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420 t/h锅炉燃烧系统运行状况比较与分析           
420 t/h锅炉燃烧系统运行状况比较与分析
作者:佚名 文章来源:不详 点击数: 更新时间:2008-9-24 10:18:47
黄磊1 郑世津1 鲁松林1 瞿建国2
1.江苏省电力试验研究所 南京 210029 2.射阳港发电厂 射阳 224346 1 设备概况
  近年来,我省相继投产了一些125 MW机组,锅炉均为上海锅炉厂生产的420 t/h超高压中间再热自然循环锅炉。
  射阳港电厂1、2号炉为SG-420/13.7-M421A型,天生港电厂10、11号和夏港电厂1、2号炉均为SG-420/13.7-M417A型。
  M417A型锅炉采用一次风集中布置方式,喷燃器排列顺序自下而上为:二、一、一、二、一、二、三、二。一、二、三次风均为同心同向,构成大小假想切圆,切圆直径分别为200mm和800 mm。天生港电厂2台锅炉最上两层二次风和主气流反向偏转17°,以消除
气流残余旋转。
  M421A型锅炉是在原M419A型的基础上改进而来,,其炉膛高度比M417A型炉膛高出约3 m。在燃烧器布置方式上,M421A型锅炉采用间隔布置,喷燃器排列顺序自下而上为:二、一、二、一、二、一、二、三、二,采用一、二次风同心反向流动方式,以消除炉膛出口气流余旋,其中第三层和第五层(自下而上)称为启转二次风,第九层为消旋二次风。各电厂燃烧器设计参数见表1。



2 煤质情况
  各厂设计煤质和实际燃用煤质(试验取样元素分析)见表2。


3 各台炉运行小指标和效率试验结果比较
3.1 
    根据表3中数据分析,每台锅炉各项经济小指标都存在着差异,夏港电厂两台锅炉飞灰含碳量比较低,分别为3.88%和4.48%,天生港电厂10、11号炉飞灰含碳量分别为8.17%和9.61%,射阳港的两台锅炉飞灰含碳量分别为9.42%和10.49%,在3个厂中最高。

  
3.2 
  由于全年的运行小指标统计值受到机组负荷变化、运行煤种变化等诸多因素的影响,可能会造成不可计算的偏差。为了更精确的比较,江苏省电力试验研究所于1996年11月至12月对射阳港电厂1号炉、天生港电厂11号炉、夏港电厂1号炉进行了性能试验和燃烧调整试验。夏港电厂1号炉虽未经详细的燃烧调整工作,飞灰可燃物含量仍是最小,射阳港电厂1号炉经过燃烧调整工作后,在最佳燃烧工况下,飞灰可燃物含量仍达6%左右。3台锅炉的效率试验结果见表4。

4 分析与比较
  这6台锅炉主要有M417A和M421A两种型式,它们在燃烧上共同之处是均采用四角切圆燃烧、热风送粉,配两套中间储仓式制粉系统。四角切圆直流燃烧器是依靠四角各股气流相互作用,形成一个自下而上的旋涡,通过一、二、三次风的合理布置,在炉内实现有组织的燃烧。


4.1 M417AM420A  
  M417A型锅炉燃烧器一、二次风同心、同向旋转,一次风率较大,一次风刚性良好,通过自身卷吸高温烟气,接受上游高温火炬的辐射,一次风温度不断升高直至着火。此时,一、二次风射流开始相交,着火区得到了氧气补充,加强了扰动和混合,使燃烧过程得以稳定和强化。
  从炉膛结构分析,M421A型锅炉对煤粉的燃尽是最为有利的。因为该炉炉膛高,煤粉停留时间长。但是从这几台锅炉实际运行情况分析并非如此。
  M421A型锅炉采用同心反向燃烧技术,其基本原理是:部分二次风射流沿着与一次风射流相反的方向射入炉膛,以此构成切向燃烧,称为启转二次风。一次风则沿着煤粉喷嘴轴线进入炉膛,在动量较强的启转二次风射流引射和冲击下,被带入二次风旋转的火球中。经这样的作用,一次风和二次风混合强烈,有助于煤粉完全燃烧。同时一次风被裹在炉膛中央,使得炉膛中央形成富燃料区域,而在水冷壁周围形成富氧量区域,这就大大减少了一次风冲刷水冷壁的可能性。在燃料燃烧的初级阶段,燃料和空气的分级混合也使NOx排放降低。此外,一、三次风与启转二次风布置方向相反,有助于减少锅炉水平烟道左右侧的烟温偏差。通过改变不同二次风喷嘴的风量比率,还可以调节切向燃烧的气流旋转强度和方向。
4.2 
4.2.1 射阳港电厂1号炉二次风率偏低很多。
  (1)系统的漏风往往比设计的大,由于设备、系统的种种原因,难以控制与克服。
  (2)制粉系统实际运行的通风量比设计值大,目前也暂时无法解决。
  (3)一次风系统设计有一次风机,任何风量上的不足都将直接影响到二次风压,造成二次风压降低很多。
  (4)二次风的用风量通过人为操作二次风门来调节,因此各层二次风的实际风量受人为因素影响较大,启转二次风率有随意性。

  (5)二次风出口风速比实际煤种所要求的风速低,因此二次风的刚性较弱。原设计的思路是靠中间两层启转二次风来带动炉内的整体切圆旋转方向,达到四角燃烧前期着火条件好,后期混合强烈的目的。实际情况炉内的配风与燃烧达不到这种效果。
4.2.2 从上、下两层一次风喷口局部看,它们受到两种不同方向二次风的引射,而一次风本身风率小,刚性差,因此不能形成有效的组合件射流,行程短,过快地衰减、混合,不利于一次风着火。此外,下层二次风也就无法托住下一次风,使炉渣含碳量居高不下。
4.2.3 摆动式燃烧器由于中层一次风不能摆动,在其它喷口摆动时,中层一次风射流易与上下气流交叉混合,破坏局部空气动力工况,影响了摆动式燃烧器使用效果。从该炉试验结果看,燃烧器水平时的燃烧效率明显高于摆动后的值。
5 结论
5.1 6台125 MW机组锅炉实际燃用煤质相差不大,由于采用不同燃烧方式,燃烧效果相差较大,经分析采用同心同向大小切圆这种传统的燃烧方式,能够较好地解决这6台锅炉的燃烧问题。
5.2 设计M421A型锅炉一、二次风同心反切,目的是消除炉膛出口两侧烟温偏差,但应将减少炉膛出口两侧烟温偏差与提高燃烧效率综合考虑;对于420 t/h炉而言,由于炉膛尺寸相对较小,炉膛出口气流残余旋转并不很大,烟温偏差问题也并不突出。如夏港电厂虽未采取措施,满负荷时炉膛出口两侧烟温差也仅为20~30℃。
5.3 如采用二次风反切,按理论计算炉膛出口的余旋动量矩很小(80 kg·m2·s2),无需再用二次风作消旋风。这样对炉内的主气流干扰就小了,有利燃烧效率的提高。

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