低负荷熄灭技巧.doc

1 低负荷稳燃原理切向燃烧锅炉由于其煤种适应性广、稳燃性能好等特点,在我国电站锅炉中得到了广泛应用。这种燃烧方式基本上采用了直流煤粉燃烧器,所以本文将以直流煤粉燃烧为例讨论切向燃烧锅炉的低负荷稳燃问题。对于普通的直流燃烧器,一次风粉射流从一次风喷口射入炉膛后,只能靠从射流外侧卷吸炉内的高温烟气来提供着火供热,一次风粉混合物的火焰传播速度一般为1.5~6.0 m/s,而一次风粉输送速度却是20~30 m/s,因此在燃烧器喷嘴出口处稳定的着火只可能发生在一次风粉射流的边缘处,所以从理论上说,自由射流的外边界处速度梯度趋于零,几乎没有湍流扰动,传热传质的作用很差。此外射流离开喷口后向外扩张,煤粉颗粒因惯性作用集中在射流内侧,射流获得的热量必须首先加热外侧的空气,然后才能对煤粉加热,所以,普通单股直流燃烧器所形成射流的着火条件很差,它必须依靠上游邻角的火焰稳燃。当锅炉负荷降低时,炉温下降,为了维持必要的煤粉混合物输送速度,一次风中的煤粉浓度将大为降低;对于切向燃烧锅炉来说,二次风速度也要降低,炉膛中火球的转动强度也逐渐减弱,以至于不投油最低负荷运行时,火球不能自行稳定燃烧,因此每个煤粉喷嘴必须具有自稳燃能力,而不是单单依靠邻角燃烧器燃油火焰的助燃。以Qz表示煤粉气流达到着火温度所必须的着火热;以Qg表示外界提供给煤粉射流的着火供热,要使一次风煤粉气流着火,应保证稳燃指数e=Qg/Qz≥1,e值越大,则着火越稳定。由上式可见,煤粉气流若要稳燃,应从两个方面着手:一方面尽可能降低着火热;另一方面应加强着火供热。1.1 降低着火热着火热包括用于加热煤粉和一次风所需的热量,以及使煤粉中水分蒸发与过热所需的热量。下面讨论单喷口一次风煤粉气流着火热的影响因素。1.1.1 着火温度tz的影响 着火温度越低,所需的着火热越小,影响着火温度tz的因素主要包括以下3点。a. 燃料性质 燃料中的可燃基挥发分越高,着火温度越低。当燃料中灰分和水分增大时,发热量降低,在炉内还要消耗部分热量用来水分蒸发、过热及灰分的加热,致使燃料消耗量增大,着火温度升高,会使着火热显著增大。b. 煤粉细度 煤粉细度对着火温度的影响比较复杂,对于煤粉云团,其小颗粒团的热容量小,能迅速加热到着火温度,所以tz会降低。c. 煤粉质量浓度 理论和实践均证明,着火温度是随着煤粉质量浓度提高而降低,当然煤粉质量浓度也不是越高越好,因为过高的煤粉质量浓度还涉及到煤粉输送、燃烬等方面的问题。1.1.2 一次风量和风速的影响增加一次风量会使着火热增加,着火过程推迟。就组织燃烧而言,一次风量只需保证煤粉的挥发分燃烧即可,但是一次风量还应满足输送煤粉的需要。对于直吹式制粉系统,还要考虑制粉系统干燥出力及磨煤机中通风量的要求。1.1.3 风粉气流初温的影响提高一次风粉气流的初温t1可降低着火热,使着火点位置提前。1.1.4 燃煤量的影响通过改进燃烧器喷口结构,将燃煤量分成几股(一般为2股)来降低每股的着火热,保证其中的1股优先着火,然后再通过这一股燃烧所释放的热量来点燃另一股,浓淡煤粉燃烧器就是通过将煤粉气流分成浓淡2股,由于浓煤粉气流着火温度低,燃煤量只是总量的一部分,使其首先着火,然后再用它点燃淡煤粉气流。1.2 强化着火供热a. 建立稳定的高温热源为确保低负荷状态下锅炉稳定燃烧,电厂一般都装设一层或几层油枪,在锅炉燃烧不稳定时利用油燃烧释放的大量热量来建立稳定的着火热源。b. 提高回流热烟气的“质”和“量”点燃煤粉的着火热主要来源于热烟气的回流。为改善煤粉气流的着火条件,稳定着火,除增大烟气回流量外,通过提高回流烟气的温度水平,组织好链环内煤粉的早期燃烧,即提高着火供热的“质”。目前一般通过敷设卫燃带、一次风口集中布置、建立预燃室等办法提高回流烟气的温度水平。另外,注意到在切向燃烧锅炉中,一次风粉射流温度向火面比背火面一般高50~150℃,因此为提高燃烧器的稳燃能力,应充分利用向火面高质量的烟气回流。目前一般利用钝体、高速射流引射等办法加大回流量,形成高温、低速、热质交换强烈的回流区,增加煤粉气流与高温烟气的接触面积并延长颗粒在这一区域的停留时间,来提高回流烟气的“量”。 2 低负荷稳燃技术2.1 制粉系统方面的稳燃措施a. 加强燃煤的统筹调度和管理,尽量避免煤质的大幅度变化;b. 根据煤质特性、磨煤机型式、燃烧方式、炉膛结构和热负荷等因素,选择经济的煤粉细度;c. 提高一次风粉混合物温度。2.2 炉膛设计方面的稳燃措施a. 当燃用极难燃烧的劣质烟煤、贫煤或无烟煤时,可考虑采用W炉或U型火焰炉。b. 切向燃烧锅炉中,对于较难着火的贫煤和劣质烟煤,希望推迟一、二次风的混合,以保证在混合前一次风中的煤粉有较好的着火条件。为此,几个一次风口相对