W 型火焰燃燒技術及燃燒調整

   時間:2014-03-11 15:08:52
W 型火焰燃燒技術及燃燒調整簡介
    摘要:詳細介紹W 型火焰燃燒器的組成和結茸勾·W 型火焰燃燒技術及其調整方法·供有關專業人員參考.關鍵詞:w 型火焰燃燒調整 乏氣擋板消旋葉片0 概述&……
W 型火焰燃燒技術及燃燒調整正文
  摘要:詳細介紹W 型火焰燃燒器的組成和結茸勾·W 型火焰燃燒技術及其調整方法·供有關專業人員參考.
關鍵詞:w 型火焰燃燒調整 乏氣擋板消旋葉片
0 概述
   對於大型的煤粉爐,煤粉著火的難易程度對機組運行的穩定性和安全性有很大的影響,尤其是揮發份含量較低的無煙煤和貧煤,著火困難,工程技術和科研人員採取了許多措施和方法解決這個問題。w 型火焰燃燒技術是專門為燃用無煙煤而發展起來的,它的前身是「U」型火焰。隨著鍋爐容量的增大,逐漸發展成為雙「U」型火焰,即為w 型火焰技術。目前,我國引進了國外大型w 型火焰燃燒技術,東方鍋爐廠引進美國FW 福斯特·惠勒能源公司的w 型火焰燃燒技術,製造了330MW 亞臨界自然循環汽包爐。山西陽泉電廠、河北上安電廠都採用了這種爐型,且兩台330MW 機組已經在上安電廠投產,獲得了成功。機組運行穩定性及帶負荷狀況均達到優良。
1  W 型鍋爐煤粉氣流著火條件
   煤粉、空氣流著火的首要條件是有足夠高的溫度。一次風噴入爐膛后,一方面卷吸爐內
高溫煙氣,通過湍流混合使煤粉、空氣流升溫,另一方面受到爐內高溫火焰的強輻射而加熱升溫。根據我國多年來的研究和實測,發現煤粉氣流著火所需吸熱量的7O%一9O%來源於卷吸爐內高溫爐煙的對流換熱,1O%一3O%來源於爐內高溫火焰的熱輻射。根據熱平衡原理,實現煤粉氣流穩定著火的充分必要條件是滿足Q,≥Q 。
其中Qz~-Xl·Cl· ( —TlK)+X2·C2· (T 一T2k)
Q,= (1+A) ·X3·C3· (T3一T )
式中Q ——爐內某一點達到著火溫度所吸收的熱量,kJ/kg;
Q,——高溫爐煙所帶來的供著火用的熱量,kJ/kg;
x。、xz——在某混合點上,一、二次風的質量濃度,kg/kg;
TlK、T2K—— 一、二次風進入爐內的溫度,K;
T —— 煤粉氣流的著火溫度,K;
C。、Cz—— 一、二次風的比熱容,kJ/(kg·K);
X。——在某混合點上,高溫爐煙的質量濃度,kg/kg。
w 型火焰燃燒為解決低揮發份(、,T<12—14%)的劣質煤和無煙煤的著火問題,採用燃
燒器一次風、煤粉氣流先下行,后180。轉彎向上火焰路線,增大了煤粉氣流與高溫煙氣的接觸。即增大了Xs,有效的增加Q ,供給新鮮燃料充分的著火熱量Q 。二次風一般布置在垂直爐牆上,沿火焰向下流動的行程與火焰交叉,分級逐步的送入,這對煤粉的著火和燃盡都是十分有利的。上安電廠燃用5O%陽泉無煙煤+5O%壽陽貧煤,煤質工業分析數據如下( ):
應用基水分:
可燃基揮發分:
固定碳 :
應用基灰份:
低位發熱量kJ/kg:
下表是上安電廠四號鍋爐不同負荷下爐膛溫度的測量結果:
鍋爐負荷 220MW 240MW 300MW
爐膛中心溫度 1409℃ 1449℃ 1517℃
根據這些數據我們可以看到w 型鍋爐可以保證較高的爐膛溫度,從而保證煤粉氣流及
時、穩定的著火。
2 W 型火焰燃燒器的組成和功能
w 型火焰主要是由燃燒器的結構,二次風的配比所決定的。因此下面主要介紹該燃燒器
的組成和功能。w 型火焰燃燒器如圖1所示。
2.1 煤粉燃燒器
w 型燃燒器可以採用縫隙式直流
射流燃燒器,也可以是軸向葉片式旋流
式燃燒器,這裡主要介紹軸向葉片式旋
流式燃燒器。雙旋風分離式燃燒器由煤
粉進口管、雙旋風筒殼體、煤粉噴口、乏
氣管、乏氣擋板等組成。原煤經磨煤機
后,一次風粉混合物從燃燒器的煤粉入
口管進入柵格式煤粉均分器分成兩股,
分別切向進入兩個旋風筒,一次風中的
煤粉顆粒在旋風筒的乏氣管將中心部分
含粉量較少的三次風(乏氣)引出,乏
氣管引出的乏氣送入爐膛,乏氣噴口和
煤粉噴嘴有一定距離,保證乏氣氣流不
會對煤粉噴嘴出口氣流的燃燒產生較大
影響。
煤粉氣流因在燃燒器中產生旋流,
所以其煤粉出口氣流也是旋流的。為調
節氣流的出口旋流度,在每個旋風筒中
裝有消旋調節裝置一調節桿及直流片,
裝在調節桿上的直葉片位於煤粉噴嘴
圖1 W 型火焰燃燒器結構簡圖
1.旋風分離式燃燒器2.調節桿和葉片
3.油燃燒器4.乏氣擋板5.乏氣管
中,如將調節桿向上提升,直葉片則隨之向上,對煤粉氣流旋流度的減緩作用將減少;反之,
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維普資訊
·18· 西北電建 1998年第2期
如將調節桿向下伸入,對煤粉氣流旋流度的減緩作用將增大,調節出口氣流的旋流強度,能
調節氣流的擴散,從而調節火焰的形狀,有效的改變火焰中心的位置,調節過熱蒸汽的出口
汽溫。
在煤粉入口管中裝有一塊反射板,其作用是減少煤粉均分器的局部磨損,並提高均分器
的煤粉均分效果。因為煤粉進入燃燒器前的管道彎頭處由於離心力的作用使煤粉顆粒拋向外
側,使彎頭外側的煤粉濃度比內側高,導致煤粉進入均分器時濃度不均,煤粉濃度不均會造
成煤粉均分器局部嚴重磨損,也將嚴重影響其均分效果,使進入燃燒器兩個旋風筒的煤粉量
不均而影響燃燒器性能。
乏氣管上布置有乏氣擋板,乏氣擋板可調節引出的乏氣量,從而調節煤粉濃度,同時,隨
引出的乏氣量的改變,煤粉噴嘴出口風量改變,出口風速也就會改變,調節乏氣擋板開度還
能調整火焰的行程和形狀。
2.2 二次風擋板
燃燒所需要的二次風由六個二次風道及A、B、C、D、E、F六個擋板控制。其中A、B、
C擋板控制拱上部分的二次風量,D、E、F擋板控制拱下部分的二次風量,拱上部分二次風
僅佔二次風量3O 一4O 。擋板A (手動)控制燃燒器乏氣噴嘴及主火檢孔的冷卻風;擋板
B(手動)調節燃燒器煤粉噴口的周界風量,用於調節煤粉氣流的穿透能力及冷卻噴口;擋板
C(遠控)控制點火油槍及油火檢的風量。大量的二次風約65 一7O 從拱下垂直牆上的風口
進入爐膛,共分為三層,分別由D、E、F控制,風量成階梯形,供給燃燒不同階段不同的風
量,F擋板的進風量最大,擋板D、E為手動,擋板F為遠控。所有的手動擋板,在試運行期
間,一般確定后不再調整,除非燃料成分或燃燒工況發生了較大的變化。
2.3 點火裝置
每個燃燒噴嘴配一隻油點火器,點火器緊挨著煤粉噴嘴布置在拱上,油點火器用為滿足
煤粉點火及低負荷助燃的要求。
上面著重介紹了W 型火焰燃燒器的組成、結構及其功能。在運行中,根據W 型火焰燃燒
器的結構特性,可以通過這些手段對燃燒進行適當的調整,優化爐膛火焰形狀,爐膛火焰充
滿度,獲得經濟、穩定的燃燒效果。
3 爐膛火焰的調整
這裡主要指消旋葉片、乏氣擋板、爐拱擋板、垂直牆上的二次風的調節。下面對各部件
調節方法進行詳細介紹。
3.1 消旋葉片
消旋葉片由調節桿及葉片組成,置於燃料噴口,當調節桿向噴口末端移動時,離開燃燒
器噴口的煤粉氣流旋轉強度被減弱,氣流將趨向於圓柱形,增加了煤粉氣流在爐膛內貫穿深
度 當調節桿向上提升時,離開噴燃器噴口的煤粉氣流較早擴散,降低了貫穿深度,使煤粉
氣流著火提前。消旋葉片位置設定后,一般在整個運行期間不做變動。只有當燃料成分或爐
膛工況發生大的變化時,才進行調整。
3.2 乏氣擋板
乏氣擋板的調節可控制煤粉氣流的速度,減少乏氣擋板的開度,則燃燒器噴口的氣流濃
度降低,出口速度增加,煤粉著火將推后而遠離拱部;增大乏氣擋板開度,則燃燒器噴口的
濃度增大,同時使噴入爐膛的風粉速度減少,煤粉初始著火點將前移。試運行時,不宜做太
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1998年第2期 西北電建 ·19·
大的變動,以免造成爐膛滅火,對不同的煤種,乏氣擋板可以做相應的調整。對於揮發分較
高的煤種(劣質煙煤除外),乏氣擋板可以關小,甚至全關。在不濃縮的情況下就可以保證穩
定著火和燃燒。而對於揮發分較低的煤種,可開大乏氣擋板,增大抽氣量,以提高一次風煤
粉濃度。
3.3 爐拱擋板
拱上燃料噴口的環形二次風擋板調整好后,在較大的負荷範圍內,可獲得所期望的火焰
形狀和穩定的爐膛工況,同時高速度的環形二次風對卷吸爐膛內的高溫煙氣有利,且能增加
氣流在爐膛內的貫穿深度。當增大擋板開度時,將增加氣流在爐膛內的貫穿程度。另外,當
爐膛積灰嚴重時,改變該擋板的位置將可能消除積灰,一旦操作完成後,應立即返回原來位
置,以免對鍋爐燃燒工況造成不良影響。
3.4 垂直牆上的二次風
垂直牆上分級二次風的調節將影響燃燒效率和煤粉氣流在爐膛內的貫穿深度,任何二次
風擋板的調節必須以較小的變化量進行, 以免造成燃燒不穩。同時,大量的二次風通過垂直
牆上的二次風道進入爐膛,其擋板開度要適當,以保證二次風壓。
總之,根據國內外實踐和經驗,從燃燒的角度看,組織高煤粉濃度的燃燒,煤粉易於燃
燒,同時採用較低的一次風速和風率,採用較高的二次風溫,並控制著火區域的二次風量,形
成著火區餓高溫煙氣迴流及高溫拱區熱輻射和提高煤粉細度等。所有這些都是十分必要的。分
級送風及較長的火焰長度或爐內停留時間,有利於煤粉燃盡。W 型火焰從設計上考慮了這些
因素,適合於無煙煤和貧煤低揮發分、難著火的特點,同時有效的降低NO 的濃度,減少了
對環境的污染。
參考文獻
1 徐通模,金定安,溫龍編.鍋爐燃燒設備.西安交通大學出版社
2 上安電廠二期鍋爐設備說明書. 東方鍋爐廠
3 鍋爐調試措施.西北調試所鍋爐室編

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