水平濃淡風(fēng)煤粉燃燒技術(shù)在1025th貧煤鍋爐上的應(yīng)用

水平濃淡風(fēng)煤粉燃燒技術(shù)在1025t/h貧煤鍋爐上的應(yīng)用張澤秦裕琨2，吳少華2，李德金3，蔣英忠3（1.清華大學(xué)，北京100084；2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)，黑龍江哈爾濱150001；3.青島發(fā)電廠，山東青島266031）水冷壁高溫腐蝕問題提高其低負(fù)荷穩(wěn)燃性能和降低NOx排放的要求采用擺動式水平濃淡風(fēng)煤粉燃燒器對鍋爐進(jìn)行了技術(shù)改造。經(jīng)改造后一年多的工程應(yīng)用實踐和多次性能試驗，得到：①燃燒穩(wěn)定性大幅度提高，在燃用Val= 12.21%，Aad=26.14%的貧煤時，可在50%負(fù)荷（ECR工況）下斷油穩(wěn)燃。②鍋爐效率有較大提高，在240 -300MW負(fù)荷時的鍋爐效率達(dá)92.9%.③鍋爐爐膛原水冷壁高溫腐蝕區(qū)域壁面2>2.0%，高溫腐蝕可以得到控制。④鍋爐NOx排放量在為國內(nèi)燃用貧煤同類機組的最好水平。⑤運行一年，因為節(jié)煤。節(jié)油并解決了高溫腐蝕問題為電廠帶來的直接經(jīng)濟效益約2000萬元�？偟膩碚f，該燃燒技術(shù)實現(xiàn)了針對低揮發(fā)煤種的高效。穩(wěn)燃。低污染。防止結(jié)渣和防止高溫腐蝕等綜合效果給電廠帶來了巨大的經(jīng)濟效益。
　　1前言水平濃淡風(fēng)煤粉燃燒是哈爾濱工業(yè)大學(xué)在水平濃淡煤粉燃燒技術(shù)的基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步提高其防水冷壁高溫腐蝕、防結(jié)渣及低負(fù)荷穩(wěn)燃性能，而研制開發(fā)的新型煤粉燃燒技術(shù)1.該燃燒器較好地實現(xiàn)了水平濃淡分離、單噴嘴分級燃燒，并通過對一次風(fēng)射流剛性進(jìn)行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了對燃燒區(qū)域兩相流場特性的調(diào)節(jié)，較好地控制了該區(qū)域水冷壁附近的煙氣燃燒器1該廠主蒸汽流量/th主蒸汽溫度廠〔：541給水溫度廠C 281再熱器進(jìn)/出口溫度廠〔：322.9/541排煙溫度廠C 141表2鍋爐設(shè)計煤質(zhì)特性項目符號數(shù)值x―更換水冷壁管處鍋爐高溫腐蝕區(qū)域圖表4燃燒器改造前，燃燒器區(qū)域水冷壁壁面煙氣成分測量結(jié)果負(fù)荷試驗結(jié)果/（mgDm 3水平濃淡風(fēng)煤粉燃燒技術(shù)原理bookmark3為水平濃淡風(fēng)煤粉燃燒組織系統(tǒng)示意圖。
　　該燃燒系統(tǒng)不僅在同一水平截面上煤粉射流分成濃淡兩股，而且將濃一次風(fēng)與淡一次風(fēng)射流按一定的夾角a布置，使?jié)庖淮物L(fēng)逆向噴入爐膛；在淡煤粉射流的外側(cè)1還有！股側(cè)二次風(fēng)射流/m成分。同時針對大型四角切圓煤粉燃燒鍋爐的工程應(yīng)用需要，開發(fā)了“擺動式水平濃淡風(fēng)煤粉燃燒器”應(yīng)用于青島發(fā)電廠兩臺300MW貧煤鍋爐的燃燒器的改造，實現(xiàn)了解決鍋爐嚴(yán)重的水冷壁高溫腐蝕問題、提高低負(fù)荷穩(wěn)然性能、降低NOx排放的要求。
　　2鍋爐簡介青島發(fā)電廠300MW機組1、2號爐是由上海鍋爐廠設(shè)計制造的SG-1025/18.3M833型亞臨界、一次中間再熱、控制循環(huán)汽包爐。鍋爐采用引進(jìn)了ABB-E公司的亞臨界機組設(shè)計規(guī)范，針對燃用低揮發(fā)份貧煤的特點，采用較小的爐膛截面尺寸（爐膛寬度為11970mm；深度為11 760mm）和較大的假想切圓直徑（Y1580mm）爐膛斷面熱負(fù)荷為5.69MW/m2，容積熱負(fù)荷為129.1kW/m3（BMCR工況）。鍋爐主要設(shè)計參數(shù)見表1，鍋爐設(shè)計燃用晉中貧煤，煤質(zhì)資料見表2熱風(fēng)送粉，四角切圓燃燒，該燃燒器每角共布置噴嘴16層，其中一次風(fēng)煤粉噴嘴四層，采用WR燃燒器設(shè)計，燃燒器設(shè)計參數(shù)見表3.表1鍋爐主要設(shè)計參數(shù)年12月投運以來，由于在1996年下半年至今電廠入爐煤質(zhì)中含硫量達(dá)2%遠(yuǎn)大于設(shè)計煤種的含硫量0.72%鍋爐曾先后出現(xiàn)水冷壁嚴(yán)重的高溫腐蝕、運行經(jīng)濟性差，無油助燃最低穩(wěn)燃負(fù)荷相對過高等情況。燃燒器區(qū)域水冷壁高溫腐蝕尤其嚴(yán)重，腐蝕速率約為2.更換燃燒器區(qū)域的水冷壁管達(dá)272根，腐蝕區(qū)域見，爐膛燃燒器區(qū)域水冷壁附近煙氣成分測量結(jié)果見表4可見，該區(qū)域呈現(xiàn)很強的還原性氣氛。在鍋爐帶滿負(fù)荷運行時，該區(qū)域的還原性氣氛更加強烈。當(dāng)燃燒的煤質(zhì)含硫量較高時，必然會導(dǎo)致該區(qū)域水冷壁高溫腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，并在鍋爐投運后，進(jìn)行了工業(yè)性熱態(tài)試驗研究和性能考核試驗。以上每個試驗各進(jìn)行了3次，分別為：試驗1：2號爐改造完成初期（1998.10.12~13）q.試驗2：1號爐改造完成初期（1999.4.16~19）71.試驗3：2號爐改造完成且運行一年后（1999.9.17~23）。3次試驗入爐煤質(zhì)分析的平均值見表5.項目符號/單位試驗1試驗碳?xì)溲醯�硫灰份水份揮發(fā)份高位發(fā)熱量每次試驗內(nèi)容均包括燃燒器區(qū)域水冷壁壁面煙氣成分測量、燃燒調(diào)整及鍋爐效率試驗、不投油低負(fù)荷穩(wěn)燃試驗。
　　4.1燃燒器區(qū)域水冷壁壁面煙氣成分測量水平濃淡風(fēng)煤粉燃燒器的結(jié)構(gòu)設(shè)計EleeePu個煙氣采樣管在鍋爐帶約300tSWwm工況下bookmark4為了監(jiān)測燃燒器區(qū)域水冷壁壁面附近的煙氣氣體成分，在爐膛4面墻的原高溫腐蝕部位安裝了9調(diào)整側(cè)二次風(fēng)風(fēng)門開度及其它二次風(fēng)風(fēng)門的開度，改變?nèi)紵�的�?cè)二次風(fēng)配風(fēng)狀況，在每個試驗工況下，分別對4面墻的各只煙氣采樣管采得的煙氣進(jìn)行化學(xué)分析，鍋爐主要運行參數(shù)見表6表6試驗期間鍋爐運行主要參數(shù)項目試驗1試驗2試驗3運行負(fù)荷B/M1W主汽流量D/（t/h）主汽壓力Pgq/MIPa主汽出口溫度Tgq/C再熱汽出口壓力Pzq/MIPa再熱汽出口溫度Tzq7.給水溫度Tgs/C給水壓力Pgf/MIPa汽包壓力Pbq/MlPa省煤器出口氧量O2.sm/%空預(yù)器出口氧量O2ky/%排煙溫度Tpy/C按不同的側(cè)二次風(fēng)與二次風(fēng)風(fēng)門開度之比入K試驗1分2個工況，試驗2分3個工況，根據(jù)試驗1、2的結(jié)果，試驗3在鍋爐運行1年以后，針對原冷熱態(tài)試驗結(jié)果，選取了一種最佳風(fēng)門開度比進(jìn)行測量，測量儀器為德國Rosemount公司生產(chǎn)的NGA2000煙氣成份分析儀，測量精度為±1.0%.試驗結(jié)果見表7.在未進(jìn)行燃燒器改造前，對相同工況、相同位置的壁面煙氣成分進(jìn)行測量，其結(jié)果為：2=0.0%CO=4.03%~6.78 %見表4.從表7中可見，當(dāng)側(cè)二次風(fēng)與其它二次風(fēng)風(fēng)門開度之比V為冷態(tài)試驗推薦值1.2時，已可以較好地保證壁面的煙氣含氧量�？傊�，在采用“水平濃淡風(fēng)煤粉燃燒器”進(jìn)行燃燒器改造后，燃燒器區(qū)域水冷壁壁面附近的煙氣氣體成分與未進(jìn)行燃燒器改造前相比發(fā)生了顯著的變化。壁面煙氣成分中的CO含量大大降低，平均壁面2含量達(dá)到2%以上，有效地防止了火焰的偏斜、未燃盡煤粉顆粒貼壁，保證了壁面附近的煙氣成分均屬氧化性氣氛，使貼壁煙氣不再呈現(xiàn)還原性氣氛。經(jīng)運行一年以后的停爐檢測證明，該方法較好地防止了燃燒區(qū)域水冷壁高溫腐蝕的發(fā)生。表7燃燒器改造后燃燒器區(qū)域水冷壁壁面煙氣成分測量結(jié)果前墻南墻后墻北墻平均值4.8340926292.743284測點位置試驗1壁面平均試驗3試驗壁面平均3）試驗2試驗注：表中數(shù)據(jù)為各測點數(shù)據(jù)平均值鍋爐排煙中NOx含量測量和鍋爐效率試驗同步國內(nèi)同等燃用貧煤鍋爐的NOx排敞量。
　　4.2燃燒調(diào)整及鍋爐熱力性能試驗根據(jù)水冷壁壁面煙氣成分的測量試驗結(jié)果，在3次試驗中都選擇了側(cè)二次風(fēng)與其它二次風(fēng)風(fēng)門開度之比為1. 2的燃燒工況，進(jìn)行鍋爐熱力性能試驗。
　　排煙溫度、煙氣取樣及成份分析的測量采用網(wǎng)格法；飛灰取樣也按網(wǎng)格法在空氣預(yù)熱器出口的4個煙道上，采用等速取樣（共計16孔），大渣取樣在爐底撈渣機出口進(jìn)行，鍋爐效率試驗期間，取樣間隔為1次/20mm，每次取樣2kg.進(jìn)行，測量結(jié)果折算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)、干煙氣、過量空氣系數(shù)a=1.4（2=6.0%）、按N2計算的質(zhì)量濃度。