中心给粉旋流燃烧器西柏坡

1、中心给粉旋流燃烧器在巴威1 025 t/h锅炉上的应用 Application of Center-feeding Cyclone Burners in 1 025 t/h B&W Boilers 刘文献1，刘永刚1，孙宪江2，赵天中2，盖建勇2 (1.河北省电力研究院，河北石家庄050021；2.河北西柏坡发电有限责任公司，河北石家庄050400) 摘要：河北西柏坡发电有限责任公司由于电厂来煤的煤质变差且波动大，造成2号锅炉低负荷稳燃能力降低。通过进行燃烧器改造，将下排8个巴威EIDRB燃烧器改成中心给粉旋流燃烧器，提高了现有较差煤质下锅炉低负荷稳燃能力，锅炉在140 MW负荷可以不

2、投油稳定运行，通过燃烧调整提高了锅炉的热效率。关键词：锅炉；燃烧器；中心给粉旋流燃烧器；低负荷 Abstract: The lowload stable fire of Boiler 2 in Xibaipo Power Generation Coporation Ltd. is lowered due to coal quality becoming worse and varying. Eight B&W EIDRB burners at lower row are modifed to cyclone burners with pulverized coal fed in the

3、 center of the burner. In this way, the lowload stable firing is upgraded. The boiler now can stable operate at 140 MW (lower than 50% rated load) without injection of oil, and the thermal efficiency of the boiler is improved through combution adjustment.Keywords:boiler;burner;centerfeeding cyclone

4、burner;low load1概述河北西柏坡发电有限责任公司（简称公司）2号锅炉是北京巴布科克·威尔科克斯有限公司（Babcock & Wilcox）设计制造的亚临界参数、一次中间再热、单汽包、自然循环、半露天、单炉膛、P型布置、平衡通风、固态排渣煤粉炉。锅炉设计煤种为山西晋中贫煤，校核煤种为山西阳泉无烟末煤+晋中贫瘦煤。采用钢球磨中间储仓式热风送粉系统，配置有4台钢球磨煤机，额定负荷下23台运行，确保至少1台备用。燃烧系统采用冷一次风机热风送粉，24个旋流燃烧器前后墙对冲布置。机组于1995年投产以后，燃烧一直比较稳定。但由于近几年来电厂来煤煤质变差，造成锅炉产生以下问题

5、：a. 煤质变差引起锅炉低负荷稳燃能力降低，达不到目前深度调峰的要求。b. 煤质变差造成锅炉固体未燃尽而热损失升高，燃烧热效率较低。2中心给粉旋流燃烧器和EI-DRB型燃烧器的对比2.1 EIDRB型燃烧器2.1.1结构和设计参数公司2号锅炉的原型燃烧器为EI-DRB型燃烧器，又称为强化点火双调风燃烧器，是巴威公司为降低NOx排 放而开发的一种燃烧器。燃烧器为双调风形式，从大风箱来的二次风分内、外两股分别进入到内层和外层调风器，内、外层二次风的旋转方向是一致的，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。二次风的旋转强度可以改变，其旋转气流能将炉膛内的高温烟

6、气卷吸到煤粉着火区，使 煤粉得到点燃和稳定燃烧。采用这种分级送风的方式，有利于煤粉的点燃和稳燃。在燃烧器盖板上设有看火孔、火焰监测孔、点火器及油枪管座以及控制内、外二次 风挡板的手柄。燃烧器具体结构见图1，双调风燃烧器设计参数见表1。2.1.2实际动力场参数对2号锅炉进行了空气动力场试验。将中层EI-DRB型燃烧器的内二次风叶片置于60°、外二次风叶片置于30°、调风盘置于全开位置。利用等温模化技术得出模化的一、二次风速。通过短飘带观察燃烧器的回流区和气流的扩展角。为了考察在一次风率发生变化时燃烧器出口射流的特点，设计了3组试验，具体试验参数见表2。表中u1为一次风喷口风速

7、，u2n为内二次风喷口风速，u2w为外二次风喷口风速，r1为一次风率，r2为二次风率。图2为燃烧器的空气动力场结构，可以看出在一次风率为27.5%（实际运行工况）时，没有出现回流区。当一次风率从27.5%降到15.9（一次风量降低50%）时出现回流区，但回流区发生偏移；当一次风率从15.9%降到0（一次风全关）时，出现较大回流区。燃烧器的回流区和扩展角随着一次风率的减小而变大，这表明一次风率的变化会显著影响整个气流的旋转能力，导致回流区的变化。对于EI-DRB型燃烧器采用较小的一次风率可提高燃烧器火焰稳定能力。2.2中心给粉旋流燃烧器2.2.1结构中心给粉旋流煤粉燃烧器内二次风叶片采用16个轴

8、向弯曲叶片，外二次风叶片采用12个切向叶片，去除了浓一次风口、导流环和中心扩锥，如图3所 示。其主要特点是不设置中心管，燃烧器一次风通道位于燃烧器的中心，一次风为直流，在燃烧器一次风通道中安装一个或多个锥形分离器使煤粉集中于燃烧器的中 心并喷入炉内。煤粉喷入位置正对中心回流区的中心部分，增加了穿过回流区的煤粉量，并延长了煤粉在回流区的停留时间，有利于煤粉的燃尽。这种中心给粉燃烧 器既解决了浓淡燃烧器存在的中心扩锥的磨损问题，又减小了一次风阻力，同时有利于安装和维修。2.2.2实际空气动力场参数2003年11月对2号锅炉下层燃烧器进行了技术改造，采用了中心给粉旋流煤粉燃烧器，并进行了空气动力场试

9、验。利用等温模化技术，得出模化的一、二次风速，并保持中心给粉燃烧器与EIDRB型燃烧器的一、二次风量基本相同。2.2.2.1变角度试验为了找出中心给粉燃烧器外二次风叶片的最佳角度，进行了变角度试验。图4给出了燃烧器的出口流场。从图4中可以看出当外二次风叶片角度在11°25°之间变化时，回流区最大，稳燃性能最好；当外二次风叶片角度大于25°时，回流区明显减小。如果外二次风叶片角度过小，会增加外二次风的阻力，因此外二次风叶片角度不宜小于20°。根据冷态空气动力场结果，最佳的外二次风叶片角度在20°25°之间。2.2.2.2变一次风量试验变

10、一次风量试验结果如图5所示（V1为表盘风速）。从图5中可以看出随着一次风量的增加燃烧器的回流区变长，回流区直径变化不大。2.2.2.3变二次风量试验为了找出二次风量对中心给粉燃烧器的影响规律，进行了变二次风量试验。图6给出了燃烧器的出口流场。可以看出，当二次风量降低20%时，回流区明显减小；当二次风量增加20%时，回流区长度增加较大。 2.2.2.4三次风对燃烧器射流的影响为了找到三次风量对中心给粉燃烧器的影响规律，进行了三次风对燃烧器出口流场的影响试验。图7给出了启/停三次风时燃烧器的出口流场。可以看出，三次风对回流区影响不大。3改造后的燃烧调整试验2004年2月至2004年3月进行了改造后

11、的燃烧调整工作。试验表明：2号炉下层燃烧器采用中心给粉燃烧器之后，锅炉在300 MW的电负荷下运行稳定，主蒸汽压力、主蒸汽温度、再热蒸汽温度、受热面壁温等参数正常。通过变氧量、变给粉量、变一次风压、变二次风量配比等一系列试验，得出了2号锅炉额定负荷下氧量、一次风压、二次风挡板开度等主要调节参数较佳的运行值。锅炉的热效率由大修前的90.50%提高到92.06%，提高了1.56%，效果明显。4改造后的低负荷试验以电负荷作为锅炉最低出力试验的计量基准，试验过程中一直保持A、C两套制粉系统运行。机组负荷先降到了160 MW，此时投运前下4个、后下4个、后中4个和前中2个共14个燃烧器。火检指示正常且无

12、一闪烁，炉膛负压波动平稳，炉膛火焰监视电视图像正常，锅炉燃烧稳定。燃烧器改造后，锅炉经常在150 MW不投油运行。经研究决定继续降至150 MW，要求司炉在降负荷过程中，同步降低一次风速，并尽量关小上排和前中排二次风大挡板，以保证投运燃烧器层的二次风大风箱压力稳定，经过30 min机组负荷降到150 MW。此时切掉了前中2个燃烧器，投运前下4个、后下4个及后中4个共12个燃烧器，火检指示正常且无一闪烁，炉膛负压波动平稳，炉膛火焰监视电视图像正常，锅炉整体运行状况良好。从炉膛温度测量结果看，投运燃烧器出口处的火焰温度在1 200 以上，其中有一半的火焰温度在1 300 以上，火焰呈亮桔黄色,锅炉

13、燃烧良好。稳定运行1 h后，经研究决定将机组负荷降至140 MW。经过40 min机组负荷降到140 MW，此时仍然投运前下4个、后下4个及后中4个共12个燃烧器，火检指示正常且无一闪烁，炉膛负压波动平稳，炉膛火焰监视电视图像正常，锅炉整体运行状况良好。从炉膛温度测量结果看，投运燃烧器出口处的火焰温度大多在1 200 以上，火焰呈亮桔黄色。炉膛温度虽然有所降低，但是炉膛负压波动依然平稳，炉膛火焰监视电视图像正常，锅炉燃烧仍然稳定。机组负荷在140 MW稳定运行了2 h。经研究一致认定在现有煤种（燃煤的工业分析数据见表3）下锅炉的最低稳燃负荷达到并超过了150 MW的设计要求。5锅炉改造后的经济

14、性分析经过燃烧器改造和燃烧调整工作，锅炉的热效率比改前提高了1.56%，考虑实际运行存在的偏差，按照热效率提高1.1%计算，每年可以节约燃煤约8 200 t，按照每吨煤300元计算，公司每年节约运行成本246万元。以改造前的2003年为例：改造前锅炉的最低稳燃负荷在170MW， 2号锅炉全年的助燃用油量为1 152 t；改造后锅炉的低负荷稳燃能力有了较大提高，2004年全年的助燃用油量为138 t，比2003年降低1 014 t，按照每吨燃油3 000元计算，同时减去同等热值的燃煤价格，实际节约247万元。两者合计，公司每年可以降低运行成本493万元。6结束语a.采用中心给粉旋流煤粉燃烧器后，锅炉从300 MW的额定负荷到150 MW