切向燃燒燃用低揮發(fā)分煤鍋爐設(shè)計

1、切向燃燒低揮發(fā)煤鍋爐設(shè)計摘要:本文介紹了 100mw以上鍋爐燃用低揮發(fā)分煤的鍋爐設(shè)計和運行情況，充 分證實了在燃用低揮發(fā)分煤的成功經(jīng)驗，為我國合理開發(fā)和利用低揮發(fā)分煤捉供 了廣闊的前景。關(guān)鍵詞:低揮發(fā)分煤設(shè)計和運行成功經(jīng)驗一、前言切向燃燒，由于其廣泛的燃料適應(yīng)性，在我國獲得了普遍采用，特別是利用 這種方式燃燒劣質(zhì)煤，我國積累了豐富的經(jīng)驗，因此國內(nèi)大多數(shù)電廠無煙煤、貧 煤鍋爐都采用了切向燃燒方式。這種燃燒方式是以鄰角的火焰為著火熱源互相點 燃的，同時配以集中的一、二次風(fēng)的燃燒器，斷面正方的瘦高型爐膛及中儲倉式 熱風(fēng)送粉系統(tǒng)，這種方式已成功的用來燃燒可燃基揮發(fā)分7%-10%的無煙煤， 其燃燒效率可

2、達96%以上，不用油助燃的情況下，能在50%以上負(fù)荷保持穩(wěn)定燃 燒，鍋爐效率維持在90%92%的水平。燃用低揮發(fā)分煤鍋爐在爐膛關(guān)鍵結(jié)構(gòu)和 熱力數(shù)據(jù)的確定、燃燒器選型以及鍋爐與制粉系統(tǒng)的有機配合方面，獨特的技術(shù) 特點。二、燃料我國無煙煤資源豐富口分布較廣，其中以京西、福建、山西、貴州等省儲量 最大，無煙煤燃燒的主要特點是揮發(fā)分低，著火溫度高（700900°c左右），燃燒 特性差（活化能高）;例如:福建地區(qū)低揮發(fā)分無煙煤的活化能為1323kcal/mol,可燃性指數(shù)小， 例如福建地區(qū)無煙煤為0. 721. 8x10-5mg/k2min;tl面積小，例如福建無煙 煤為1048m2/h;揮發(fā)

3、分釋放率低，例如韶關(guān)無煙煤為0. 209mg/min;燃燼難度大 （代表煤的燃燒反應(yīng)能力的最大反速率低），例如韶關(guān)無煙煤為1.217mg/mino著火溫度高使無煙煤不易著火，揮發(fā)分較低，火焰?zhèn)鞑ニ俣染徛瑰仩t在 點火啟動和低負(fù)荷時穩(wěn)燃困難，煤的燃燒反應(yīng)速率較低，使揮發(fā)分析出過程較長, 焦碳燃燼吋間長。表一兒種典型無煙煤化學(xué)特性及熱天平分析如下名稱單位焦作韶關(guān)萊陽織金肥田vdaf%11.4814. 657. 83& 488. 64cargd%58.6147. 5763.8175. 7778.61著火指數(shù)fi°c890890905900900熱天平著火溫度ti°c36

4、2362360362362最大反應(yīng)指數(shù)rmaxmg/min1.51.40. 851.4751.463最大反應(yīng)速度溫度trmax°c610590620610630平均燃燒速度rmg/min0. 9510. 820. 7060. 9220. 956相對燃盡時間min4334784545比表面積 som2/g12. 1317. 2847. 5714. 6715. 02可燃指數(shù) cx1063. 723.473.663.63表二 幾種典型無煙煤燃燒反應(yīng)化學(xué)動力參數(shù)煤種焦作韶關(guān)萊陽織金肥田活化能e1351019531193731020010015頻率因了a0. 9554. 332. 780. 3

5、50. 19三、無煙煤鍋爐設(shè)計原則1、設(shè)計原則低揮發(fā)分無煙煤的燃燒與它的著火及燃盡特性密切相關(guān)，設(shè)計這類鍋爐時, 應(yīng)采取下列措施；a、從磨煤機出口的煤粉氣流中，分離出部分乏氣，以提高燃燒器出口氣流 的煤粉濃度。b、采用較低的一次風(fēng)速和一次風(fēng)率，使煤粉有較長的吋間，流經(jīng)著火區(qū)， 保證煤粉著火所需要的時間。c、采用較高的二次風(fēng)溫并控制著火區(qū)的二次風(fēng)。d、在著火區(qū)形成熱煙氣回流。c、增加對著火區(qū)的熱輻射。f、提高煤粉的細(xì)度，減少粗粒。g提高一次風(fēng)溫。h、煤粉在爐內(nèi)（特別是高溫區(qū)）有足夠的停留時間；2、關(guān)鍵熱力參數(shù)的選取設(shè)計元煙煤鍋爐的關(guān)鍵熱力參數(shù)是爐膛容積熱負(fù)荷qv,爐膛截面熱負(fù)荷q.o在火焰正常地

6、充滿的情況下，qv能夠反應(yīng)煤粉在爐內(nèi)停留時間，則代表 爐膛單位截面所承受的爐膛輸入熱量，它反應(yīng)爐內(nèi)溫度水平。我廠幾個典型低揮發(fā)分鍋爐6、見表三表三幾個典型低揮發(fā)分鍋爐qv、qf項目單位焦作韶關(guān)榆社石門湘潭qvx103kj/m3. h417.9433429394394qbx 106kj/m2. h14. 8214. 9911. 1419. 4219. 65另外，應(yīng)合理分配風(fēng)量，恰當(dāng)選取風(fēng)率和風(fēng)速，盡可能捉高熱風(fēng)溫度，適當(dāng) 敷設(shè)衛(wèi)燃帶等。四、燃燒器及特點燃燒器結(jié)構(gòu)，參數(shù)及布置是設(shè)計無煙煤鍋爐的關(guān)鍵問題，采用切向燃燒、直 流式燃燒器時，為了加強煤粉著火的穩(wěn)定性，必須按照一次風(fēng)集中送入，二次風(fēng) 分級送

7、入的分級燃燒原理，使?jié)舛容^大的煤粉在高溫著火區(qū)著火，然后根據(jù)不同 階段的需要逐級供給二次風(fēng)，這不僅有利丁無煙煤著火，而且還能控制nox的生 成。根據(jù)低揮發(fā)分煤的燃燒特性，在鍋爐燃燒系統(tǒng)設(shè)計屮，以強化著火、低 負(fù)荷穩(wěn)燃和促進燃盡為重點，同時對防止?fàn)t腌結(jié)焦、降低nox排放和減小爐膛出 口煙溫偏差也給予了充分的考慮。在設(shè)計屮我們既保留了引進的ce公司技術(shù)的 優(yōu)點，更充分應(yīng)用了哈鍋長期積累的劣質(zhì)煤鍋爐設(shè)計的的成功經(jīng)驗。在強化燃料著火和穩(wěn)定燃燒方面采取的措施冇:燃燒器噴口相對集中布置， 提高燃燒器局部區(qū)域熱負(fù)荷，加強各噴口火焰間的相互支持，采用雙一次風(fēng)通道 自穩(wěn)式燃燒器，確保在低負(fù)荷工況下火焰的穩(wěn)定性。

8、采用wr型寬調(diào)節(jié)比燃燒器 和水平濃淡燃燒技術(shù)，其濃相煤粉所需的著火熱較少，易于著火和保持火焰的穩(wěn) 定。為促進煤粒子的燃盡，采取了如下措施:設(shè)計了足夠的燃燼高度，以保證煤 粉在爐內(nèi)必要的停留吋間；采用著火性能好的雙通道和wr或水平濃淡組合式燃 燒器，保證煤粉的及時著火，防止出現(xiàn)著火延遲現(xiàn)象；為盡量增加煤粒子在高溫 區(qū)的停留時間，三次風(fēng)以向下角度噴入爐內(nèi)，向下壓火，減小火焰上飄趨勢；增 加后期配風(fēng)和擾動，促進碳和氧的接觸，使化學(xué)反應(yīng)更加完全。為防止?fàn)t膛結(jié)焦，鍋爐采用帶犬切角的正方形爐膛，改善了射流兩側(cè)的補氣 條件，防止氣流偏斜；采用較小的切園直徑，進一步減小了氣流貼墻的可能性； 取用較大的上下一次

9、風(fēng)口中心距，降低燃燒區(qū)域總體熱負(fù)荷水平，不出現(xiàn)溫度尖 峰。在降低nox排放方面，采用雙通道燃燒器可使排放量降低50mg/m3左右，wr 和水平濃淡燃燒器屬濃淡燃燒，因其避開了生成nox較高的風(fēng)煤比區(qū)間，因而也 有降低nox排放的作用；主燃燒器區(qū)域的過量空氣系數(shù)較小也是-個有利的因素。 （分級送風(fēng)）為減小爐膛出i i煙溫偏茅，設(shè)計時在核算氣流正反切動量比和爐膛出丨i殘余 旋轉(zhuǎn)強度的基礎(chǔ)上，采用了上二次風(fēng)或三次風(fēng)反切技術(shù)，使?fàn)t膛出口煙氣溫度趨 于均衡。另外，在鍋爐的爐膛設(shè)計中，采用了新型的衛(wèi)燃帶布置方式，其特點是，衛(wèi) 燃帶間留冇充分的冷卻間隙防止爬渣。同時在爐膛水冷壁靠近燃燒器部位適當(dāng)打 上衛(wèi)燃帶，以減少燃燒初期的熱量損耗。這種衛(wèi)燃帶敷設(shè)方式既能促進爐溫的提 高，冇利于貧煤、無煙煤的著火和燃盡，又不至于使?fàn)t膛產(chǎn)生嚴(yán)重的結(jié)焦而影響 鍋爐正常運行，敷設(shè)這種衛(wèi)燃帶取得了很好的效果，爐底渣和飛灰可燃特均小于 2%炭渣可進行綜合昨用。上述支術(shù)措施各