锅炉技术|四角切圆炉燃烧调整

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楼主 2019-05-14 13:56:40
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一、设备结构调整
1、切园直径
炉内四股气流的相互作用,不仅影响到气流偏斜程度,也影响到假想切圆直径。而切圆直径又影响着气流贴墙、结渣情况和燃烧稳定性。此外,还影响着汽温调节和炉膛容积中火焰的充满程度。当锅炉燃用的煤质变化较大时,切圆直径的调整十分重要。

当切圆直径较大时,上游邻角火焰向下游煤粉气流的根部靠近,煤粉的着火条件较好。这时炉内气流旋转强烈,气流扰动大,使后期燃烧阶段可燃物与空气流的混合加强,有利于煤粉的燃尽。切圆直径过大,也会带来下述的问题:
(1) 火焰容易贴墙,引起结渣;
(2) 着火过于靠近喷口,容易烧坏喷口;
(3) 火焰旋转强烈时,产生的旋转动量矩大,同时因为高温火焰的粘度很大,到达炉膛出处,残余旋转较大,这将使炉膛出口烟温分布不均匀程度加大,因而既容易引起较大的热偏差,也可能导致过热器结渣,还可能引起过热器超温。

在大容量锅炉上为了减轻气流的残余旋转和气流偏斜,假想切圆直径有减小的趋势,对于300MW锅炉切圆直径一般设计为~。同时,适当增加炉膛高度或采用燃烧器顶部消旋二次风(一次风和下部二次风正切圆布置,顶部二次风反切圆布置),对减弱气流的残余旋转,减轻炉膛出口的热偏差有一定的作用,但还不可能完全消除。

当然,切圆直径也不能过小,否则容易出现对角气流对撞,火焰推迟,四角火焰的“自点燃”作用减弱燃烧不稳定,燃烧不完全,炉膛出口烟温升高一系列不良现象,影响锅炉安全运行。
适当加大切园直径,可使上部邻角的火焰更靠近射流根部,对着火有利,炉膛充满度较好。


燃用挥发分较低劣质煤是,希望较大的切园直径,但切园直径过大,一次风煤粉气流可能偏转贴壁,火焰冲刷水冷壁引起结渣。燃用易着火易结渣和高挥发分煤种是,适当减小切园直径。大的切园直径炉内残余旋转保持炉膛出口甚至更远,对燃尽有利,但增大烟温偏差引起超温。

2、煤粉细度
煤粉越细,单位质量煤粉表面积越大,加热升温、挥发分析出着火和燃烧速度越快,着火越迅速,燃尽所需时间越短,飞灰可燃物含量越小,燃烧越彻底煤粉细度也不是越细越好,还要考虑综合经济性,选用经济细度。

二、运行调整

1、锅炉负荷
锅炉负荷降低,炉膛平均温度及燃烧器区域温度都要降低,着火变难。高挥发分煤,飞灰可燃物随负荷变化下,低挥发分煤,飞灰可燃物受负荷影响很大。

2、煤粉浓度
一次风中煤粉和空气质量比对着火稳定影响大。高的煤粉浓度不仅使得单位体积燃烧释放热量强调增大而且容积内辐射粒子数量增加,导致风粉气流黑度增大,可迅速吸收炉膛辐射热量,着火提前。随着煤粉浓度的增大,煤中挥发分析出后浓度增大,促进了可燃混合物的着火。对于劣质煤,需要较高的煤粉浓度。

3、一次风与二次风
在锅炉燃烧设备和煤质一定的条件下,一次风与二次风的调节就成为决定着火和燃尽过程的关键。一次风与二次风的工作参数用风量、风速和风温来表示。

a.一次风量

一次风量主要取决于煤质条件。当锅炉燃用的煤质确定时,一次风量对煤粉气流着火速度和着火稳定性的影响是主要的。一次风量愈大,煤粉气流加热至着火所需的热量就越多,即着火热愈多。这时,着火速度就愈慢,因而,距离燃烧器出口的着火位置延长,使火焰在炉内的总行程缩短,即燃料在炉内的有效燃烧时间减少,导致燃烧不完全。显然,这时炉膛出口烟温也会升高,不但可能使炉膛出口的受热面结渣,还会引起过热器或再热器超温等一系列问题,严重影响锅炉安全经济运行。对于不同的燃料,由于它们的着火特性的差别较大,所需的一次风量也就不同。应在保证煤粉管道不沉积煤粉的前提下,尽可能减小一次风量。对一次风量的要求: 满足煤粉中挥发分着火燃烧所需的氧量满足输送煤粉的需要如果同时满足这两个条件有矛盾,则应首先考虑输送煤粉的需要。

b.一次风速、风率

在燃烧器结构和燃用煤种一定时,确定了一次风量就等于确定了一次风速。一次风速不但决定着火燃烧的稳定性,而且还影响着一次风气流的刚度。在一定的总风量下,燃烧器保持适当的一次风出口风率、风速,是建立良好炉内工况和稳燃所必须的。

一次风速过高,会推迟着火,引起燃烧不稳定,甚至灭火。一次风率越大,为达到煤粉气流着火所需热量越大,达到着火所需时间越长。同时,煤粉浓度也随着一次风率的增大而降低,这对低挥发分或者难燃煤种是非常不利的。任何一种燃料着火后,当氧浓度和温度一定时,具有一定的火焰传播速度。当一次风速过高大于火焰传播速度时,就会吹灭火焰或者引起“脱火”。

一次风率过小,煤燃烧初期可能氧量不足,挥发分析出时不能完全燃烧,也会影响着火速度。一次风率原则上只要能满足挥发分的燃尽即可以。一次风速过低,对稳定燃烧和防止结渣也是不利的。原因在于:
(1) 煤粉气流刚性减弱,易弯曲变形,偏斜贴墙,切圆组织不好,扰动不强烈,燃烧缓慢;
(2) 煤粉气流的卷吸能力减弱,加热速度缓慢,着火延迟;
(3) 气流速度小于火焰传播速度时,可能发生“回火”现象,或因着火位置距离喷口太近,将喷口烧坏;
(4) 易发生空气、煤粉分层,甚至引起煤粉沉积、堵管现象;
(5) 引起一次风管内煤粉浓度分布不均,从而导致一次风射出喷口时,在喷口附近出现煤粉浓度分布不均的现象,这对燃烧也是十分不利的。

一次风速对燃烧器的出口烟气温度和气流偏转也有影响。一次风速过大,着火距离拖长,燃烧器出口附近烟温低,着火相对困难。一次风中较大煤粉颗粒可能因其动能大而穿越燃烧区不能燃尽,增大未完全燃烧损失。一次风速如果过低,一次风射流刚性小,很容易偏转和贴壁,且卷吸高温烟气的能力差对于着火性能好的煤种,着火太靠近燃烧器可能烧损燃烧器喷口。

四角布置燃烧器配风风速的推荐值
煤种       无烟煤        贫煤       烟煤        褐煤
一次风速m/s       20~25        20~30       25~35        25~40
二次风速m/s       40~55        45~55       40~60        40~60
三次风速m/s       50~60        55~60       35~45        35~45

c.一次风温
一次风温对煤粉气流的着火、燃烧速度影响较大。

提高一次风温,可以减少煤粉着火热,使着火位置提前。一次风温升高,提高炉内的温度水平,炉膛温度升高加快,煤粉着火提前。

运行实践表明,提高一次风温还能在低负荷时稳定燃烧。有的试验发现,当煤粉气流的初温从提高到时,着火热可降低60%左右。提高一次风气流的温度对煤粉着火十分有利。因此,提高热风温度是提高煤粉着火速度和着火稳定性的必要措施之一。根据煤质挥发分含量的大小,一次风温既应满足使煤粉尽快着火,稳定燃烧的要求,又应保证煤粉输送系统工作的安全性。一次风温超过煤粉输送的安全规定时,就可能发生爆炸或自燃。当然,一次风温太低对锅炉运行也不利。除了推迟着火,燃烧不稳定和燃烧效率降低之外,还会导致炉膛出口烟温升高,引起过热器超温或汽温升高。

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