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6#锅炉燃烧器存在的问题及分析改造

[日期:2014-03-13] 来源:《氮肥信息》  作者:王松竹 等 [字体: ]

湖南宜化有限责任公司(原湖南省资江氮肥厂)热电分厂的6#锅炉由四川锅炉厂设计制造,型号为CG-75/3.82-M,是额定蒸发量为75 t/h的煤粉炉。该锅炉燃烧器是采用四角布置的双通道、大速差燃烧器,在较长时间的运行中锅炉炉膛内结焦严重,飞灰含炭量达40%以上,吨蒸汽煤耗高达290 kg。之后采用武汉锅炉厂的成套技术(设计、制造、安装)进行大修改造,燃烧器采用四角喷燃、直流式浓淡燃烧技术,但大修后,锅炉燃烧仍不稳定,吨蒸汽煤耗仍达260 kg。其主要原因分析如下。

1)设计一次风速过低(16 m/s)。为保证低挥发分粉煤的稳定着火,应采取较低的一次风速和一次风率(对固态排渣煤粉炉直流式燃烧器一次风速的推荐值一般为20~25 m/s)。但过小的一次风速会使一次风射流偏转加剧,且对于这种具有内钝体的燃烧器来说,一次风速太小,会降低钝体尾迹回流区的湍流热质交换能力。

2)一次风喷嘴内钝尺寸设计过小。这会使钝体尾迹回流区太小,中心回流区中气流温度较低,难形成“三高区”(在一次风喷口出口附近形成局部高温、高煤粉浓度、适当的氧浓度)特点的稳燃有利区。

3)侧二次风喷口与一次风喷口间距过小(仅为喷口壁厚度,约12 mm)。

4)燃烧器喷口炉膛断面设计不合理,不利于外回流区的形成,易造成左、右侧水冷壁管结焦,并有冲刷炉管的现象。

5)燃烧器采用两侧墙布置,致使切圆出现问题:左前、右后角两股射流的实际切圆比理论切圆大,而左后、右前角射流的实际切圆比理论切圆小。因此,旋转气流的旋转强度受到影响,扰动减弱,使燃烧后期混合减弱,不利于燃烬过程。

通过以上分析可知,应根据锅炉炉膛的结构来改造燃烧器的结构与布置。为确保燃烧火焰在炉膛内有较好的充满程度,减少气流在炉膛内的死滞区和旋涡区,避免火焰冲墙刷壁,避免结渣,同时保证改造后的燃烧器能较好地燃用本地无烟煤,20136月对6#锅炉进行了改造。

1)将一次风速提高至设计上限25 m/s,使钝体尾迹回流区的湍流热质交换能力得到改善,提高尾迹回流区煤粉的温度。

2)设计制作直立式、狭长型一次风喷口,一次风喷口高宽比增大至2,使煤粉射流截面的周界加大,从而增大煤粉射流与高温烟气间的接触面积,增强卷吸高温烟气的能力。 

3)设计三次风喷口下倾10°,这样既不会对主煤粉气流的燃烧造成明显影响,又可以压火,而且增加三次风气流在炉内逗留时间,有利于三次风中细煤粉的燃烬,减少飞灰可燃物(飞灰含炭量降低)。

4)设计上二次风喷口下倾5°,并适当增大上二次风喷口面积,使之能压住火焰。在分级配风方式中,上二次风所占百分比最高,是煤粉燃烧和燃烬的主要风源。

5)一次风喷嘴设计成渐缩型喷嘴,以避免煤粉沉积,使喷嘴内的气流可逐渐加速,均化喷口气流分布,提高一次风煤粉浓度。

6)改变理论假想切圆直径,布置成大小切圆方式,即2对对角燃烧器的射流分别与2个不同直径(Φ500 mm、Φ400 mm)的假想切圆相切,由此可以改变气流的偏斜,并可防止实际切圆的椭圆度过大。

7)采用稳燃技术。在一次风喷嘴内设V型钝体,张角60°,边宽比0.5,阻塞率为0。这样可使燃烧器达到稳燃效果,尤其对燃用低挥发分煤的切圆燃烧方式的稳燃有很大的作用。

8)改变燃烧器喷口截面结构,即改变左后、右前角2根水冷壁管在燃烧器区域的位置。

6#锅炉经过改造后运行至今,较好地解决了锅炉热效率低、低挥发分无烟煤不能稳定燃烧的问题;锅炉燃用本地无烟煤(热值为20900 kJ/kg),在额定负荷下运行,吨蒸汽煤耗200 kg,飞灰含炭量小于20%,为企业创造经济效益在80万元/a以上。

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