水平濃水煤粉鍋爐燃燒技術(shù)的應(yīng)用

1減少nox排放基準(zhǔn)六安變電站9號和10號槽（dg1025、18.2-4）是通道的自然流量損失，平衡通風(fēng)，固體排放，中儲結(jié)構(gòu)，1998年3月開始運營，基本穩(wěn)定。為了適應(yīng)頻繁調(diào)峰的需要,降低NOx的排放基準(zhǔn),分別在2000、2001年機組大修中,將五層一次風(fēng)口全部采用水平濃淡煤粉燃燒器。設(shè)計燃煤特性見表1。2燃料概括2.1燃燒噴口的組成水平濃淡煤粉燃燒器分濃縮器和噴口兩部分(如圖1)。濃縮器由五塊有一定傾角的耐磨陶瓷板組成,又稱百葉窗濃縮器。燃燒器噴口由三部分組成:從向火側(cè)到背火側(cè)依次為濃相噴口、淡相噴口和側(cè)二次風(fēng)噴口,三者均屬于狹長形噴口。濃相噴口由波形船體和四塊穩(wěn)燃齒組成,淡相噴口和側(cè)二次風(fēng)噴口中間均有橫隔板。濃相與淡相噴口之間有8°的偏離角。濃縮器和噴口之間為文丘里式氣流加速管。同時整個噴口與風(fēng)室之間上下各有14mm、左右各有9mm間隙,以形成周界風(fēng)。2.2燃燒相對較低的nox目前,控制鍋爐燃燒中NOx主要從三個途徑入手:改善燃燒、燃料脫氮和煙氣凈化。此燃燒器是綜合利用了上述方式。一次風(fēng)噴口向火側(cè)煤粉濃度比背火側(cè)煤粉濃度高6倍左右,在向火側(cè),相對氧氣量低;在背火側(cè),燃燒溫度相對較低。這樣,有效地抑制了NOx的生成量。同時該燃燒器淡相氣流、側(cè)二風(fēng)均偏離濃相氣流8°,一定意義上組織了二級燃燒。水平擺動二次風(fēng)噴口正常運行時,向增大切圓方向擺動15°,下層二次風(fēng)假想切圓由Φ700/500mm,改造為Φ1667.4/1468.6mm,即均偏離了燃燒區(qū),對整個燃燒區(qū)形成包圍狀態(tài),構(gòu)成了“外包風(fēng)”,組織二級燃燒,極大程度地抑制了NOx的生成。2.3高濃度燃燒,形成熱壓“三浚”區(qū)水平濃淡煤粉燃燒器節(jié)能性表現(xiàn)在三方面:低負荷不投油穩(wěn)燃性;縮短點火時間;燃盡性。充分發(fā)揮向火側(cè)著火優(yōu)勢,在向火側(cè)實現(xiàn)高濃度燃燒,創(chuàng)造了一個高濃度、高溫、高湍動度及低氧氣的環(huán)境,即“三高一低”區(qū),形成熱源豐富的著火基地。濃相煤粉著火后,為淡相煤粉提供了高溫?zé)嵩?淡相煤粉也迅速著火,最終形成了穩(wěn)定的燃燒火炬。該燃燒器濃相噴口內(nèi)的波形船體形成燃燒“三高區(qū)”,增加了一次風(fēng)與回流高溫?zé)煔獾慕佑|面積;四塊穩(wěn)燃齒,每個齒附近均有一個小小的旋渦與回流。這些均有利于點火、穩(wěn)燃和燃盡。3改造3.1次風(fēng)噴口基礎(chǔ)改造五層一次風(fēng)全部更換為百葉窗式水平濃淡煤粉燃燒器,噴口可上下擺動±18°;二次風(fēng)BC、CC、EX層更換為水平擺動剛性風(fēng)噴口,可向增大切圓方向水平擺動0°～20°;對AA層二次風(fēng)噴口進行了改造,將其豎隔板向增大切圓方向轉(zhuǎn)動3°。燃燒器改造主要技術(shù)要求:假想切圓精確;燃燒器同層標(biāo)高一致,保證濃縮器水平;噴口上下或左右擺動角度準(zhǔn)確;噴口與風(fēng)室間隙符合技術(shù)指標(biāo)。3.2火炬彎頭的回收煤粉氣流因離心分離作用,必然沖刷彎頭進口的內(nèi)側(cè)和彎頭出口的外側(cè),相對部位則受保護。將彎頭旋轉(zhuǎn)180°安裝后,沖刷面將是彎頭原進口的外側(cè)和彎頭出口的內(nèi)側(cè),已沖刷部位受到保護,這樣,起到“以舊代新”的效果。彎頭材料為優(yōu)質(zhì)耐磨Mn鋼,價格較貴,單價:7元/kg,彎頭總重約20t,這樣節(jié)約費用約14萬元。規(guī)程要求,與燃燒器連接的直管段長不小于10～15d(d:管直徑),以均勻煤粉濃度,該爐D層燃燒器直管段長僅為4～5d。借鑒美國CE公司燃燒器中的“反射擋板”原理,在彎頭出口外側(cè)焊接均流塊(200mm×30mm×20mm),對均勻濃相、淡相噴口內(nèi)的煤粉濃度有一定效果,有利于燃燒、燃盡。3.3區(qū)域化后0.由煤質(zhì)和爐型情況,將該爐假想切圓設(shè)計為直徑較小的雙切圓布置,即1號和3號角:Ф700mm;2號和4號角:Ф500mm。水平濃淡煤粉燃燒器脫氮、穩(wěn)燃機理上比較適合較大的假想切圓,同時,每層一次風(fēng)噴口均設(shè)置了側(cè)二次風(fēng),完全可以避免煤粉沖刷爐墻而結(jié)焦現(xiàn)象,于是,2號和4號角假想切圓直徑由Ф500mm增大為Ф700mm。3.4燃油壓力大,爆破,被停爐9號爐因油槍噴口結(jié)焦事故停爐兩次。焦渣堵塞油槍噴口,導(dǎo)致油槍金屬軟管內(nèi)壓力過高而爆破,燃油壓力遠大于油槍冷卻風(fēng)壓力,油槍冷卻風(fēng)來自一次風(fēng)機出口,則燃油進入兩側(cè)一次風(fēng)機內(nèi),被迫停爐。為避免燃燒器噴口附近出現(xiàn)還原氣氛(結(jié)焦原因),在改造后的動力場試驗及燃燒調(diào)整中,加強了油燃燒器的送風(fēng),到目前為止,無同類事故發(fā)生。4燃燒調(diào)整4.1燃燒調(diào)整試驗改變一次風(fēng)速、二次風(fēng)的配風(fēng)方式,調(diào)整二次風(fēng)的水平擺角。通過原煤、煤粉、大渣、飛灰和煙氣成分的取樣分析,排煙溫度、爐膛溫度、熱風(fēng)溫度及蒸汽溫度壓力流量和給水溫度流量的測量分析,分別在300MW、240MW、180MW、150MW、120MW五種工況下,進行了燃燒調(diào)整試驗。4.2飛灰可燃物含量的影響隨著出口氧量的增加,NOx排放量隨著增加,而飛灰可燃物的含量逐漸減少。因此,考慮經(jīng)濟性和NOx排放量,應(yīng)該將爐膛出口氧量控制在3%以上。4.3次風(fēng)壓對飛灰可燃物含量的影響為分析一次風(fēng)速對燃燒的經(jīng)濟性和NOx排放量的影響,進行了兩個不同一次風(fēng)速下的對比試驗,一次風(fēng)壓在4.4MPa時飛灰可燃物的含量較小,NOx排放量隨著一次風(fēng)壓的變化不明顯,一次風(fēng)壓應(yīng)保持在4.3～4.4MPa之間。4.4飛灰可燃物排放情況在對塔配風(fēng)、倒塔配風(fēng)和均等配風(fēng)三個工況的對比試驗中,在均等配風(fēng)方式下鍋爐燃燒經(jīng)濟性最好,對塔配風(fēng)下鍋爐的飛灰可燃物的含量明顯偏高;從再熱汽溫的變化情況看,均等配風(fēng)方式下再熱汽溫最差,在518℃,而對塔配風(fēng)方式最好,能達540℃,甚至更高;均等配風(fēng)下的NOx排放量要比對塔配風(fēng)下的NOx排放量高出10%左右,由于對塔配在一定程度上實現(xiàn)了分級送風(fēng),對降低NOx排放量起一定作用。綜合上述各項,應(yīng)采用對塔配風(fēng)方式運行。4.5低nox排放量二次風(fēng)噴口水平擺角直接影響著二次風(fēng)和煤粉氣流的混合時機。角度越大,二次風(fēng)混入越晚,這將有利于降低NOx排放量,但不能無限度地增加,否則將影響爐內(nèi)空氣動力場的合理組織。試驗數(shù)據(jù)表明,當(dāng)二次風(fēng)噴口水平擺角在18°時,NOx排放量最小,在試驗條件下可以達到490mg/m3;在二次風(fēng)噴口水平擺角在14°時,飛灰含碳量最低,在18°時略有升高。因此二次風(fēng)噴口水平擺角應(yīng)鎖定在18°位置。4.6投運16只火嘴的影響在300MW負荷下分別進行了全部20只火嘴、18只火嘴及16只(停運E層)的對比試驗,試驗表明,當(dāng)投運的火嘴數(shù)量減少時,為了維持相同的鍋爐負荷,其它各層的一次風(fēng)煤粉濃度要相應(yīng)增加,這將有利于減少NOx排放量,但過高的煤粉濃度對燃燒的經(jīng)濟性產(chǎn)生負作用;當(dāng)投運16只火嘴運行時,飛灰可燃物的含量要低于投運18和20只火嘴的情況。可見投運所有20只火嘴并不是最好的運行方式,根據(jù)試驗數(shù)據(jù),在煤質(zhì)發(fā)熱量不低的情況下,應(yīng)采用16只火嘴運行。另外,制粉系統(tǒng)組合方式、側(cè)二次風(fēng)量對NOx排放量和飛灰可燃物含量有影響。5經(jīng)濟及調(diào)節(jié)性從一年多的運行情況看,