鄭州達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)的改進(jìn)
安陽(yáng)電廠5號(hào)爐配風(fēng)扇磨煤機(jī)，燃用貧煤。由于風(fēng)扇磨對(duì)貧煤不適應(yīng)，長(zhǎng)期以來(lái)存在著燃燒不穩(wěn)、經(jīng)常滅火放炮、耗用燃油多的問(wèn)題．對(duì)生物質(zhì)燃燒機(jī)做了改進(jìn)后，不僅燃燒穩(wěn)定，提高了鍋爐運(yùn)行的安全性，而且收到了節(jié)約燃油和廠用電，多發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效果。
一、設(shè)備簡(jiǎn)況與改前情況
該爐系武漢鍋爐廠制造的次高壓爐，額定蒸發(fā)量230tlh，過(guò)熱蒸汽壓力70kg/cm2，過(guò)熱蒸汽溫度485℃，鍋爐設(shè)計(jì)效率為90.8%。爐膛寬度和深度分別為8m和7.36m，爐膛容積為1009ms，容積熱負(fù)荷為149×10 3 kcailm3.h。爐膛四角各安裝一組直流生物質(zhì)燃燒機(jī)，每組生物質(zhì)燃燒機(jī)由4個(gè)一次風(fēng)口和4個(gè)二次風(fēng)口組成。4臺(tái)中1600×600型風(fēng)扇磨分別向爐膛四角同一層一次風(fēng)口供粉。生物質(zhì)燃燒機(jī)的布置見(jiàn)圖1。
按設(shè)計(jì)，3臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行1臺(tái)備用，但實(shí)際上經(jīng)常要4臺(tái)同時(shí)運(yùn)行。在運(yùn)行中如遇堵煤，鍋爐就容易滅火，有一年滅火達(dá)13次。
風(fēng)扇磨的轉(zhuǎn)子是容易被磨損的部件，一般每使用1000小時(shí)左右就得更換．當(dāng)鍋爐運(yùn)行中停一臺(tái)磨檢修或處理缺陷時(shí)，就得投油助燃。因此，每年都要消耗犬量燃油。為節(jié)省燃油，曾采用集中換轉(zhuǎn)子的辦法，即每運(yùn)行1000小時(shí)左右就停爐以更換各臺(tái)磨煤機(jī)的轉(zhuǎn)子。但這并不能節(jié)省鍋爐運(yùn)行時(shí)臨時(shí)消除制粉系統(tǒng)缺陷的助燃用油。同時(shí)鍋爐頻繁啟停，不僅增加了機(jī)組啟停的用油量，而且影響了機(jī)組的年度發(fā)電量．
二、生物質(zhì)燃燒機(jī)的改進(jìn)方案
1．燃燃不穩(wěn)的原因
經(jīng)過(guò)對(duì)該爐運(yùn)行情況分析和試驗(yàn)，認(rèn)為下面兩個(gè)問(wèn)題都可能造成燃燒不穩(wěn)：
(1)風(fēng)扇磨對(duì)實(shí)際燃用的煤種不適應(yīng)一般來(lái)說(shuō)，風(fēng)扇磨適宜于磨制煙煤、褐煤，對(duì)貧煤是不適應(yīng)的。該爐燃用貧煤，采用風(fēng)扇磨直吹式制粉系統(tǒng)。由于磨煤機(jī)通風(fēng)量的要求，使鍋爐的一次風(fēng)率較大，設(shè)計(jì)為25%，實(shí)際約35%。此外，一次風(fēng)溫度低，煤粉粗，這些因素對(duì)貧煤的穩(wěn)燃都是不利的。
( 2)生物質(zhì)燃燒機(jī)與制粉系統(tǒng)不匹配 該爐原設(shè)計(jì)生物質(zhì)燃燒機(jī)的一、二次風(fēng)口是間隔布置。在采用鋼球磨中間貯倉(cāng)式制粉系統(tǒng)時(shí)，由于對(duì)一次風(fēng)速、一次風(fēng)率和煤粉細(xì)度都可以控制在合適的范圍內(nèi)，這樣布置的生物質(zhì)燃燒機(jī)可以很好地燃燒貧煤。但對(duì)于風(fēng)扇磨直吹式制粉系統(tǒng)，由于上述原因，煤粉燃燒已很困難，再加上相鄰的一次風(fēng)口所噴射的氣流被溫度較低（相對(duì)于爐膛煙氣）的二次風(fēng)隔開，因而煤粉更難以穩(wěn)定地燃燒。
顯然，如能很好地解決其中一個(gè)問(wèn)題，燃燒情況就會(huì)有明顯的好轉(zhuǎn)。從實(shí)際情況出發(fā)，只得從改進(jìn)生物質(zhì)燃燒機(jī)人手，使之與制粉系統(tǒng)相適應(yīng)。
2．生物質(zhì)燃燒機(jī)的改進(jìn)方案
要使燃燒穩(wěn)定，就要有一個(gè)煤粉濃度和溫度都高的燃燒區(qū)域。將生物質(zhì)燃燒機(jī)各一次風(fēng)口集中布置，使煤粉氣流先在較小的范圍內(nèi)燃燒，這不僅能得到符合要求的燃燒區(qū)域，而且一次風(fēng)口的各股火焰可以相互依賴，加強(qiáng)整個(gè)火焰的剛度，增強(qiáng)對(duì)爐內(nèi)高溫?zé)煔獾木砦芰?。因此一次風(fēng)口集中作為改進(jìn)生物質(zhì)燃燒機(jī)的原則。
設(shè)計(jì)生物質(zhì)燃燒機(jī)時(shí)一般用到生物質(zhì)燃燒機(jī)壁面熱負(fù)荷這個(gè)指標(biāo)，但它只能反映出組成生物質(zhì)燃燒機(jī)的各風(fēng)口集中的程度而不能表達(dá)一次風(fēng)口的集中性。為此，我們假定鍋爐燃料的熱量全部在爐膛的一次風(fēng)口區(qū)域內(nèi)釋放，并把該區(qū)域單位爐壁上的熱強(qiáng)度稱為一次風(fēng)口壁面熱負(fù)荷。顯然，該熱負(fù)荷在概念上是與生物質(zhì)燃燒機(jī)壁面熱負(fù)荷相似的，不同的是，前者與一次風(fēng)口區(qū)域的高度有關(guān)，而不是象后者那樣取決于生物質(zhì)燃燒機(jī)的高度．
對(duì)于一寵的爐膛和燃燒器，如燃燒器總高度不變而僅改變一次風(fēng)口布置的位置，那么在同一燃燒器壁面熱負(fù)荷下有不同的一次風(fēng)口壁面熱負(fù)荷。從上式可見(jiàn)，如果各一次風(fēng)口靠得很近(h值小)，則一次風(fēng)口壁面熱負(fù)荷大；反之，則一次風(fēng)口壁面熱負(fù)荷小。因此，一次風(fēng)口壁面熱負(fù)荷能反映出一次風(fēng)口集中的程度。
為求得一次風(fēng)口壁面熱負(fù)荷的合理數(shù)值，對(duì)該爐在額定負(fù)荷下，3臺(tái)磨各種組合運(yùn)行時(shí)的一次風(fēng)口壁面熱負(fù)荷作了計(jì)算，并根據(jù)該爐實(shí)際運(yùn)行時(shí)燃燒穩(wěn)定情況，選擇3.52×l09kcal/m 2．h作為一次風(fēng)口集中的依據(jù)。根據(jù)所選取的一次風(fēng)口壁面熱負(fù)荷，將4個(gè)一次風(fēng)口集中在i.sm高度的范圍內(nèi)。為減少改進(jìn)工作量，改進(jìn)后的燃燒器高度大致與改前相同。經(jīng)過(guò)方案比較，決定采用如圖2所示的改進(jìn)方案。該方案與改前的比較見(jiàn)附表。
圖2改進(jìn)后的燃燒器
附表中一次風(fēng)口壁面熱負(fù)荷最大值和最小值是指在3臺(tái)磨的各種組合運(yùn)行中，一次風(fēng)口區(qū)域高度為最小和最大時(shí)的熱負(fù)荷。一次風(fēng)最大間距是指在3臺(tái)磨各種組合運(yùn)行中，各一風(fēng)氣流之間的最大距離。從表中可見(jiàn)，所采用的方案在以下三方面優(yōu)于原設(shè)計(jì)：1）一次風(fēng)口高、寬比大，可增大～次風(fēng)氣流與爐膛熱煙氣的接觸面積，增強(qiáng)其卷吸高溫?zé)煔獾哪転?，從而使煤粉氣流有較大的著火面積。2）一次風(fēng)之間的最大距離小，有利于相互引燃和穩(wěn)燃。3）一次風(fēng)口壁面熱負(fù)荷大，其最小值接
45近原設(shè)計(jì)的最大值，使得燃燒區(qū)域溫度較高。因此，實(shí)施該方案后將使燃燒的穩(wěn)定性有明顯的好轉(zhuǎn)，不論運(yùn)行4臺(tái)磨中的哪3臺(tái)，鍋爐的燃燒均能穩(wěn)定，從而達(dá)到節(jié)省助燃用油和在鍋爐運(yùn)行時(shí)不投油而能輪流檢修磨煤機(jī)的目的。
三、改進(jìn)后的效果
該爐配40MW汽輪發(fā)電機(jī)，其用汽量約180tlh，占鍋爐額定負(fù)荷的80%，因負(fù)荷低燃燒不穩(wěn)，故通過(guò)減溫減壓器向中壓機(jī)組供汽2 0t／h。因此，改前該爐的負(fù)荷經(jīng)常為200t／h，低子190t／h就得投油助燃。
生物質(zhì)燃燒爐經(jīng)改進(jìn)后，鍋妒燃用的燃料基本與改前相同，運(yùn)行任意3臺(tái)磨，鍋爐均能在180t／h及以上的負(fù)荷下斷油燃煤穩(wěn)定運(yùn)行。年平均負(fù)荷194t/h，最低180tlh。
鍋爐的年平均飛灰可燃物含量為7.96%，比改前的8.58%略有降低。鍋爐的排煙溫度沒(méi)有明顯的變化。在3臺(tái)磨各種組合下，鍋爐效率都比較接近。鍋爐效率改前為89.8%，改后為90.4%。實(shí)踐表明，燃燒器改進(jìn)后收到了以下效果：
1．提高了鍋爐運(yùn)行的安全性
鍋爐燃燒穩(wěn)定，爐膛溫度高，無(wú)明顯的結(jié)焦現(xiàn)象。運(yùn)行中即使有一臺(tái)磨瞬時(shí)斷煤，只要及時(shí)處理，也不會(huì)因燃燒惡化而出現(xiàn)滅火事故。此外，由于有一臺(tái)磨備用，運(yùn)行中如有一臺(tái)磨故障，可停下來(lái)及時(shí)檢修。
2．增加了機(jī)組的發(fā)電量
由于在鍋爐的運(yùn)行中可以輪流更換磨煤機(jī)轉(zhuǎn)子，因而延長(zhǎng)了鍋爐連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間，提高了機(jī)的可用率，每年可增加900×i04kW．h發(fā)電量。
3．節(jié)省了燃油
由于鍋爐啟停次數(shù)的減少，每年可節(jié)約200多噸助燃油。
4．節(jié)省了廠用電
由于減少了一臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，降低了磨煤機(jī)的總耗電量，每噸蒸汽的磨煤電耗下降了0.46kW．h/t，每年可節(jié)電百萬(wàn)余度．
結(jié)束語(yǔ)
生物質(zhì)燃燒爐做了改進(jìn)后，較好地解決了燃燒貧煤的鍋爐配風(fēng)扇磨的問(wèn)題，這是在煤魘揮發(fā)分較高，煤的可磨性較好的條件下，使用風(fēng)扇磨燃燒貧煤的特例。
一次風(fēng)集中布置是強(qiáng)化燃燒的常用措施，但如何從量的方面來(lái)評(píng)價(jià)集中性是值得探討的。作為嘗試，本文提出一次風(fēng)口壁面熱負(fù)荷這個(gè)指標(biāo)，在一定程度上可用數(shù)量來(lái)反映一次風(fēng)集中的程度。在沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)可借鑒的情況下，根據(jù)該爐的實(shí)際燃燒情況，選用3.52×10'kcal/m 2．h作為一次風(fēng)口壁面熱負(fù)荷值。實(shí)際運(yùn)行中鍋爐沒(méi)有帶至額定負(fù)荷，一般為180～200t／h，相應(yīng)的熱負(fù)荷為2.61×l06～3.95×10 6 kcal／m2．h，這時(shí)鍋爐燃燒穩(wěn)定，沒(méi)有明顯的結(jié)焦現(xiàn)象，這似乎表明這樣的數(shù)值是可以的。但這是在具體條件下得出來(lái)的，還有待更多的實(shí)踐來(lái)驗(yàn)證．
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