配双进双出磨煤机的“W”型火焰锅炉燃烧优化调试

1、配双进双出磨煤机的“W”型火焰锅炉燃烧优化调试配双进双出磨煤机的塾焰 锅炉燃烧优化调试 刘福国,崔辉,董建 (山东电力高等专科学校,山东济南250002) 摘要:介绍了一台300MW”w”型火焰锅炉的设计特点.该锅炉在启动调试过程中遇到燃烧器喷嘴烧 红,炉膛负压波动大,飞灰可燃物质量分数高等问题,通过对二次风的配风方式调整,缓解了喷嘴的超温 问题;并改进了磨煤机风煤配比,通过对煤粉细度,炉膛出口烟气含氧质量分数以及燃烧器内外二次风, 分级风配比的优化,降低了飞灰可燃物质量分数.同时指出双进双出磨煤机在启动或正常运行时,建立料 位或维持料位稳定的调整过程中,风粉气流的震荡和波动会对锅炉燃烧造成较

2、强的冲击,是引起炉膛负压 波动大的重要原因之一. 关键词:”w”型火焰锅炉;燃烧优化;磨煤机 中图分类号:TK229.2;TK223.2文献标识码:B文章编号:1004.9649(2005)O8-OO77.05 0引言 某发电厂一期(2x300MW)工程1号机组锅炉 是引进美国B&W公司技术生产,配有4台 BBD4060型双进XY.出钢球磨,2004年l1月投产.调 试阶段存在着燃烧器喷嘴超温,飞灰含碳质量分数 高,炉膛负压波动大等问题,通过调试过程中的调整 和优化,使上述问题得到了缓解或消除. 1燃烧系统的设计特点 该锅炉为单炉膛平衡通风,中间一次再热,亚临 界参数,自然循环

3、,单汽包锅炉.设计煤种为山西晋 城无烟煤,校核煤种为越南无烟煤(见表1).采用双 进xy.出磨煤机正压直吹式制粉系统,”W”型火焰燃 烧方式,并配置巴布科克专门用于燃用低挥发分燃 料的EIXCL浓缩型低N0xy.iN风旋流燃烧器.锅 炉尾部设置分烟道,采用烟气分流挡板调节再热器 出口汽温.过热蒸汽温度用2级喷水调节. 图1给出了燃烧器,风箱及乏气管的布置,来自 磨煤机的一次风煤粉气流在经过浓缩型EIXCL燃 烧器弯头前,先通过一段偏心异径管加速,大多数煤 粉由于离心力作用沿弯头外侧内壁流动,在气流进 入一次风浓缩装置之后,使50%的一次风和1o% 15%煤粉经乏气管垂直向下引到乏气喷口直接喷入

4、 表1设计煤和校核煤 Tab.1Designedcoalandcheckoutcoal % 炉膛燃烧,其余50%的一次风和85%90%的煤粉 由燃烧器一次风喷口喷人炉内燃烧.浓缩型EI XCL燃烧器上配有双层强化着火的轴向调风机构, 从风箱来的二次风分2股分别进入到内层和外层调 风器,内层二次风产生的旋转气流可卷吸高温烟气 引燃煤粉,外层二次风用来补充煤粉进一步燃烧所 需的空气,使之完全燃烧,内,外层二次风的旋流强 度可通过调整轴向叶片的设置角度而改变.内二次 风由调风器内套N-和煤粉管道构成的内二次风通道 进入燃烧器.在通道人口端设有调风盘,改变调风盘 的位置可调节进入内二次风通道的风量从而

5、改变 内,外二次风的风量比. 收稿日期:20050l一20;修回日期:20o504.06 作者简介:刘福国(1969一),男,江苏邳州人,高级工程师,从事电厂锅炉节能诊断的研究.Email:liufuguo032ls0hu.i?om 中国电力第38卷 燃烧器 图1燃烧器,乏气风,分级风及风箱布置 Fig,1Burner.vent.stagedairandwindboxlayout 锅炉采用分隔风仓式大风箱,在锅炉的前,后 拱各有1个7.245rex21.720rex5.800m(高×宽×厚) 的分隔风仓式大风箱,每个大风箱分为4个二次风 风仓和4个分级风风仓,分别对8只燃烧

6、器和32 个分级风喷口进行均匀配风.采用分隔式大风箱可 使风量的调节满足最佳燃烧要求,每个燃烧器的供 风量与进入燃烧器的煤粉量相适应.二次风风仓和 分级风仓的风量分别是由大风箱和分级风两侧入 口处的调节挡板来控制的,燃烧器二次风分隔风箱 挡板前设测风装置,可测定进入风箱的二次风量. 图2给出了炉前,后的分隔风箱,磨煤机及燃烧器 的相对布置. D磨C磨B磨A磨 D埘 日 DID2 炉 枣蓣lIB4E 摹I罟I 炉 左 侧 空 气 预 热 器 出 口 ABC.,D分别表示磨煤机A,B,C,D的一次风管及对应的燃烧器 图2磨煤机与分隔风箱 Fig.2Pulverizersandseparatedwi

7、ndboxarrangement 2风量标定 锅炉启动前,对燃烧系统和制粉系统的主要风 量进行标定,这些风量包括:炉左,右两侧空气预热 器出口总二次风量,8个分隔风箱的进风量,每套制 粉系统总风量,这些风量是优化燃烧的依据,标定结 果如下. 2.1分隔风箱入口的分二次风量(见式(1) M2=k,/(1) 式中:M为风箱入口的分二次风量,t/h;Jp为就地 78 测量元件的差压,Pa;t为空气预热器出口的二次风 温度;oC;k为流量系数,对于A1,A2燃烧器的分隔 风箱,k=ll0.3l;其他分隔风箱流量系数分别为 kA3A4:ll3.8l,kBlB2=1l2.16,klB4=79.86,kcl

8、Q:l36.19, c¨=153.95,kDlD2=ll8.92,D3D4:l04.48. 2.2左,右二次风的总风量(见式(2) : ,/(2) 式中:2为二次风的总风量,t/h;AP为就地测量元 件的差压,Pa;t为二次风热风温度;oC;k为流量系 数,对于A侧k=599,对于B侧k=606. 2.3磨煤机总一次风量(见式(3) l= ,/(3) 式中:l为磨煤机总入口风量,t/h;AP为就地测量 元件的差压,Pa;t为磨煤机入口风温;oC;k为流量 系数,对于A磨kA=35.54,B磨k.=32.35,C磨k: 40.15,D磨kI)=37.86. 3磨煤机运行优化 3.1一次

9、风均匀性调整 在可调缩孑L全开的情况下,用皮托管测量同一 台磨煤机出口的4根一次风管内的风量,若风量偏 差大于5%,则通过关小风量大的管道上的缩孑L,保 证风量偏差在5%以下. 3.2料位建立 料位建立对双进双出磨煤机非常重要,它不仅 是投入磨煤机风量自动和煤量自动的基础,而且X,1 煤粉细度有很大影响.在暖磨或送粉管路吹扫结束 后,启动磨煤机给煤机之前;开启旁路风挡板,关闭 小容量风挡板,控制单端表盘容量风在58t/h,磨 煤机入口表盘总风量在l8t/h,启动磨煤机给煤机; 以单端出力25t/h的给煤量保持l0l5rain,然后降 低给煤量至最低给煤机负荷7t/h,在此期间,注意控 制分离器

10、出口风温不超过130,观察料位差压,当 磨煤机料位出现后,开启容量风挡板,控制表单端盘 容量风在14t/h,磨煤机入口总风量在2532t/h,关 小旁路风到l0%开度,给煤逐步增加到l5t/h,维持 料位差压至600900Pa,投入料位自动,磨煤机出口 温度自动或维持手动,在建立料位过程中,利用噪音 信号监测磨煤机内的存煤量,为防止磨煤机堵煤,噪 音料位不能小于30%. 3.3风煤比优化 制粉系统风煤比优化应综合考虑:(1)保证一次 风管不发生堵塞;(2)尽可能提高煤粉浓度;改善无 烟煤的着火条件;(3)维持恰当的容量风,磨煤机的 料位控制在700Pa,旁路风保证煤粉不至于在管道 斛舵 啪啪

11、叫 中沉积.在调试过程中,由于容量风和磨煤机总风量 测点位置不理想,按照磨煤机厂家提供风量曲线 运行时,发现一次风速过高,风煤比过大.为此,在厂 家提供的风量曲线的基础上,对容量风和总一次风 量进行了优化(见图3),优化后的风量曲线用于j奢 煤机的自动控制. 50 40 二30 墨20 l0 0 0612l8243036 磨煤机出力/t?hI 图3磨煤机风煤比优化 Fig.3Optimizationofcoalairratioforpulverizer 3.4煤粉细度调整 煤粉细度受煤的可磨性系数,磨煤机料位,磨煤 机风量等的影响.运行中煤粉细度采用分离器挡板 开度进行调整,实际燃用煤种接近设

12、计煤,煤粉细度 选用厂家的推荐数据R0=7%.在磨煤机建立正常料 位,且风量经过优化后,将分离器挡板定位于”4”的 位置(调整范围为07),取样筛分表明,煤粉细度 尺90为5%9%. 4燃烧器二次风,分级风配比 4.1炉膛出口烟气含氧质量分数 炉膛出口烟气含氧质量分数直接决定锅炉的燃 烧效率和排烟损失,同时它还影响送,引风机电耗及 主蒸汽系统和减温水的运行参数,因此,选择合理的 炉膛出口烟气含氧质量分数非常重要.调试阶段,根 据锅炉运行状况制定了出口烟气含氧质量分数控制 曲线(见图4). 4.2燃烧器内,外二次风 在燃烧器安装完毕后,对内,外调风器和调风盘 的位置进行了标定:根据炉膛内叶片的实

13、际角度,在 炉外对实际位置作标记,标记全开位,全关位和运行 位.由于燃用煤种接近设计煤,内,外调风器和调风 盘的最终位置定位在厂家的推荐开度上,即调风盘 50%开度,内二次风叶片和燃烧器轴线成45.角,外 二次风叶片和燃烧器轴线成30.角. 在冷态试验时,用皮托管测量了燃烧器的二次 风速,记录了分隔风箱压力和炉膛压力,由此得到燃 烧器二次风的阻力系数,将冷态试验数据换算到热 态下,得到了热态运行维持设计二次风速时,应控制 的分隔风箱压力(见图4). 摹 皿皤l 喀 球 口 羽 :盎 机组负荷/MW 量 匿 箍 蟹 图4炉膛出口烟气含氧质量分数及燃烧器分隔风箱压力 Fig.4Oxygencont

14、entandseparatedwindboxpressure controlcurves 4.3分级风 分级风在设计上的主要作用是补充燃尽所需的 二次风,增强煤粉的后期混合.由于分级风的设计风 速较高,有利于下冲煤粉的托起,并控制火焰形状. 使风量沿炉膛宽度方向分配更加均匀,有利于低 No燃烧,燃尽和防结渣,防高温腐蚀. 启动初期,分级风风量和分级风箱压力过小,发 现部分分级风管烧红.由于分级风喷口距主燃烧器 喷口6090mm,位于下炉膛的底部,尽管炉膛顶部 压力为一3080Pa,但由于”W”型火焰锅炉炉膛压 力波动较大,加上燃烧器喷口的高速气流射人下炉 膛的大空间,导致整个炉膛压力分布可能有

15、别于常 规的煤粉炉,下炉膛底部可能不时处于微正压状态, 这时,如果分隔风箱压力过低将失去对炉膛辐射的 冷却,烟气甚至会倒流人分隔风箱而导致风管烧红. 对燃烧器内,F-次风和分级风配比进行了调整,提 高分级gl,箱压力后,风管烧红的现象得到缓解. 4.4一次风,内,外二次风,分级风配比 选取不同的风量配比工况进行了试验,表2给 出了调试阶段曾运行过的几种配风工况及评价.经 调整,较为理想的gl,量配比如下:一次风量的调整根 据图3进行;燃烧器内,外二次风量通过维持合适的 分隔风箱压力来实现,可根据图4选取,满负荷运行 时分隔风箱压力维持在800950Pa;分级风箱压力 维持在400-500Pa;

16、炉膛出口烟气含氧质量分数按 图3进行调整.采用这种配风方式使飞灰可燃物由 20%25%下降到l0%15%. 5存在的问题 在调试期间,没有发现该炉结焦现象,出力,汽 温,汽压均能达到保证值,各段烟温,汽温也基本在 设计值附近,减温水量虽高于设计值(见表2),但能 中国电力第38卷 表2配风工况及效果 Tab.2AirdistributionandeffectS 满足运行要求.存在的问题和不足之处: 5.1烟气含氧质量分数偏差 该锅炉采用分隔风箱配风,每2个燃烧器呈独 立的配风体系(见图1),炉膛宽度较大,每组燃烧器 的射流基本不受干扰,炉内近乎平行流场,从而导 致后期混合差,影响颗粒的燃尽,这

17、是飞灰含碳质 量分数高的原因之一.观察发现,炉内平行流场能 一 直持续到空气预热器入口,现场实际测量表明, 空气预热器入口处的烟气含氧质量分数偏差最大 达2.4%,平均在1.5%,这反映了炉膛内沿宽度方向 上的烟气含氧质量分数不均匀性.运行中通过维持 各分隔风箱的风量和燃烧器出力的匹配,可减少氧 质量分数偏差. 5.2炉膛负压波动大 运行中无论在满负荷还是部分负荷,炉膛负压 波动都较大,一般在200Pa以上,有时达300Pa,最 大曾达到450Pa,通过观察发现,炉膛负压波动与双 进双出磨煤机的运行有相当关系.双进双出磨煤机 运行中要求保持料位差压稳定,料位若产生波动,无 论在手动还是自动状态

18、,都需增加/减少给煤量,或 增Dtli少容量风,以维持料位差压稳定,若调整不 当或调整幅度太大,运行中会引起料位差压和煤粉 管道出粉量反复振荡,从而引起炉膛负压大幅度波 动,图5给出了建立料位过程中,磨煤机运行参数的 波动情况,为维持料位差压,给煤机出力有时在7 80 20t/h进行调整,这会引起炉膛负压大幅波动. 在维持料位差压稳定,给煤量不波动并维持合 理的配风情况下,炉膛负压稳定性有明显改善. 磐 牡 5entof materiallevel 5.3配风”瓶颈” 由于燃烧器喷口超温,分级风管道根部烧红,乏 气喷口冷却等原因,在部分燃烧器喷口停运的低负 荷状态下,必须对停用喷口进行强制冷却

19、.这些冷却 风是运行人员不能自主支配的,导致运行中很难按 设计比例进行配风,加上后期混合差,因此很容易造 成局部缺风,使燃烧效率降低.运行调整只能在保证 ¨ 第8期刘福国等:配双进双出磨煤机的”W”型火焰锅炉燃烧优化调试 安全性的前提下,尽最大可能提高经济性. 参考文献: 苗长信,车刚.荷泽发电厂300MW”W”火焰锅炉燃烧凋整及 运行特性分析Jj.中国电力,2002,35(7):l3一l6. MIAOChangxjn.CHEGang.Combustionadjustmentandoperation characteristicsana1)sisof300MWW”flameboile

20、rsinHezePower Plantj.ElectricPower,2o02,35(7):1316. 2刘福国.国投北部湾发电有限公司l号机组锅炉专业调试报告 R,山东电力研究院,2004. LIUFu-guo.BoilercommissioningreportofNo.1unitinGuotou BeibuwanPowerCorporationR.ShandongElectricPowerResearch Institute,2004. (责任编辑孙家振) CombustionoptimizationofWfiredboilerequippedwith doubleinletandoutl

21、etpulverizers LIUFuguo,CUIHui,DONGJian (ShandongElectricPowerCollege,Jinan250002,China) Abstract:ThedesignfeaturesofaWfiredboilerwereintroducedinthispaper.Thecombustionproblemssuct1asoverheatedburner nozzles,considerablefluctuationinfurnacepressureandlargeunburnedcarbonfraction,occuI.redduringthestartup(.omn1issionofb0iler. Accordingly,thedistributionofsecondaryairwasregulatedtoreleasetheoverheatingproblems,andtheair/coalrati(J0fpulverizerwas improvedincorporation.Theoptimizationofpulverizedcoalfineness,oxyge