如果对应燃 烧器下部没有三次风时,燃烧器出口煤粉的着火十 分好,此处的温度也较高,火焰行程较长,但有时会 冲至冷灰斗处而造成此处结渣。 315 炉膛下部分级风的调整 分级风从炉膛的下部送入,由于风管有一定的 向下角度,其作用是补充二次风,增强煤粉的后期 混合,并有利于火焰的下冲。在低负荷时,过多的 分级风会影响煤粉的燃烬。由于负荷低,冷灰斗附 近的温度只有750,过多的分级风会使此处的温 度降低,不利于煤粉的燃烬。相反,在负荷高时,冷 灰斗附近的温度达1 000 以上,适当增加分级风, 不会造成此处温度降低很多,对燃烧影响不大。但 过多的分级风,会使火焰中心上移,炉膛出口温度 升高,排烟损失增加,再热器壁温升高,锅炉效率降 低;分级风过小,又使燃烧后期缺风,不利于煤粉燃 烬,还容易引起结渣。因此随负荷的不同,应相应 调整各分级风挡板的开度,合理送入适量的分级 风。分级风挡板开度推荐见表3。 表3 负荷与分级风挡板开度的关系 负荷/ MW220 230 240 250 260 270 280 290 两边分级风挡板开度/ %1015202530354045 中间分级风挡板开度/ %1520253035404550 316 3 # 、4 # 锅炉调整后情况 经过分析和调整,煤粉的着火和燃烬程度都有 了明显改善。锅炉燃烧稳定,飞灰可燃物降低并稳 定在8 %左右,炉内的结渣程度有所减轻,未再发 生炉内掉焦现象,再热器的超温现象也大大减轻, 锅炉的整体效率有所上升。 4 结论和建议 a1 保持适当的调风盘开度,有利于煤粉的初期 着火并能保证火焰的下冲能力; b1 外二次风保持适当的旋流强度,有利于防止 水冷壁和拱部结渣,有利于煤粉的燃烬; c1 在保证制粉出力的情况下,尽量减少三次风 量。三次风风速有待进一步测量; d1 分级风应随负荷的变化适度送入,对煤粉