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锅炉燃烧调整目的、任务和措施一、燃烧调整的目的和任务锅炉燃烧工况的好坏,不但直接影响锅炉本身的运行工况和 参数变化,而且对整个机组运行的安全、经济均将有着极大的影 响,因此无论正常运行或是启停过程,均应合理组织燃烧,以确 保燃烧工况稳定、良好。锅炉燃烧调整的任务是:1、保证锅炉参数稳定在规定范围并产生足够数量的合格蒸 汽以满足外界负荷的需要;2、保证锅炉运行安全可靠;3、尽量减少不完全燃烧损失,以提高锅炉运行的经济性;4、使NOxSOx及锅炉各项排放指标控制在允许范围内。燃烧工况稳定、良好,是保证锅炉安全可靠运行的必要条件。 燃烧过程不稳定不但将引起蒸汽参数发生波动,而且还将引起未 燃烬可燃物在尾部受热面的沉积,以致给尾部烟道带来再燃烧的 威胁。炉膛温度过低不但影响燃料的着火和正常燃烧,还容易造 成炉膛熄火。炉膛温度过高、燃烧室内火焰充满程度差或火焰中 心偏斜等,将引起水冷壁局部结渣,或由于热负荷分布不均匀而 使水冷壁和过热器、再热器等受热面的热偏差增大,严重时甚至 造成局部管壁超温或过热器爆管事故。燃烧工况的稳定和良好是提高机组运行经济性的可靠保证。 只有燃烧稳定了,才能确保锅炉其它运行工况的稳定;只有锅炉 运行工况稳定了,才能保持蒸汽的高参数运行。此外,锅炉燃烧 工况的稳定、良好,是采用低氧燃烧的先决条件,采用低氧燃烧, 对降低排烟热损失、提高锅炉热效率,减少 NOx和SOx的生成都 是极为有效的。提高燃烧的经济性,就要求保持合理的风、粉配合,一、二 次风配比,送、吸风配合和保持适当高的炉膛温度。合理的风、 粉配合就是要保持炉膛内最佳的过剩空气系数;合理的一、二次 风配比就是要保证着火迅速,燃烧完全;合理的送、吸风配合就 是要保持适当的炉膛负压。无论在稳定工况或变工况下运行时, 只要这些配合、比例调节得当,就可以减少燃烧损失,提高锅炉 效率。对于现代火力发电机组,锅炉效率每提高1%,整个机组效率将提高约0.30.4%,标准煤耗可下降34g/(kWh)。要达到上述目的,在运行操作时应注意保持适当的燃烧器一、二次风配比,即保持适当的一、二次风的出口速度和风率, 以建立正常的空气动力场,使风粉均匀混合,保证燃烧良好着火 和稳定燃烧。此外,还应优化燃烧器的组合方式和进行各燃烧器 负荷的合理分配,加强锅炉风量、燃料量和煤粉细度等的调节, 使锅炉始终保持安全经济的状态运行。锅炉运行中经常碰到的燃烧工况变动是负荷或燃料品质的改变, 当发生上述变动时,必须及时调节送人炉膛的燃料量和空气量, 使燃烧工况得到相应的加强或减弱。在高负荷运行时,由于炉膛温度高,煤粉着火和风煤混合条 件均较好,燃烧一般比较稳定。为了提高锅炉效率,可根据煤质 等具体情况,适当降低过剩空气系数运行。过剩空气系数减小, 排烟热损失必然降低,而且由于炉膛温度提高并降低了烟速,煤 粉在炉膛内停留的时间相对延长。只要过剩空气控制适当,不完 全燃烧损失并不会增加,锅炉效率便可得到提高。低负荷时,由 于燃烧减弱,投入的煤粉燃烧器可能减少,炉膛温度和热风温度 均较低,火焰充满程度差,为了减少不完全燃烧损失,锅炉风量 又往往偏大,使燃烧稳定性、经济性都下降。因此,低负荷时, 在风量满足要求的情况下,应适当降低一次风风速使着火点推前, 并适当降低二次风的风速,以增强高温烟气的回流,以利于燃料 的着火和燃烧;尽量采用多火嘴、少燃料、燃烧器对称投入均匀 分布的方式,以利于火焰问的相互引燃和改善炉膛火焰的充满程 度;在燃用低挥发分的煤种时应采用集中火嘴增加煤粉浓度的方 式,使炉膛热负荷集中,以利于燃料的点燃。二、影响燃烧的因素和强化燃烧的措施1、影响燃烧的因素1)燃料品质的影响锅炉燃烧设备是按设计煤种设计的,煤质和特性不同,燃烧 器的结构特性也就不同。因此,火温度升高,着火热就增大,因 而燃用挥发分低的煤种时着火就困难,达到着火所需时间就较长, 着火距离就较远。在相同的风粉比条件下,挥发分降低,煤粉火 炬中火焰传播的速度将显著降低,从而使火焰扩展条件变差,着 火速度减慢,燃烧稳定性降低。对于挥发分很低的无烟煤而言, 含氧量较高时较容易着火。此外,挥发分的含量对煤粉的燃烬也 有直接的影响。通常燃煤的挥发分含量越高,越容易着火,燃烧 过程越稳定,不完全燃烧损失也就越小。灰分过高的煤着火速度慢,燃烧稳定性差,而且燃烧时由 于灰分容易隔绝可燃质与氧化剂的接触,因而多灰分的煤燃烬性 能也较差。煤的灰分越高,加热灰分造成的热量时,不但影响燃 烧器的安全运行,而且还将对炉内燃烧工况产生直接的影响。水分对燃烧过程的影响主要表现在水分多的煤引燃着火困难,且会延长燃烧过程,降低燃烧室温度,增加不完全燃烧及排 烟热损失。因为煤燃烧时,水分蒸发需要吸收热量,使煤的实际 发热量降低、燃烧温度下降。此外,煤的水分过高时还将影响煤 粉细度及磨煤机的出力,并将造成制粉系统的堵煤或堵粉,严重 时甚至引起燃烧异常等故障情况。2)煤粉细度的影响煤粉越细,表面积越大,在其它条件相同的情况下,加热时 温升越快,挥发分的析出、着火及化学反应速度也就越快,因而 越容易着火。煤粉细度越细。所需燃烧时间越短,燃烧也就越完 全。3)一次风的风量、风速、风温的影响正常运行中,减少风粉混合物中一次风的数量,一方面相当 于提高煤粉的浓度,将使煤粉的着火热降低;另一方面在同样高 温烟气量的回流下,可使煤粉达到更高的温度,因而可加速着火 过程,对煤粉的着火和燃烧有利。但一次风量过低,则往往会由 于着火初期得不到足够的氧气,使反应速度反而减慢而不利于着 火扩展。一次风量应以能满足挥发分的燃烧为原则。一次风速过高,将降低煤粉气流的加热程度,使着火点推迟, 容易引起燃烧不稳,且煤粉燃烧也不易完全;特别是降低负荷时, 由于炉内温度较低,甚至有可能产生火焰中断或熄火,此时,应 设法降低一次风速。但一次风速过低会造成一次风管堵塞,而且 着火点过于靠前,还可能烧坏喷燃器。一次风温越高,煤粉气流 达到着火点所需热量就越少,着火速度就越快。但一次风温过高, 对于燃用高挥发分的煤种时,往往会由于着点离燃烧器喷口过近 而造成结渣或烧坏喷燃器。反之,一次风温过低,则会使煤粉的 着火点推迟,对着火不利。4)燃烧器特性的影响对于同一台锅炉而言,燃烧器出口截面越大,混合物着火结 束离开喷口距离就越远,即火焰相应拉长。小尺寸燃烧器能增加 煤粉气流点燃的表面积,使着火速度加快,着火距离缩短,一方 面将使膛出口温度不致过高,另一方面又能燃烧完全。直流燃烧 器着火区的吸热面积虽较小,但由于能得到炉膛中温度较高烟气 的混入和加热,因而在着火条件上还是比较好的。直流燃烧器组织切圆燃烧时后期煤粉与空气的混合较充分, 而且可根据不同燃料对二次风混入时间的要求,进行结构和布置 特性上的设计,以改善燃烬程度。旋流燃烧器着火区的吸热面积 大,着火条件好,能独立着火燃烧,特别是在大型锅炉上采用时 可有效地解决炉膛出口烟气的偏斜问题,但对煤种的适应性较差。5)锅炉负荷的影响锅炉负荷降低时,炉膛平均温度降低,燃烧器区域的温度也 要相应降低,对煤粉气流的着火不利。当锅炉负荷降低到一定值 时,为了稳定炉火,必须投用油枪进行助燃。无助燃油枪时煤粉 能稳定着火和燃烧的锅炉允许最低负荷,与锅炉本身的特性、所 燃用的煤种和燃烧器的型式等有关。燃用低挥发分煤种或劣质烟 煤时,其最低负荷值便要升高;燃用优质烟煤时,其值便可降低。 锅炉全烧煤时的允许最低负荷,应通过燃烧试验来确定。6)过膛空气系数的影响炉膛过剩空气系数过大,将使炉膛温度降低,对着火和燃烧 都不利,而且还将造成锅炉排烟热损失的增加。过剩空气系数过 小时,又将造成缺氧燃烧,使燃烧不完全。7)一次风与二次风配合的影响一、二次风的混合特性也是影响着火和燃烧的重要因素。二 次风在煤粉着火以前过早地混合,对着火是不利的。因为这种过 早的混合等于增加了一次风量,将使煤粉气流加热到着火温度的 时间延长,着火点推迟。如果二次风过迟混人,又会使着火后的 燃烧缺氧。故二次风的送人应与火焰根部有一定的距离,使煤粉 气流先着火,当燃烧过程发展到迫切需要氧气时,再与二次风混8) 燃烧时间的影响燃烧时间对煤粉燃烧完全程度影响很大。燃烧时间的长短主 要决定于炉膛容积的大小,一般来说,容积越大,则煤粉在炉膛 中流动时间越长,此外,燃烧时间的长短还与火焰充满程度有关, 火焰充满程度差,就等于缩小了炉膛容积,使煤粉颗粒在炉膛中 停留的时间变短。燃用低挥发分的煤种时,一般应适当加大炉膛 容积,以延长燃烧时间。此外,炭粒的燃烬,占了燃烧过程的大 部分时间和空间,因此尽量缩短着火阶段,可以增加燃烬阶段的 时间和空间,将有利于炭粒的燃烬。2、良好燃烧的必要条件综上所述,影响燃烧的因素很多,而好的燃烧,必须具备以 下条件:(1) 供给完全燃烧所必须的空气量;(2) 维持适当高的炉膛温度;(3) 空气与燃料具有良好的混合;(4) 有足够的燃烧时间。3、强化煤粉燃烧的措施根据影响着火和燃烧因素的分析,强化煤粉燃烧,一般可采 取如下措施:(1) 提高热风温度;(2) 保持合适的空气量,根据煤种,控制合理的一次风量;(3) 选择适当的气流速度,以保证适当的着火点位置;(4) 根据燃烧过程的发展,及时送入二次风,既不使燃烧缺 氧,又不降低火焰温度;(5) 保持着火区的高温,加强气流中高温烟气的卷吸:(6) 选择适当的煤粉细度;(7) 维持远离燃烧器的火炬尾部具有足够高的温度,以增强 燃烬阶段的燃烧程度。三、煤粉细度的确定煤粉细度不但影响煤粉的着火和燃烧条件,而且对燃烧的经 济性也将产生直接的影响。煤粉越细,燃烧越快越完全,不完全 燃烧损失越低。燃烧细的煤粉时还可降低炉膛过剩空气系数,使 排烟热损失减少。但磨制细的煤粉需要消耗较多的电能和制粉设 备的金属;反之煤粉越粗,则制粉设备的电耗及金属损耗可越少, 但不完全燃烧就要增大。适当的煤粉细度可使排烟热损失和机械 不完全燃烧损失(12+q4)以及制粉设备的电耗和金属消耗(即设 备磨损)的总和为最小。总损失最小时的煤粉细度,称为煤粉的“经 济细度”。影响煤粉经济细度的因素有:煤种特性、制粉系统特性、燃 烧设备的型式和完善程度以及运行工况等。煤中挥发分的含量是决定煤粉经济细度的主要因素。当锅炉 燃煤的挥发分含量较多时,由于相对容易燃烧,故煤粉可以适当 粗一些。当煤中含有较多的灰分时,由于灰分会阻碍燃烧,此时 就要求煤粉能适当细一些。当制粉设备磨制出的煤粉均匀性较好时,由于煤粉中粗粉含 量相对较少,因而煤粉便可适当粗一些,即煤粉的经济细度可相 对变粗。对于既定的锅炉设备和燃用煤种,其煤粉经济细度可通过试 验来确定。四、不同煤种的燃烧调整原则1、无烟煤无烟煤是挥发分最低的煤种,它的可燃基挥发分在10%以下,而固定碳较高,因此不易着火和燃烬。在燃烧无烟煤时,为 保证着火,必须保持较高的炉膛温度,一次风量、一次风速应低 些,这样对着火有利。但一次风速不能过低,否则气流刚性差、 卷吸力量小,严重时反而不利于着火和燃烧,同时还有可能造成 一次风管内气粉分离甚至堵塞。二次风速应高些,二次风速较高 能有利于穿透,使空气与煤粉充分混合,并能避免二次风过早混 入一次风,影响着火。各组二次风门开度可采用倒宝塔形,即上 二次风开大、中二次风较小、下层二次风门开度最小。这是因为 在燃烧器区,随烟气向上运动,烟速逐渐增加,易使上二次风射 流上翘,开大上二次风,且提高上二次风风速,对混合有利。下 二次风关小,以提高炉膛下部温度,对着火引燃有利,但风速应 以能托住煤粉为原则。此外,煤粉细度应适当控制行细些,一般 R90可在8%一 10%,并应提高磨煤机出口温度,这样对着火和 燃烧有利。贫煤的挥发分含量为10
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