220t/h锅炉掺烧神华煤防结渣技术改造
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箜 鲞笙 塑 2 0 0 7年 4月 湖 北 电 力 V o l _ 3 1 2 Fe b 2 00 7 2 2 0 t h锅炉掺烧神华煤 防结渣技术 改造 吴文 涛(广州电力企业集团有限公司,广 东 广州 5 1 0 0 3 0)摘 要 广州发 电厂 2 2 0 t h锅炉燃用神华煤时产生严重结渣,通过对神华煤的煤质特性、炉膛 及燃烧器结构、炉 内气氛等分析后,提 出了锅炉燃烧器技 术改造方案。改造后的运行 实践表 明,燃烧器 对掺烧神华煤的适应性增强,锅炉运行 中结渣问题基本解决。关键词 结渣;钝体;混烧 中图分类号T K 2 2 7 3 文献标识码A 文章编号 1 0 0 6 3 9 8 6(2 0 0 7)0 2 0 0 2 8-02 Te c h n i c a l Re t r o f i t o f Pr e v e nt i n g 2 2 0 t h B o i l e r f r o m S l a g g i ng a s Bl e n di ng S he n hu a Co a l W U w e n t a o (G u a n g z h o u E l e c t r i c P o w e r E n t e r p r i s e s(G r o u p),L t d ,G u a n g z h o u 5 1 0 0 3 0,C h i n a)A b s t r a c t S e ri o u s s l a g g i n g h a p p e n e d i n t h e 2 2 0 t h B o i l e r o f G u a n g z h o u p o w e r p l a n t w h e n b u r n i n g S h e n h u a b l e n d e d c o a 1 T h i s p a pe r p r o p o s e d t he t e c hn i c a l r e t r o f i t s c h e me b a s e d o n t h e a n a l y z e s o f S h e nh u a c o a l c ha r a c-t e r i s t i c a n d t h e b u r n e r t y p e Afte r t h e r e t r o f i t t h e p r a c t i c e o f o p e r a t i o n s h o we d t h a t t h e a d a pt a b i l i l y o f t h e b u r n e r t o b u r n S h e n h u a b l e n d e d c o a l g o t s t r o n g e r a n d t he pr o b l e m o f s l a g g i n g wa s r e s o l v e d K e y w o r d s s l a g g i n g;b l u ff b o d y b u r n e r;b l e n d c o a l c o m b u s t i o n 日前,由于煤炭市场影响等因素,许多电厂都将 神华煤与设计或其他煤种进行掺烧,解决了一些生 产实际问题,但锅炉炉膛结渣问题 日益突出。本文 以广州 发 电 厂 的 N G-2 2 0 9 8 M9型 四 角 切 向燃 烧 锅 炉为 研究 对象,提 出减 缓结 渣 的燃 烧器 改造方 案。l 设备概况 广州发电厂现有 5台 2 2 0 t h燃煤锅炉,其 中5 号锅炉系杭州锅炉厂生产的 N G 2 2 0 9 8 一 M9型,单 汽 包 自然 循环 固态 排 渣煤 粉 炉,制 粉 系统 采 用 钢球 磨 中间储 仓式 热风送 粉,一 次风 温有压力 冷风 调节,燃用=3 1 3 8 的烟煤,设计 煤 质 的软化 温度 约 为 1 3 5 0 。采用 正 四角布 置燃烧器,每组燃 烧 器喷 口按 3 2 1 2 2 1-2的顺 序排 列,炉 膛断 面尺寸 7 5 7 0 m m 7 5 7 0 mm 中心假想切圆直径 6 0 0 m m,整组燃 烧器高度为 3 5 7 6 m,在下二次风 口装有 8 0 0 k g h 点 火油枪,下 一次 风喷 口尺 寸为 4 1 0 mm 3 8 0 m m,下一次风喷 口中装有双波纹钝体稳燃器,钝体锥角 仅=3 0。,底边宽 B=1 1 5 m m,钝体设计为水平放置,收稿 15 1 期 2 0 0 7-0 2-04 作者简介 吴文涛(1 9 6 6一),男,广东兴 宁人,工学学 士,高级工程 师。28 与喷 口等宽,并设计为波纹形,使 回流后的高温烟气 与 以后 的一 次风 气流加 强 了扰动。2 结渣原 因分析及 改造方案 2 1 煤 质 广州发电厂 自2 0 0 5年 4月底开始逐 步改烧神 华煤与下源煤等及其混煤,与设计煤种偏离较大,电 厂实际燃煤分析如表 1 所示。表 1 设计煤种元素与实际燃用煤种的元素分析 比较 H C dH,a话d O,a d N,话a d S,a d A,a d M,a d V,da f,Q n e t,蒋 s 6 6 6 6 6 8 实 际燃 煤 的热 重 分析 曲线 如 图 1 2所示。通 过分 析热重 曲线,得 到 反 映 煤着 火 难 易 程度 的一 个 重要 指标 着 火温度。着 火 温度 越低,表 示 煤 越容易着火。最常用来确定煤的着火温度的是 T G-DT G法。以下从着火特性、燃尽特性、结渣倾向的判别分 维普资讯 http:/ Vo 1 3l 2 Fe b 20 0 7 湖 北 电 力 箜 堂 笙 塑 2 0 0 7 年4 月 析和 比较 电厂 实 际 燃 煤。着 火 特 性 参 考 发 电用 煤国家分类标准对。,的等级界线和根据西安热工 所 和 哈成套所 对 9 0种 煤 的燃 烧 曲线 研 究 得 出 可燃 性判别指数 C=R。1 0 T (R。为热重曲线易 燃峰最大反应速率 m g mi n);燃尽特性参考燃尽 时 间 T。(燃尽 时 间定 义 为烧 掉 9 8 燃 料 量 时所 需 的 时间,在 热 重实验 中,还 应考 虑有燃 尽 温度 T h)和指 数 F:=(+M。)F C。1 0 0;结渣 倾 向判 别主 要 参考 灰熔点 判别(D T、S T、F T)。D T G mi n D T A m W m g 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 t 7 图 2 下 源煤 的热重分析曲线 表 2上述各种判别结果表 从表 1 跟 表 2可 知,实 际 燃 煤 比设 计 煤 种 发 热 量 大,而 且燃尽 的性 能 比较 好,但 结 渣 性 趋 于 严 重。实 际运行 也说 明如 此。2 2 炉膛 设计 炉膛截面热负荷 g 为每小 时送入炉膛燃烧器 区域单位截面积的平均热量。对于一定 的炉膛 容积负荷 q ,当g 选得大一些时,炉膛就瘦高一些,火 焰行程 较长,有利 于 燃 尽。但 同时,必 须 考 虑 燃 料 的结渣性能,因为设计时选过高的 g 值,会 因热强 度过高而造成结渣,尤其对于易结渣燃料,g 应选 得适当低些。相关研究 表明,g 值 随锅 炉容量 的增 加应 适 当增大。当锅 炉设 计 煤 种 为 烟 煤 时,g 值 如 表 3所 示。表 3我国部分固态排渣炉 q 统计值 5号锅 炉 的设 计 g 为 2 9 6 MW m ,相 比同容 量的锅炉,它显然偏大,加上燃用易结渣神华煤,所 以结渣 情况更 是 严重。2 3 钝 体 的影 响 由于钝 体 的作 用,在 一次 风 喷 口中心 形 成 回流 区,改善煤粉气 流的着火条 件,使煤 粉气 流着火提 前,对稳燃、降低飞灰有较好 的作用。但是,当使用 热值、挥发份较高的煤时,卷吸回来的高温烟气很快 就加热本身容易着火 的神华煤,使着火紧靠喷嘴根 部,过高的温度造成喷嘴变形,产生紊流扰动破坏了 稳定燃烧 区域,燃料着火点移到喷嘴里,造成煤粉在 喷 口里燃烧,烧 坏钝 体 和燃烧器,导致 喷嘴结 渣堵 塞,使 四角切圆不在同一水平上,恶化了炉膛燃烧工 况,加剧 了燃烧 器 区域受 热 面的结 渣。因此,钝 体 的 存在 反而 加剧 了结 渣。2 4炉 内气 氛 灰熔点 的温 度在 氧化 性 气 氛 比还 原 性气 氛 高,所 以,采用 水平浓 淡方 式,可 以减少 结渣倾 向,因浓相 在火 焰 的上 游,淡相 在 火 焰 的 下游,即水 冷壁侧,使近壁处形成氧化性气氛。四角切圆燃烧 锅炉由其结构布置特点,必然存在两个角 的一次风 浓相 在 火 焰 的上 游(向火 面),淡 相 在 火 焰 的 下 游(背火面),而另外两个 角的情况恰恰 相反。为此,这 次对 5号 炉 的改造 中,将 在丙、丁两 个角 的一 次风 管 内加 装浓 淡分 离 器,以保 证 四个 角 的一 次 风浓 相 都在火焰 的上游(向火面),淡相 都在火焰 的下游(背火 面)。2 5 改造方 案 根据上述试验及分析,并结合实际情况,对 5号 炉实施 了如下燃烧器改造措施:(1)改造 下 一 次 风燃 烧 器,即 取 消 原 下 一 次 风 喷嘴 内 的钝 体,同 时将 喷 嘴 尺 寸改 为 3 6 0 m m 3 1 0 m m;(2)丙、丁角下一次风管 内加装浓淡分离器以(下转 第 3 4页)2 9 维普资讯 http:/ 箜!鲞笙 塑 2 0 0 7年 4月 湖 北 电 力 V 0 1 3 1 2 Fe b 2 0 07 及附近水冷壁有较多的焦渣。3 建 议 为了减轻和防止结渣,保证锅炉安全运行,提高 机组运行的经济性,建议从以下几方面着手:(1)适 当提高氧量 过 量空气 系 数 仅增 加,受 热 面 的 积灰、结 渣 趋 势减轻。首先,当 仅增加时,炉膛 出口烟温降低,降 低可减轻对流过热器和再热器积灰、结渣。其次,随 着过量 空气 系数 的增 加,炉膛 壁 面处 的烟 温 降低,同 时炉膛上的沉积物降低,炉内受热面结渣趋势减少。最后,仅过低易造成氧量不足,在炉内出现还原性气 氛,熔点较高的 F e 0,还原为熔点较低的 F e O,从而 使灰熔点大大降低,增加了结渣的可能性。因此,必 须送人足够的氧气。从煤燃烧基本理论来说,燃用 烟煤,炉 膛 出 口过 量 空 气 系 数 仅为 1 2,即氧 量 为 3 5。相 应地,5号炉 表盘参 数 处 的氧 量 约为 4 0左 右,对于燃用灰熔点较低的煤质,应适 当加大氧量。建议满负荷运行时的炉膛 出 口氧量(5号炉表盘参 数)适 当控制在 3 5 4 0。(2)控制合适的煤粉细度 煤粉粗时,火炬拖长,粗粉因惯性作用会直接冲 刷受热面。再则,粗煤粉燃烧温度比烟温高许多,熔 化比例高,冲墙后 容易 引起结渣。试验期间的煤粉 细度 R 9 0较 大,而 且 不 稳 定,建 议 通 过 调 整制 粉 系 统,控 制 R 9 0在 2 0 2 5 。(3)三 次风 的 问题 建议通过调整制粉系统,降低三次风速,将三次 风 的风速控 制在 5 05 5 m s 左 右。或 在 目前 情 况 下,注 意控制 单制 粉 系统 运 行 时 间,甲、乙制粉 系 统 可依 煤 质情况,定期 相互 切换运 行。(4)加强吹灰 建议将现在每天吹灰两次增加到 3 4次。(5)必要时采取降负荷运行。(6)适 当改变 目前 的调整 习惯 运 行 中讲 究 风 粉 的均 匀性,应 充 分利 用 风 粉在 线 系统 中的“风 速”的显 示 功 能。调 整 风 的均 匀 性 时,应以表盘显示的风速为依据,而不能以风门开度 为依据,尽量做到 同层 四个角 的出 口风速一致。关 于粉的均匀性,可能 以给粉机的转速为依据更为可 靠,目前风粉在 线系统 中的“煤粉浓 度”不应 为依 据,但 可作 为参 考。(7)煤质 建议 根据试验情况,建议实际燃煤(混合后)的空气 干躁基挥发份控制在 2 1 以内,低位发热量控制在 2 1 MJ k g以 内。(8)典 型运 行工况 建议 在神 华 煤 与大 堆煤 之 比在 2:1的情 况 下,建 议 配风 为:下 二 次 风 5 0 m s,中 上、下二 次 风 3 0 m s,上二 次风 5 0 m s,一次 风 3 5 m s,三 次风 5 5 m s,但 注意控 制 总的炉膛 出 口氧量 在 3 5 4 0。(上接 第 2 9页)实现 煤粉 的浓淡 分 离和 向火 面浓、背火 面淡 的分 布。3 改造效 果 在 5号 炉实 施 上 述 改造 后,进 行 了神 华 煤 与下 源煤分别按 1:1、2:1、3:1比例 的掺烧试验。从热态试验来看,将神华煤与下源煤之 比控制 在 2:1 之 内,锅 炉 能够较 好地 稳定运 行,锅 炉主要 运 行参数均到达设计值,炉内温度分布均匀,而且水平 烟道两侧的烟温偏差很小,排烟温度正常、减温水用 量等说明炉 内水冷壁及过热器 等基本没 有结 渣现 象,飞灰 可燃物 较低,锅 炉效 率基 本在 9 0 9 9 2 2 。神华 煤与 下 源煤 之 比在 3:1的情 况 下,短 期基本 能稳 定运行,但 三次 风 喷 口及 附近 水冷 壁 管 有结渣,加上试验时 间较短(大约一个值),炉膛温 度进一步上升,长期运行可能会造成大面积结渣。3 4 5号 炉燃 烧 器 改 造后,锅 炉对 燃 烧 神华 煤 的适 应 性明显 增强,提 高 了运行 的安 全性,并取得 了明显 的经济效益。针对三次风喷 口有部分结渣 的现象,建议 运行 中加强 对 三 次风 喷 口的 检查 和清 焦,并 进 一步调 整 制粉 系统,以降低 三次 风速及 带粉 量。参考 文献 1 陈刚 煤粉锅炉运行 中防止炉 内结渣 的措施 J 电 站系统工程,2 0 0 0,1 6(2):1 1 1 1 3 2 高正 阳,方立 军,周健等 混煤燃烧 特性 的热 重试验研 究 J 动力工程,2 0 0 2,2 2(3):1 7 6 41 7 6 7 3 陈春元,李杜 田 燃 料特性 判别 指数 的研究 J 动力 工程,1 9 9 3,1 3(2):9 1 5 4 于宏,于德庆,刘永江 电站燃 煤锅炉 防止炉膛结 渣 的探讨 J 锅炉制造,2 0 0 5,(5):2 5 2 7 5 马淑芬,赵宗林,白旭东 锅炉还原 性气氛结 渣特性 试 验研究 J 东北电力技术,2 0 0 5,(1 1):7 2 5 维普资讯 http:/
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