旋流及直流燃烧器在W火焰锅炉上的应用

旋流及直流燃烧器在W火焰锅炉上的应用 48江西电力第35卷2011年第1期 文章编号:1006—348X(2011)01—0048—03 旋流及直流燃烧器在W火焰锅炉上的应用 马利民.耿国 (斗山巴布科克能源技术(上海)有限公司,上海200120) 摘要:对W火焰锅炉的旋流燃烧器和直流燃烧器的特点进行介绍.对实际运行中 两类燃烧器存在的优缺点进行 了说明,为W锅炉燃烧器选型提供参考. 关键词:W型火焰锅炉,旋流燃烧器,直流燃烧器 中图分类号:TK223.2文献标识码:B TheApplicationofSwirlBurnerandDirectBurnerin"W"TypeBoner MALi—min.GengGuo (DoosanBabcockEnergyTechnology(shanghai)Co.,Ltd.,Shanghai200120,China) Abstract:AsmoreandmoreanthracitecoalfiringinWtypeboiler,thekeypoint--burnerisbecomeveryimportant. Designtheoryofswirlburneranddirectburnerisintroduced.Andthepaperanalyzedthereasonsforthetrouble— shootingofcombustionunstableinhighload,combustionsupportingairhardtobeadded,carboninflyashhighinusing swirlburner,flameswitchingandflamepulsationinusingdirectburner.Itisfoundthattwotypesofburnersshouldbe improvement.Itcanprovidereferenceinchoosingburnertypeinretrofitandnewbuild"W"typeboiler Keywords:"W''typeboiler;swirlburner;,direct-firingburner , U刖置 W型火焰锅炉采用燃烧器下冲布置,可延长煤 粉颗粒在炉膛内的停留时间,尤其是颗粒较大的煤 粉,煤粉颗粒的停留时间可达3,4S;同时在下炉膛 敷设卫燃带,强化煤粉着火和燃尽,为低挥发份煤的 燃烧和燃尽提供了良好的条件.在燃烧器的设计上, 旋流燃烧器和直流燃烧器都有各自的特点,有必要 了解这些特点.为燃烧器的选型提供参考. l旋流燃烧器的设计特点 ,旋流燃烧器应用的种类 目前运行的W锅炉中 较多.有双旋风筒燃烧器,B&W的El—XCL 双调风旋流燃烧器,美国B&W的PAX型燃烧器 等.尤以FW的双旋风筒燃烧器最为典型,在我国 300MW等级的锅炉上应用也最广泛;在此,仅选择 FW的双旋风筒燃烧器进行详细介绍. 双旋风分离式煤粉燃烧器的设计着眼于煤粉浓 缩,并提供多种调节手段来调节煤粉浓度和助燃空 气的分配,以适应无烟煤燃烧的需要. 煤粉浓缩方面:由煤粉进口管,煤粉均分器,双 旋风筒,煤粉喷嘴,乏气管,乏气挡板,旋风调节杆/ 叶片组成,如图1所示.其设计原理为:一次风粉混 合物经煤粉管道输送到燃烧器,然后均分器将其分 成两股分别切向进入两个旋风筒.一次风粉混合物 在旋风筒中旋流前进,在离心分离作用下,煤粉与一 次风分离,煤粉被旋至筒壁附近,而乏气则留在筒中 心.乏气管安装在筒中心位置,能将部分乏气抽出并 送人炉拱上部燃烧.乏气管上装有乏气挡板,通过改 变抽出的乏气量来调节煤粉喷嘴出口的煤粉浓度及 速度.煤粉喷嘴中还装有旋流调节叶片,通过调节煤 收稿日期:2010—10—12 作者简介:马利~,,(1977-),男, 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师,从事锅炉燃烧系统的设计和研究工作. 江西电力第35卷2011年第1期49 粉出口的旋流强度来调整火焰形状. 图1旋风型分离燃烧器结构图 图2河北某电厂直流燃烧器安装简图 助燃空气分配方面:二次风采用多级送风,每 个燃烧器的二次风分为6股,即A,B,C,D,E,F,如 图2所示.A,B,C由炉拱部位送人,其风量约占二 次风量的30,40%;D,E,F由拱下方的垂直墙上送 入.其风量约占二次风量的65,70%.增大A,B风量 可提高煤粉气流的穿透能力,增强热空气与可燃物 的混合强度,减少烟气中飞灰可燃物含量,提高燃 烧效率.但是,A,B风量过大时,会造成火焰冲刷冷 灰斗,引起结渣.正常运行时,F层二次风比例最大, 接近50%.其主要供给燃烧后期所需要的氧,并增 强后期可燃物与空气的混合.C主要供给油燃烧器 燃烧及油枪停运时候的冷却风.D,E层风对燃烧的 影响相对较小,煤质变差时,可适当关小. 2FW旋流燃烧器在实际运行中存在 的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 锅炉在高负荷时燃烧不稳,助燃空气增加困 难,飞灰大渣可燃物高.可能的原因如下: 1)主燃烧火炬刚性不足. 河北SA3OOMW"W"火焰锅炉.双旋风筒燃烧 器加锅炉整体分级送风,仅有32%的二次风,而且 是分别作为乏气(A挡板),主喷口(B挡板),油燃烧 器(C挡板)的周界风送入的,尽管燃烧器垂直安装 避免了煤粉在喷口内的沉积堵塞,但此布置必将造 成燃烧器出口的流速和流量偏低.当运行方式不当 或调节不当时,射流的刚性就可能变差,再加上燃烧 火焰的浮力,结果火焰进入下炉膛的深度太浅,火焰 在拐角处迅速转弯上行,最高温度出现在上炉膛,火 焰停留时间比期望值小得多,这就偏离了W型火焰 燃烧方式的基本设想;该炉下炉膛容积热负荷虽然 选取较高.但下炉膛高度较小,同时由于燃烧火焰 深入不够,虽然在下炉膛敷设了较多的卫燃带,但 整个下炉膛的辐射强度在底部较低.导致冷灰斗部 分受热面得不到充分利用;而下炉膛上部热负荷又 偏高,容易结渣. 2)多挡板控制,分级送风,调节灵活的设计意 图未完全实现. 旋风分离后的乏气都在前后拱上的一次风喷口 内部喷入下炉膛.乏气挡板目的是用于调节主燃烧 器的煤粉浓度,以利于着火.但乏气含粉量低,不易 着火.而且影响主火焰对高温烟气的卷吸.ASQ电 厂运行中发现,开大乏气挡板对稳燃不利. B挡板是主燃烧器的周界风.其风量增加可使 一 次风粉气流的刚性增加,煤粉气流向下的穿透能 力增加,火焰中心下移.提高燃烧效率.A,B挡板的 开度大.也会降低火焰根部的温度.还会影响高温烟 气的回流,因此设计上A挡板是不可调的,有的电 厂甚至还在A挡板处加了节流孔.B挡板的开度也 保持在20%3O%.C挡板是为油枪补充根部风,正 常运行中应关闭. D,E,F层风室,将燃烧空气从水冷壁拉稀后形 成的垂直狭缝中.以约10m/s的风速送入下炉膛, 是燃烧所需空气的主要来源,如果D,E挡板开度 大,会使燃烧中心抬高.实际运行中.有的电厂开度 仅为5%. 唯有F挡板对补风,增加后期扰动有较大作 用,而F挡板一旦开大.火焰中心明显上移,偏离了 原设计意图. 3直流燃烧器的设计特点 直流缝隙式燃烧器. 如图3所示.由一组矩形 喷口组成,煤粉和空气分 别由不同喷口喷进炉膛. 由于流过介质不同可分 为一,二,三次风口.一, 二次风口布置在前后墙 拱上呈交错布置.在每只图3直流缝隙式燃烧器简图 50江西电力第35卷2011年第1期 一 次风煤粉喷口中间(或侧边)装有一个点火油枪,喷 口为长方形,有较大的周界比,有利于着火.BEL为 YY电厂设计制造的直流缝隙式燃烧器,为了提高煤 粉浓度,改善着火条件,在燃烧器上加装了旋风分离 器.约有50%的空气通过旋风分离器从煤粉中分离 出来,并从燃烧器上面的狭缝进入下炉膛燃烧,煤粉 和剩余的一次风气流主要从旋风分离器的底部流出 .然后垂直向下流出燃烧器的主喷嘴.当煤种改变而 导致挥发分变化时,可调节抽气调节挡板改变从旋 风分离器上部抽出的风量,使得煤粉气流达到最佳 着火条件.挥发分越低,从旋风分离器上部抽出的风 量越大.该燃烧器一次风口和二次风口间隔布置,三 次风口布置在下炉膛前后炉壁的底部,助燃空气主 要由炉拱处引入二次风,三次风仅用来为与灰斗斜 管接角的边缘火焰提供足量空气以防其熄灭. 4直流燃烧器实际运行中存在的问题 1)火焰切换现象. 直流燃烧器的"W"型火焰锅炉的设计,制粉系 统煤粉管道的布置,前后拱喷燃器及风箱布置,运 行中的风量参数等看,理论上讲前后拱的火焰应该 基本上长短一致,两侧平衡.但从运行实际情况看, 前后拱火焰的强弱,长短存在偏差.通常将火焰行 程短且明亮的一侧火焰称为"主导火焰". 在锅炉负荷发生变化或者磨煤机的投运方式 发生变化时,会发生主导火焰有一侧转到另一侧的 现象,这种现象被称为"火焰切换". 某电厂直吹式制粉系统的实际运行情况如下: 主导火焰在后拱时,高温烟气主要沿锅炉后墙向上 流动.炉膛折烟角不足以对经过屏式过热器和末级 过热器的所有烟气进行折向,形成了烟气"短路", 导致炉膛出151烟温大幅升高,导致再热器性能随之 发生变化.可能的原因是:磨煤机和燃烧器投运前 后墙不对称,造成墙后墙气流的非对称性及温度场 的差异.对形成对称的稳定燃烧火焰造成影响.这 可以从重庆某电厂得到侧面证明,该厂采用中仓制 粉系统,磨煤机的投运方式不会影响燃烧器的投运 方式.容易组织墙后墙对称燃烧.没有火焰切换现 象的发生. 2)燃烧器燃烧脉动. 指的是某个或某几个燃烧器的燃烧工况会发 生强弱相问的周期性变化.在就地的看火孔处可以 看到火焰明暗交替地周期性变化,此时的锅炉负荷 可能变化也可能不变化,这与发生脉动的燃烧器的 热功率,脉动的强度以及控制系统有关. 可能的原因有:当燃烧器出力,锅炉供风以及燃 烧调整不平衡时,必然会导致一些燃烧器的着火条 件变差,煤粉着火推迟,燃烧速度降低.由于W火焰 锅炉炉膛内敷设有大量的卫燃带,并且有较大的炉 膛容积,所以锅炉热惯性较大,温度变化较慢,火焰的 燃烧行程较长.当锅炉负荷发生变化时,炉膛温度的 响应慢,可能会导致着火较差的燃烧器的燃烧工况 达到某一临界状态,引起燃烧脉动.例如,在升负荷 过程中,一,二次风速增加,会使得燃烧器着火区域 的散热量增加:同时炉膛温度的升高,会使得煤粉的 着火条件改善.在此过程中,如果某些燃烧器着火区 域散热量的增加对燃烧产生的负面影响大于由炉温 提高而产生的正面影响,就会使燃烧器的着火条件 随负荷升高逐渐变差.当达到某一临界值时,会使得 该燃烧器的燃烧情况突然恶化f可稳定着火的煤粉 所占比例突然大幅减少),燃烧器的热功率大幅下 降.同时,邻近的燃烧器也必然会受到影响,而导致 燃烧工况变差,热功率减小,导致实际机组负荷下 降:随着燃料量的增加,炉膛温度升高.使得煤粉的着 火条件改善,发生燃烧恶化的燃烧器的着火条件迅 速好转f可稳定着火的煤粉所占比例突然大幅增 加),燃烧器热功率增加,实际机组负荷快速上升.由 于前期燃料量的过量供给,必然会导致机组负荷的 上升超过设定值.此时,若减少锅炉的燃料供给量, 减弱燃烧,炉膛温度下降.着火较差的燃烧器的燃烧 情况又会逐渐变差.发生燃烧恶化.周而复始.产生锅 炉整体燃烧脉动. 5结论 随着动力用煤品质的逐渐降低,可以预期大量 的无烟煤必将出现在电站锅炉上.W火焰锅炉由于 煤粉在炉内停留时间长,低负荷稳燃性能好的特 点,将是这些以无烟煤为燃料的锅炉首选;旋流燃烧 器和直流燃烧器作为W锅炉的关键设备,对保证锅 炉的性能至关重要.本文对其设计原理和实际运行 结果进行汇总.为w锅炉燃烧器选型提供参考. 参考文献: [1】刘武成.现代电站锅炉技术及其改造【M】.北京:中国电力出 版社.2006. 【2]苗长信.菏泽发电厂300MW"W"火焰锅炉燃烧调整及运 行特性分析lJJ.中国电力,2002(7). 『31薛国琪.不同燃烧器和制粉系统在国内W型火焰锅炉上 的应用fJ1.河北电力技术,2000(4).