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W 型火焰锅炉及其应用现状.doc

W 型火焰锅炉及其应用现状

最爱太阳神2013
2014-04-07 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《W 型火焰锅炉及其应用现状doc》,可适用于工程科技领域

无烟煤是埋藏最久、碳化程度最深的煤挥发分含量低挥发分析出温度高含碳量高通常Car在以上(最高达)水分、灰分低一般War=~Aar=~因而发热量很高一般低位发热量约为~kJkg无烟煤是埋藏最久、碳化程度最深的煤挥发分含量低挥发分析出温度高含碳量高通常Car在以上(最高达)水分、灰分低一般War=~Aar=~因而发热量很高一般低位发热量约为~kJkg。由于挥发分含量低且挥发分析出温度高、释放速度慢无烟煤很难燃烧着火温度很高(~℃)挥发分的析出和燃烧不足以维持煤粉的着火使着火速度慢着火时间长相应地缩短了煤粉燃尽的时间减小了燃尽的空间使炉温降低并影响燃烧速度降低了煤粉燃尽度使煤粉不易着火和燃尽。有时飞灰中可燃物高达以上尤其在锅炉点火启动和低负荷运行时稳燃困难要掺烧大量的助燃油才能使其燃烧稳定助燃油耗达gkW·h以上。所以电厂在实际运行中如何使锅炉安全经济地燃烧无烟煤等低反应能力的煤种是电力工业迫切需要解决的一个课题也是国内各有关高等院校和科研单位重点研究的问题。  国内电站锅炉燃无烟煤时主要选用固态排渣煤粉炉并采用直流燃烧器四角切圆燃烧方式虽然积累了许多宝贵经验但在实际运行中普遍存在着火不好、燃烧不稳定、燃料灰熔点低时易结渣、飞灰可燃物含量高以及低负荷燃烧必须投油等问题。国内外围绕此类问题依据强化无烟煤燃烧的措施在无烟煤燃烧技术开发和推广方面作了大量工作取得不少成果研制出许多新型燃烧器和预燃室如煤粉旋流预燃室燃烧器、钝体燃烧器、火焰稳定船燃烧器、浓淡燃烧器、大速差同向射流燃烧器、PAX型燃烧器、夹心风燃烧器等这些燃烧器在应用中取得了一定的效果但仍然存在一些问题。故美国CE公司、FW公司、英国Babcock公司、法国Stein公司、德国MAN公司等公司对于劣质煤特别是低挥发分的无烟煤大都倾向于采用U型、W型火焰燃烧技术认为Vdaf低于的煤必须采用U型或W型火焰锅炉目前W型火焰锅炉已在上述国家被广泛用来燃烧无烟煤。无烟煤燃烧的强化措施   ()提高煤粉细度。煤粒愈小加热到着火温度就愈快反应的表面积增大风粉混合物的着火品质得到提高。法国Stein公司提出无烟煤目筛子的通过率应在以上。   ()提高一次风中的煤粉浓度。要使风粉混合物在燃烧器喷口附近就达到着火温度应具有较高的煤粉浓度尽可能维持较低的空气份额加速煤粉吸收热量。日本三菱公司的实验研究结果表明燃用无烟煤时风煤比以kgkg为佳。   ()提高一次风混合物进口温度和热空气温度。为保证能稳定着火减少加热时间风粉混合物的温度应达到℃左右预热空气温度加热到大约℃。   ()采用较低的一次风速和较小的一次风率。为了延长煤粉在燃烧器喷口附近的停留时间以及改善煤粉空气混合物的加热条件提高气流的升温速率减少煤粉气流的热容量应选用较小的混合物出口速度最高不超过ms。   ()提高一次风的旋流强度增加着火区内的高温烟气回流量。   ()增强对着火区的热辐射使着火区域具有高的燃烧室温和燃烧室壁温燃烧室温度水平应尽可能的提高以使煤粉尽早的达到着火条件。   ()增加燃料在炉内的停留时间延长火焰行程。为使燃料颗粒充分燃尽应使颗粒有尽可能长的燃尽路程与此紧密相关的就是炉膛的形状和燃烧器的布置方式。   ()提高各次风的温度并且分级送入参加燃烧改善加热和着火条件。   ()将风、粉均匀地分配到各组燃烧器保持合理的火焰形状。W型火焰锅炉介绍   W型火焰锅炉的结构与常规燃煤锅炉不同(见图)其燃烧室由下部的燃烧室和上部的燃尽室组成燃烧室的深度比燃尽室大~前面突出部分的顶部构成拱体煤粉气流和二次风喷嘴装设在拱体上(有的W型火焰锅炉拱体上只装煤粉气流和乏气喷嘴)下喷的煤粉气流着火后向下伸展在燃烧室下部与三次风相遇后折转向上沿炉室中轴线上升从而形成W型火焰燃烧产物气流上升进入燃尽室。   为提高燃烧无烟煤等低反应能力煤种锅炉的运行安全性和经济性华能国际电力公司于世纪年代后期先后引进了台大容量W型火焰锅炉其中重庆珞璜电厂引进了法国Stein公司两台MWW型火焰锅炉(随后又引进两台)湖南岳阳电厂引进了英国Babcock公司两台MWW型火焰锅炉河北上安电厂引进了加拿大BW公司两台MWW型火焰锅炉湖北鄂州电厂也选用了美国FW公司MWW型火焰锅炉。同时国内东方锅炉厂根据美国FW公司技术设计出MW锅炉并开始投入市场如上安电厂、号机组、山西阳泉电厂、号机组。目前国内已有余台MW级W型火焰锅炉在运行另外最新从英国三井巴布科克能源有限公司(MBEL)引进的山东菏泽电厂二期×MW的两台聊城电厂×MW的W型火焰锅炉中的一台已投入运行另一台即将进入调试阶段其中聊城电厂MW锅炉是当今世界上容量最新、最大的W型火焰锅炉。国内各电厂W型火焰锅炉基本资料见表。  各厂已投运的W型火焰锅炉都能在锅炉最大连续出力负荷下正常运行并多负担调峰任务虽然存在一些问题但均表现出稳燃能力强、燃烧效率高、对负荷变化适应性强的优势。运行较久的上安、岳阳、珞璜个电厂台机组等效可用率平均都在左右略逊于燃用烟煤的MW等级进口机组但优于全国MW机组的常年平均值(左右)。从强迫停运率看个电厂机组常年平均约全国MW等级进口机组常年平均值相差无几远低于MW机组平均值(EFOR约左右)。由于机组承担调峰任务故其运行暴露率(EXR)和出力系数(OF)一般都不高。由于燃烧系统引起的机组非计划停运或降低出力运行事件一般不多偶有发生如炉膛结渣、灭火、捞渣机故障、水冷壁高温腐蚀爆管等事件。从炉膛结渣倾向来看上安的锅炉较轻微珞璜的其次岳阳的则相对严重些。 各公司的W型火焰锅炉所采用的形式是不同的各有特色优劣不易定论。东方锅炉厂和美国FW公司的W型火焰锅炉都采用FW型旋风分离式高煤粉浓度燃烧器拱部只送入少量的一次风大量的二次风从前后墙逐级水平均匀送入这对分级供氧来满足无烟煤的燃烧和燃尽是有利的但是如果配风不当极易引起炉内气流短路造成飞灰含碳量增加甚至出现炉膛出口结渣等问题在实际运行中已经出现了这种问题性能达不到预期水平。法国Stein公司的W型火焰锅炉采用直流缝隙式燃烧器(非浓淡型燃烧器)一、二次风交替布置从拱部以一定角度(倾斜向前后墙)送入三次风从前后墙送入分级逐步混入一次风气流这样具有一定刚度且向外侧喷射的煤粉火焰受到下部三次风及乏气的干扰而在炉膛下部形成较高充满度的W型火焰火焰行程要比FW公司的长珞璜电厂的实际运行也表现出这种锅炉有较强的调峰能力在引进机组中的综合效果是最好的但也出现了火焰冲墙、高温腐蚀、拱部结渣的现象MBEL的锅炉与Stein的锅炉比较类似但并不完全一样燃烧器采用的是带旋风子分离器浓淡型直流缝隙式燃烧器正压直吹式制粉系统由于设计上还存在一些问题如炉墙振动、炉膛负压大等性能略逊于Stein的锅炉不过笔者负责调试的菏泽电厂#锅炉的燃烧状况据信却是国内W型火焰锅炉中最佳的在煤种变化较大的情况下锅炉燃烧长时间保持较好的状态飞灰、炉渣的可燃物含量很低一般在~范围内达到国内燃烧烟煤锅炉的水平加拿大BW公司的W型火焰锅炉采用PAX型燃烧器以提高煤粉浓度二、三次风从前后墙在离燃烧器一定距离处以一定角度(可调)向下送入炉膛从理论上讲既满足了分段送风的需要又不会缩短火焰行程但上安电厂号炉实际运行情况表明这种燃烧方式存在一些问题效果并不令人满意。 对W型火焰锅炉来说为保证无烟煤、贫煤的着火一次风率选得较低一般为~。由于依靠一次风本身的风量和风率无法获得足够的穿透深度所以必须在拱部送入量的二次风利用拱部二次风的引射保证一次风具有良好的穿透深度。国内已运行的大部分W型火焰锅炉的风量都是从拱部送入如岳阳电厂W型火焰锅炉的拱部风率为上安电厂W型火焰锅炉的拱部风率为珞璜电厂W型火焰锅炉的拱部风率为。W型火焰锅炉的优缺点 W型火焰锅炉与普通的四角切向燃烧方式的锅炉相比具有下列的主要优点: ()煤粉着火后向下自由伸展在距一次风口数米处才开始转弯向上流动这样不易产生煤粉分离现象并且火焰行程较长炉内充满度好延长了煤粉在炉内的停留时间符合无烟煤燃烧速度较慢的特点,有利于煤粉的燃尽 ()着火区风量小避免了温度的明显下降使煤粉气流较多的接触到高温回流烟气提高了火焰根部的温度水平着火条件好稳定性好燃烧效率高这对劣质煤特别是低挥发分无烟煤的着火特别有利   ()二次风可沿火焰行程逐步加入达到分级配风的目的不仅补充燃烧所需的空气还可迫使气流转弯阻止火焰靠近炉墙减轻了结渣和腐蚀并且分级燃烧降低了燃烧过程中的NOx生成   ()火焰方向与水冷壁平行有利于避免风粉气流冲刷水冷壁不易结焦   ()可根据燃煤的不同挥发分含量调节一次风煤粉浓度、热风温度和煤粉细度并可改变配风因而具有较大的煤种适应性   ()前后拱将燃烧室与燃尽室屏蔽起来负荷变化对燃烧室温度影响不大有利于稳定燃烧和低负荷运行   ()负荷调节范围大可通过各种手段进行调节锅炉不投油稳燃负荷可达到~的额定负荷   ()火焰在炉膛下部转弯°使烟气中的部分粗灰粒分离减轻了对流受热面的飞灰磨损   ()锅炉结构与燃烧器的布置对称烟气通过喉口后充分混合不存在残余旋转所以炉膛出口处的烟气温度场和速度场比较均匀减小了过热器和再热器的热偏差  ()可以采用旋风分离式燃烧器提高一次风中的煤粉浓度。  W型火焰锅炉存在的主要缺点有:  ()有些结构的W型火焰锅炉配风不当时火焰容易短路并易引起拱部区域结渣火焰直接进入燃尽室造成飞灰含碳量高降低了煤粉燃尽率  ()空气和煤粉的后期混合较差影响燃尽  ()尽管分级燃烧降低了燃烧过程中的NOx生成但由于燃烧无烟煤的需要炉膛内的温度水平较高导致NOx的生成量较大高于国内四角切圆燃烧锅炉的一般水平  ()由于炉膛下部断面约为水平燃烧方式的两倍为防止火焰温度降低而使可燃物损失增加必须敷设卫燃带这就增加了结渣的可能性  ()锅炉结构比较复杂炉拱的设计安装困难燃烧器风粉管道布置困难整体体积大钢耗量大制造工作量大周期长造价高调试复杂。

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