水平浓淡风煤粉燃烧技术在1025th贫煤锅炉上的应用

水平浓淡风煤粉燃烧技术在1025t/h贫煤锅炉上的应用张泽秦裕琨2，吴少华2，李德金3，蒋英忠3（1.清华大学，北京100084；2.哈尔滨工业大学，黑龙江哈尔滨150001；3.青岛发电厂，山东青岛266031）水冷壁高温腐蚀问题提高其低负荷稳燃性能和降低NOx排放的要求采用摆动式水平浓淡风煤粉燃烧器对锅炉进行了技术改造。经改造后一年多的工程应用实践和多次性能试验，得到：①燃烧稳定性大幅度提高，在燃用Val= 12.21%，Aad=26.14%的贫煤时，可在50%负荷（ECR工况）下断油稳燃。②锅炉效率有较大提高，在240 -300MW负荷时的锅炉效率达92.9%.③锅炉炉膛原水冷壁高温腐蚀区域壁面2>2.0%，高温腐蚀可以得到控制。④锅炉NOx排放量在为国内燃用贫煤同类机组的最好水平。⑤运行一年，因为节煤。节油并解决了高温腐蚀问题为电厂带来的直接经济效益约2000万元。总的来说，该燃烧技术实现了针对低挥发煤种的高效。稳燃。低污染。防止结渣和防止高温腐蚀等综合效果给电厂带来了巨大的经济效益。
　　1前言水平浓淡风煤粉燃烧是哈尔滨工业大学在水平浓淡煤粉燃烧技术的基础上，为进一步提高其防水冷壁高温腐蚀、防结渣及低负荷稳燃性能，而研制开发的新型煤粉燃烧技术1.该燃烧器较好地实现了水平浓淡分离、单喷嘴分级燃烧，并通过对一次风射流刚性进行调节，实现了对燃烧区域两相流场特性的调节，较好地控制了该区域水冷壁附近的烟气燃烧器1该厂主蒸汽流量/th主蒸汽温度厂〔：541给水温度厂C 281再热器进/出口温度厂〔：322.9/541排烟温度厂C 141表2锅炉设计煤质特性项目符号数值x―更换水冷壁管处锅炉高温腐蚀区域图表4燃烧器改造前，燃烧器区域水冷壁壁面烟气成分测量结果负荷试验结果/（mgDm 3水平浓淡风煤粉燃烧技术原理bookmark3为水平浓淡风煤粉燃烧组织系统示意图。
　　该燃烧系统不仅在同一水平截面上煤粉射流分成浓淡两股，而且将浓一次风与淡一次风射流按一定的夹角a布置，使浓一次风逆向喷入炉膛；在淡煤粉射流的外侧1还有！股侧二次风射流/m成分。同时针对大型四角切圆煤粉燃烧锅炉的工程应用需要，开发了“摆动式水平浓淡风煤粉燃烧器”应用于青岛发电厂两台300MW贫煤锅炉的燃烧器的改造，实现了解决锅炉严重的水冷壁高温腐蚀问题、提高低负荷稳然性能、降低NOx排放的要求。
　　2锅炉简介青岛发电厂300MW机组1、2号炉是由上海锅炉厂设计制造的SG-1025/18.3M833型亚临界、一次中间再热、控制循环汽包炉。锅炉采用引进了ABB-E公司的亚临界机组设计规范，针对燃用低挥发份贫煤的特点，采用较小的炉膛截面尺寸（炉膛宽度为11970mm；深度为11 760mm）和较大的假想切圆直径（Y1580mm）炉膛断面热负荷为5.69MW/m2，容积热负荷为129.1kW/m3（BMCR工况）。锅炉主要设计参数见表1，锅炉设计燃用晋中贫煤，煤质资料见表2热风送粉，四角切圆燃烧，该燃烧器每角共布置喷嘴16层，其中一次风煤粉喷嘴四层，采用WR燃烧器设计，燃烧器设计参数见表3.表1锅炉主要设计参数年12月投运以来，由于在1996年下半年至今电厂入炉煤质中含硫量达2%远大于设计煤种的含硫量0.72%锅炉曾先后出现水冷壁严重的高温腐蚀、运行经济性差，无油助燃最低稳燃负荷相对过高等情况。燃烧器区域水冷壁高温腐蚀尤其严重，腐蚀速率约为2.更换燃烧器区域的水冷壁管达272根，腐蚀区域见，炉膛燃烧器区域水冷壁附近烟气成分测量结果见表4可见，该区域呈现很强的还原性气氛。在锅炉带满负荷运行时，该区域的还原性气氛更加强烈。当燃烧的煤质含硫量较高时，必然会导致该区域水冷壁高温腐蚀现象的发生，并在锅炉投运后，进行了工业性热态试验研究和性能考核试验。以上每个试验各进行了3次，分别为：试验1：2号炉改造完成初期（1998.10.12~13）q.试验2：1号炉改造完成初期（1999.4.16~19）71.试验3：2号炉改造完成且运行一年后（1999.9.17~23）。3次试验入炉煤质分析的平均值见表5.项目符号/单位试验1试验碳氢氧氮硫灰份水份挥发份高位发热量每次试验内容均包括燃烧器区域水冷壁壁面烟气成分测量、燃烧调整及锅炉效率试验、不投油低负荷稳燃试验。
　　4.1燃烧器区域水冷壁壁面烟气成分测量水平浓淡风煤粉燃烧器的结构设计EleeePu个烟气采样管在锅炉带约300tSWwm工况下bookmark4为了监测燃烧器区域水冷壁壁面附近的烟气气体成分，在炉膛4面墙的原高温腐蚀部位安装了9调整侧二次风风门开度及其它二次风风门的开度，改变燃烧的侧二次风配风状况，在每个试验工况下，分别对4面墙的各只烟气采样管采得的烟气进行化学分析，锅炉主要运行参数见表6表6试验期间锅炉运行主要参数项目试验1试验2试验3运行负荷B/M1W主汽流量D/（t/h）主汽压力Pgq/MIPa主汽出口温度Tgq/C再热汽出口压力Pzq/MIPa再热汽出口温度Tzq7.给水温度Tgs/C给水压力Pgf/MIPa汽包压力Pbq/MlPa省煤器出口氧量O2.sm/%空预器出口氧量O2ky/%排烟温度Tpy/C按不同的侧二次风与二次风风门开度之比入K试验1分2个工况，试验2分3个工况，根据试验1、2的结果，试验3在锅炉运行1年以后，针对原冷热态试验结果，选取了一种最佳风门开度比进行测量，测量仪器为德国Rosemount公司生产的NGA2000烟气成份分析仪，测量精度为±1.0%.试验结果见表7.在未进行燃烧器改造前，对相同工况、相同位置的壁面烟气成分进行测量，其结果为：2=0.0%CO=4.03%~6.78 %见表4.从表7中可见，当侧二次风与其它二次风风门开度之比V为冷态试验推荐值1.2时，已可以较好地保证壁面的烟气含氧量。总之，在采用“水平浓淡风煤粉燃烧器”进行燃烧器改造后，燃烧器区域水冷壁壁面附近的烟气气体成分与未进行燃烧器改造前相比发生了显著的变化。壁面烟气成分中的CO含量大大降低，平均壁面2含量达到2%以上，有效地防止了火焰的偏斜、未燃尽煤粉颗粒贴壁，保证了壁面附近的烟气成分均属氧化性气氛，使贴壁烟气不再呈现还原性气氛。经运行一年以后的停炉检测证明，该方法较好地防止了燃烧区域水冷壁高温腐蚀的发生。表7燃烧器改造后燃烧器区域水冷壁壁面烟气成分测量结果前墙南墙后墙北墙平均值4.8340926292.743284测点位置试验1壁面平均试验3试验壁面平均3）试验2试验注：表中数据为各测点数据平均值锅炉排烟中NOx含量测量和锅炉效率试验同步国内同等燃用贫煤锅炉的NOx排敞量。
　　4.2燃烧调整及锅炉热力性能试验根据水冷壁壁面烟气成分的测量试验结果，在3次试验中都选择了侧二次风与其它二次风风门开度之比为1. 2的燃烧工况，进行锅炉热力性能试验。
　　排烟温度、烟气取样及成份分析的测量采用网格法；飞灰取样也按网格法在空气预热器出口的4个烟道上，采用等速取样（共计16孔），大渣取样在炉底捞渣机出口进行，锅炉效率试验期间，取样间隔为1次/20mm，每次取样2kg.进行，测量结果折算到标准状态、干烟气、过量空气系数a=1.4（2=6.0%）、按N2计算的质量浓度。