回流区分级着火旋流煤粉燃烧器在黄石电厂的应用

1、回流区分级着火旋流煤粉燃烧器在黄石电厂的应用华中理工大学陈长栋钱壬章黄石发电厂程德辅窦洪华时澜李少君王文革摘要介绍了回流区分级着火旋流煤粉燃烧器在黄石电厂240t h炉上的应用情况,工业试验表明,该燃烧器对低挥发份的贫煤具有良好的稳燃性能,且改造工作量小,对同类设备改造提供良好的借鉴。关键词回流区分级着火旋流煤粉燃烧器稳燃1前言黄石电厂5号炉为哈尔滨锅炉厂生产的13142240 39型自然循环固态排渣煤粉炉,采用蜗壳式旋流煤粉燃烧器两侧墙对冲的悬浮燃烧方式,其燃烧系统如图1,配有两套球磨机中间储仓式制粉系统。设计煤种的煤质分析如表1。表1设计的源华贫煤的煤质分析Car%Har%Oar%Nar%

2、Sar%Mar%Aar%Vdaf%Qnet,arkJ kg61.23.052.201.332.295.3324.3811.0223408锅炉特性:额定蒸发量240t h主蒸汽温度450主蒸汽压力3.82MPa给水温度172热风温度330排烟温度150该炉实际燃用煤来源有源华、中仓、七约矿等本地煤,也有河南、山西、陕西、四川等地的外来煤,收到基低位发热量Qnet,ar变化范围为1254020840kJ kg。收到基挥发份Var变化范围为7%12%,经常用煤为7%9%,致使该炉着火推迟,燃烧不稳定,需大量投油助燃。据统计,该炉于1995年110月期间,助燃用油高达3800t,造成经济性下降。图1燃

3、烧系统图1、2双蜗壳燃烧器标高11500mm;3、4单蜗壳燃烧器标高9200mm;5、6单蜗壳燃烧器标高11500mm;7、8炉前燃烧器标高10700mm;2旋流煤粉燃烧器存在问题分析旋流煤粉燃烧器的煤粉由一次风载送旋转或直流喷入炉内,二次风经旋流器形成旋转气流喷入炉内。在燃烧器出口中心形成回流区,卷吸高温烟气,加热并点燃煤粉。一、二1三次风喷嘴标高13533mm© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.次风不断混合使燃烧过程不断发展,直至燃尽。旋转射流形成的流场、浓度、温度分布如

4、图2。煤粉从回流区边界通过,但此处温度低;回流区中温度高,煤粉少,造成煤粉浓度和温度不匹配。对于回流区封闭的旋流火焰,中心回流区高温烟气主要靠挥发份燃烧产生(和直流火焰不同),回流区中烟气温度主要取决于煤中挥发份含量以及发热量。贫煤中挥发份含量低,发热量低致使燃用贫煤的回流区烟温比燃用高挥发份煤低,而且回流区边界的煤粉只能靠边界层的湍流交换加热。此外,旋流主要靠二次风的旋转建立,早期混合强烈,二次风过早地混入一次风,一方面增加煤粉气流的热容量和着火热,另一方面,使回流区烟温下降,更加增加了煤粉气流的着火难度。综上所述,虽然旋流燃烧器卷吸高温烟气回流加热,但燃用贫煤的回流区烟温低,二次风过早混入

5、一次风,使得煤粉得不到足够强度的加热,显示出着火推迟,燃烧不稳定。粉浓度都有利于煤粉气流的着火和燃烧稳定。回流区分级着火旋流煤粉燃烧器正是综合考虑了强化高温烟气加热和粉气分离局部提高了煤粉浓度,合理地组织煤粉气流的燃烧工况。即将一小股煤粉气流直接送入回流区中,该股煤粉气流得益于回流区中温度高、速度低、析出的挥发份易于与当地的低氧浓度相匹配的优越条件,在回流区中提高着火,并稳定成为一个点火源,进一步提高回流区烟气的温度,加热并点燃回流区边界的主煤粉气流,从整体和局部两个方面使温度和浓度的匹配以达到稳定燃烧的目的。原理示意如图3。图3回流区分级着火燃烧器燃烧原理示意图3.2结构特点根据上述设计思想

6、,本着尽量少改动的原则,对黄石厂5号炉的6只主旋流燃烧器改造,改造后的燃烧器结构如图4。考虑到两种蜗壳燃烧器的实际情况,对于双蜗壳燃烧器,一次风粉气流在进入一次风蜗壳前用挡板按适当比例分流经中心管射入中心回流区。为了避免一次风速降低太多,造成堵管,在5219的管中加装套管,使中心管内径变为5168,对于单蜗壳燃烧器则直接用分流器分流使一部分风粉气流经增设的中心管喷入回流区中,单蜗壳燃烧器中心扩流锥扩口角度没有改变。因此该煤粉燃烧器改造工程量小。图2旋流形成的温度、浓度分布图3回流区分级着火旋流燃烧器的设计思想和结构特点3.1设计思想4回流区分级着火旋流煤粉燃烧器的工业试验回流区分级着火旋流煤粉

7、燃烧器安装后,于1997年元月210日进行了工业性试验,降负荷试验都是在不改变运行主燃烧器数量的情况下进行,试验结果如表2。加热煤粉至着火的热量主要来自于高温烟气的对流换热,适当提高煤粉浓度可以降低着火温度和着火热以及提高火焰传播速度,因此强化高温烟气的加热和适当提高煤2© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.表2工业试验结果项目名称试验编号试验日期干燥无灰基基挥发份收到基水份收到基灰份收到基低位发热量飞达含碳量炉渣含碳量机械不完全燃烧损失化学不完全燃烧损失燃烧效率试验负荷试验汽

8、温试验汽压修正后的蒸发量炉温:甲前 乙前炉温:甲后 乙后符号No.单位1%kJ kg%t h结果24月日VMAdafararQnet,arCfhClzq4q3元210.267.9445.961374110.0315.0413.10.586.42164343.20元811.3810.0435.11177076.59.754.80.594.72234323.40元811.3810.0435.11177078.3112.466.30.593.2178.64363.1515865.8元1011.5310.8633.731775310.415.67.70.591.81774253.20159.366.0

9、1060 10461273cDstsPsDD DeMPat h%511040 1080130098011801295从表中数据分析可得出:a.燃用Qnet,ar=1374kJ kg,Vdaf=10.26%的煤种在较高的负荷能够稳定燃烧,炉内四角墙测得温度均在1000以上。b.燃用Qnet,ar=17707kJ kg,Vdaf=10.38%的煤,锅炉能够在不改变主燃烧器运行方式的条件下降至158t h(折算后),即图4回流区分级着火旋流煤粉燃烧器结构图a-单蜗壳燃烧器;b-双蜗壳燃烧器在65.8%MCR工况下燃烧依然稳定,说明该燃烧器燃用低挥发份贫煤仍具有良好的稳燃性能。c.炉前燃烧器(未改造)

10、由于用乏气送粉,温度低,速度高,位置正好在两层主燃烧器之间,对炉内燃烧影响较大。用光学高温计测得的前墙温度比后墙温度要低近200,致使炉内平均温度下降,Cfh有些偏离,而且影响了稳燃效果。关小或关闭炉前燃烧器,锅炉能够在更低的负荷下稳燃,Cfh也可以进一步降低。d.一般的旋流煤粉燃烧器难于燃用低挥发份的贫煤。3© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.提高汽轮机真空的措施及经济性分析江西省贵溪电厂张运耀周天旺钟定辉1概况江西省贵溪电厂装有4台125MW机组,配了5台沅江48 226

11、 型循环水泵供机组各冷却用水,循泵额定流量为16200t h,扬程为28.7m,泵转速为375r min,机组采用开式循环,水源取自信江河水,丰水期为直流供水,枯水期启用4000m2自然通风冷却塔,作为信江上游的297t h,冷却倍率为64.87。理论上按该冷却倍率计算,凝结器需冷却水量为72395t h,加上机房其它设备用水7674t h及生活用水270t h,共需循环水量为80339t h,系统配置5台循泵,并列运行时,实测流量仅有70500t h,按这样最理想计算5泵4机运行循环倍率仅为56。实际运行中若某级回热抽汽停用或少量阀门内漏,进入凝结器热负荷增加,循环倍率仅50左右,若出现一台

12、循泵停运4机4泵的运行方式,循环倍率会更低,而且,贵溪地区夏季气温常达35,水量就相差更远。根据凝结器的热平衡方程式:Dco(ico-tco)=Dw(tw2-tw1)式中Dco凝结的蒸汽量;Dw冷却水量;ico汽轮机排气的焓;tco凝结水的饱和温度;tw2-tw1=t冷却水温升。补充水源。4台机组投产以来,夏季凝结器真空一直偏低,有时在86.66kPa以下,机组被迫降出力运行,虽然曾采取了一些措施,如提高凝结器真空严密性;提高凝结器的清洁度,停机后采用高压水冲洗,加强一次旋转滤网的维护;提高回热抽汽系统的投入率和减少本体疏水内漏降低凝结器热负荷等,也取得了一定效果,但均未能根本解决夏季的凝结器

13、真空低的状况。2夏季汽轮机真空偏低的主要原因厂家设计夏季工况进水温度为33时,各回热抽汽正常投用,汽轮机排汽量为e.在黄石电厂5号炉应用的回流区分级着火旋流燃烧器具有良好的稳燃性能。在不改变主燃烧器的运行方式的条件下,燃用Qnet,ar=17707kJ kg、Vdaf=10.68%的煤,能在65.8%100%MCR的范围下稳燃,燃用Qnet,ar=13741kJ kg、Vdaf=10.26%的煤,在较高的负荷也能燃烧稳定。f.回流区分级着火旋流燃烧器稳燃效果好,改造工作量小。对于国内的旋流燃烧器改造具有普遍意义。4近似计算中可取ico-tco=2176.7kJ kg则m=从实际运行数值来看,t夏季常t在13,由此估算比从供水量平衡来计算循参考文献