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75t/h煤粉锅炉燃烧器改造与节能
发布时间：2013-04-24 08:23 来源：未知
1、引言
某集团公司热力厂有多台额定蒸发量为75t／h，过热蒸汽压力3 .82MPa，过热温度450℃的中压煤粉锅炉，均是哈尔滨锅炉有限公司制造的早期产品，其主要任务是为生产提供蒸汽，部分用于发电。该煤粉锅炉前墙布置3只双蜗壳式燃烧器，两侧墙各布置一台马弗炉用于点火和助燃。长期以来由于实际使用的燃煤质量达不到设计所规定的要求，造成该型号锅炉长期存在炉膛与过热器结焦严重，过热器烟温和主汽温偏高，且运行时燃烧器出口有黑烟，着火滞后，炉膛气流冲刷严重，水冷壁严重磨损，燃烧不稳定，影响了锅炉出力（锅炉蒸发量长期在40～50t/h之间）。因此，对其进行分析改造，对提高锅炉燃烧的稳定性、经济性和安全性都有着重要的现实意义。通过综合分析论证，我们对其中一台锅炉实施了使用普华PW-I型煤粉燃烧器的改造。
富通新能源主要生产销售生物质锅炉，这种生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料。
2、改造分析与实施方案
通过对该锅炉进行综合热平衡测试与仿真优化研究，并结合生产实际进行充分论证分析，认为影响锅炉正常运行的主要原因是所使用的双蜗壳式旋流式燃烧器结构与布置与该型号锅炉不匹配。首先，该燃烧器在运行中火焰扩展度较大，难以调节，在燃烧器出口处，一、二次风旋流很强，粗颗粒煤粉容易被抛出空气区域，进入贫氧燃烧区，甚至旋至燃烧器附近壁面，从而产生炉膛结焦与水冷壁磨损。其次，在其前墙单线布置3只燃烧器，造成了火焰局部集中，燃烧器区域热负荷过高，使低熔点煤易在该域内熔化结焦，同时它们离侧墙较近，扩展的火焰容易造成冲墙结焦，燃烧高挥发分的煤时，火焰靠近喷嘴喷口区温度较高，火焰也较长。再者，马弗炉区域结焦严重，并且用马弗炉点火和助燃扰乱了炉内空气动力场，因此采用了以下实施方案：
(1)采用重油电子点火技术替代原有马弗炉点火装置，并增设锅炉风粉在线与火焰强度监测系统。
(2)用四台PW-I型煤粉燃烧器代替原有双蜗壳式燃烧器，在两侧墙采用对冲布置方式各布置两台燃烧器，并使燃烧器安装高度适当下移，以便适应实际燃煤挥发分较高的特点，降低火焰高度，使燃烧稳定，火焰集中，减轻锅炉结焦，降低炉膛出口烟温，减轻过热器结渣现象。
(3)作为配套措施，采用4根西219×10 -次风管送粉，由于锅炉制粉系统为钢球磨中储仓乏气送料，故使用4根∮219×6三次风管为制粉系统送风，同时为提高风压，保证燃烧器二次风在规定的设计风速内，进行了送风机更换选型。
普华PW-I型粉煤燃烧器的结构简图如图1所示。该型燃烧器的结构和运行特点如下：一次风携带煤粉，经蜗壳以旋流方式进入燃烧器内，三次风也经蜗壳进入，且产生的气流旋转方向与一次风相同。二次风分为两路：一路以直流方式进入燃烧坑道；另一路则分为三级由喷嘴分别送入一、三次风所形成的旋转煤粉气流中。三级喷嘴每级4只，均顺着气流旋转的切线方向交错布置，两路二次风均可通过风门进行调节。这样煤粉气流经多级旋转，其旋流强度不断增强，同时因风温逐级升高，可使煤粉得到良好预热，较好地改善了煤粉气流的着火条件，同时火焰刚性也得到了增强，有利于煤粉的燃尽，从而减少了结焦的可能性。此外，该型燃烧器还具有较好的调节性髓。
3、改造前后参数对比
从锅炉燃烧器改造前后的运行记录中，各取5组数据，对比如表1所示，表中还列出了同期未燃炭损失和锅炉热效率的实测结果。
锅炉改造前后所使用的实际煤质相同，其主要指标为：低位发热值为21900kj/kg，挥发分含量为23.9%，灰分含量为20.8%。
从表1中可见，在燃用相同煤种时，改造后燃烧效率、热效率和锅炉出力都有明显提高。经一年的运行证实，改造后虽然热风温度有所降低，但锅炉仍然能在额定参数为70～75t/h负荷下长期稳定运行，锅炉燃烧效率和热效率都保持在91%以上，过热器无超温现象，燃烧可控性好，结渣与结焦明显减轻，未发生危及锅炉正常运行的结焦现象。
4、燃烧区域动力场的测试分析
改用普华PW-I型燃烧器后，采用等温模化实验方法对该锅炉冷态动力场进行了试验测试，实验中遵循的主要原则是：气流运动状态进入模化区和边界条件相似。
此次燃烧器冷态动力场测试结果如图2所示，从测试结果可以看出：
(1)4台燃烧器回流区回流速度较高，由于4台燃烧器为两侧墙布置，每侧2台燃烧器旋向相反，单个燃烧器的回流区受相邻燃烧器的气流影响较小，与实验前的理论预测基本一致。
(2)燃烧器出口处气流的回流区深入燃烧器喷口内，与燃烧器的冷态空气动力场的喷出口段相吻合。
(3)各燃烧器的射出气流充满炉膛截面，各气流相互干扰小。
(4)炉膛贴壁处气流上升速度在0.5—1.5m／s之间，小于火焰开始冲刷炉墙一般气流速度2m/s，故有效防止了锅炉壁面结焦。
炉膛中间部位，燃烧器射出气流仍维持一定的速度，这对炉膛充满以及保证燃烧后期混合是有利的。
冷态空气动力场实验结果表明，更换PW-I型燃烧器并采用两侧墙对冲布置时，其燃烧器回流区基本理想，炉膛空气动力场分布比较均匀，充满度比较好，燃烧器出口气流没有冲墙现象，适于实际煤种燃烧。
5、结论
(1)按改造方案对该型号煤粉锅炉实施技术改造后，锅炉运行状态明显改善，锅炉出力和热效率有了较大的提高，大大降低了蒸汽成本，减少了燃煤消耗量，每年可节约燃煤成本130万元以上。
(2)采用4只普华PW-I型燃烧器沿两侧墙对冲布置方式，替代原设计的前墙布置3只双蜗壳燃烧器方式，明显改善了风煤混合状况，有利于稳定燃烧，并能提高炉膛内气流充满度，有效防止了水冷壁及过热器区域的结焦和积灰，这不仅有助于节能和提高热效率，而且提高了锅炉的运转率和减轻了工人的劳动强度，通过测算证实，该项技改年创经济效益在100万元以上。
(3)该项技术的成功实施，不仅保证了锅炉在额定负荷下长期安全、稳定、经济运行，而且为同类型锅炉的改造提供了成功的经验，为锅炉燃用贫煤提供了可能，也为国内同类型的锅炉改造提供了一种可行的途径。
