內(nèi)蒙古某煤粉鍋爐的改造設(shè)計(jì)

內(nèi)蒙古某煤粉鍋爐的改造設(shè)計(jì)

吉林省某工廠的鍋爐類型為hg-670、140-ym4，由哈藥廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)。該鍋爐采用單汽包Π型布置、直流式四角噴燃自然循環(huán)。為了滿足參加電網(wǎng)調(diào)峰的要求,同時(shí)達(dá)到燃用多煤種和提高鍋爐經(jīng)濟(jì)性的目的,1999年7月末該廠利用1號(hào)鍋爐大修機(jī)會(huì),將噴燃器進(jìn)行了改造。改造后的燃燒器為清華大學(xué)華豐能源公司張恩仲博士設(shè)計(jì)的“雙通道自穩(wěn)式Ⅲ型煤粉燃燒器”。經(jīng)過本次改造提高了該廠鍋爐適應(yīng)低谷調(diào)峰能力,擴(kuò)大了煤種的適用范圍,保證了低負(fù)荷調(diào)峰下穩(wěn)燃。實(shí)際應(yīng)用中,通過運(yùn)行人員的實(shí)踐摸索,2001年運(yùn)行中兩次實(shí)現(xiàn)了停備過程中不投燃油,證明了其穩(wěn)燃效果的穩(wěn)定性。1穩(wěn)燃用點(diǎn)火裝置如圖1所示,該燃燒器由方箱形燃燒室1,上一次風(fēng)口2(內(nèi)縮300mm)(內(nèi)含穩(wěn)流元件7),下一次風(fēng)噴口3(內(nèi)縮600mm),腰風(fēng)6(置于兩側(cè))和穩(wěn)燃用點(diǎn)火小油槍4(300kg/h)和底部蒸汽射流裝置5組成。2蒸汽射流系統(tǒng)如圖2所示,上、下一次風(fēng)噴口在結(jié)構(gòu)構(gòu)成獨(dú)立的燃燒“單元”;腰風(fēng)由可控風(fēng)門進(jìn)行調(diào)節(jié),有利于煤粉汽流的著火,并能降低飛灰含碳量;蒸汽射流裝置可增強(qiáng)燃燒擾動(dòng),防止CO不完全燃燒損失;小油槍在啟動(dòng)點(diǎn)火和異常情況下,能及早投粉穩(wěn)燃。由上、下一次風(fēng)噴口高速流出的風(fēng)粉混合物,在方箱形燃燒室中產(chǎn)生大量的高溫?zé)煔饣亓?從而為粉流的著火燃燒提供了有利的高溫環(huán)境,煤粉落入回流區(qū)加熱至著火,與經(jīng)燃燒器上、下2個(gè)二次風(fēng)混合至燃燒。3高溫?zé)煔饣亓鲄^(qū)(1)采用簡單機(jī)械霧化原理,主要由霧化片、旋流片和分流片三部分組成。油在一定壓力下(該爐采用2.94MPa),經(jīng)過分流片上的小孔匯合到一個(gè)環(huán)形槽中,然后經(jīng)過旋流片、切向槽進(jìn)入旋流片中的旋渦室,產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。油經(jīng)中心孔噴出,在離心力的作用下,克服表面張力,被破碎成細(xì)小的油滴并形成具有一定霧化角的圓錐霧化炬。(2)小油槍由大油槍進(jìn)行點(diǎn)火。(3)高壓油經(jīng)霧化后形成了具有一定霧化角的霧化炬。點(diǎn)火后,在方箱燃燒室內(nèi)形成了高溫?zé)煔饣亓鲄^(qū),保證了小油槍的燃燒連續(xù)性。(4)油流高速射出后,在扇面后形成負(fù)壓區(qū)(如圖3),由上通道的缺口中提供著火用一次風(fēng),解決了小油槍的著火及穩(wěn)定燃燒所需氧量。同時(shí)減少了碳黑的形成(根部風(fēng)速不易過高,才能起到穩(wěn)定燃燒的作用)。(5)由腰風(fēng)作為二次風(fēng)(主風(fēng)),提供了燃油燃燒所需氧量(防止發(fā)生油搶風(fēng)問題),同時(shí)解決了燃油的完全燃燒問題,并且提供了大量被燃油加熱了的高溫?zé)煔?為風(fēng)粉混合物的著火奠定了基礎(chǔ)。(6)雙通道主燃燒器采用了上下2個(gè)一次風(fēng)通道自成“單元”的燃燒體系,加之腰風(fēng)的作用,給小油槍燃燒造成了一個(gè)封閉的燃燒室,并且具有強(qiáng)烈的擾動(dòng)性,保證了燃燒器內(nèi)方形燃燒室內(nèi)高溫區(qū)的形成,提供了上、下通道風(fēng)粉混合物著火準(zhǔn)備熱源、風(fēng)源,為煤粉流著火燃燒提供了必要條件。(7)上、下通道煤粉氣流中的部分煤粉隨上、下一次風(fēng)通道形成的回流區(qū),落入小油槍的燃燒區(qū),首先被點(diǎn)燃并放出大量熱量,加大了封閉燃燒室的高溫區(qū)范圍(如圖4)。(8)上、下通道的煤粉氣流,尤其是下通道的煤粉氣流,由于其內(nèi)縮600mm,且其量較小,有充足的時(shí)間在上述高溫區(qū)吸收充分的熱量。(9)由于下通道煤粉的著火燃燒,大大地加強(qiáng)了上通道粉流的加熱強(qiáng)度,加強(qiáng)了上通道粉流的完全燃燒和燒盡程度。(10)具備了合理的煤粉氣流濃度溫度,加之單個(gè)雙通道燃燒器上、下二次風(fēng)的強(qiáng)烈混入,使雙通道主燃燒器中的煤粉氣流完成強(qiáng)烈燃燒,形成油粉火炬。由上述分析可知具有小油槍的雙通道主燃燒器完全具備獨(dú)立的連續(xù)燃燒條件。4小油槍現(xiàn)停爐分析該廠在2001年的一次停爐過程中,當(dāng)負(fù)荷降到115MW時(shí),及時(shí)投入小油槍穩(wěn)燃,直至汽機(jī)打閘解列小油槍停爐,此次停爐未投用大油槍而成功停爐,證明了小油槍具有良好的穩(wěn)燃作用。表一為該廠2002年1—9月份投用小油槍后的用油與同期相比的情況(所用油為輕柴油,單價(jià)為3060元/t):5水循環(huán)方面(1)可操作性強(qiáng),有效地開發(fā)、利用了現(xiàn)有設(shè)備的潛能,而且火焰充滿度好,有利于點(diǎn)火初期各部膨脹的脹出及水循環(huán)的建立。(2)啟動(dòng)方式靈活,改變了多年來的鍋爐啟停方式單一的老套路,給經(jīng)濟(jì)運(yùn)行節(jié)油工作開拓了新的空間,而且更有利于鍋爐機(jī)組參數(shù)調(diào)整的靈活性。(3)能夠節(jié)省大量燃油,提高20萬機(jī)組的調(diào)峰能力,可實(shí)現(xiàn)啟停機(jī)調(diào)峰,增加了同類型機(jī)組的競爭實(shí)力。6小油槍霧化的應(yīng)用前景展望(1)利用小油槍點(diǎn)火、穩(wěn)燃,可充分挖掘設(shè)備潛能,降低發(fā)電成本,增加競價(jià)上網(wǎng)的優(yōu)勢(shì),其應(yīng)用前景非常廣闊。