锅炉燃烧工况的优劣对锅炉设备及整个发电厂运行的经济性、安全性以及大气环境保护都有很大影响。大型燃煤发电机组,锅炉效率每提高1%,将使电厂的发电标准煤耗率下降3~4克/(千瓦·时)。而锅炉燃烧调整是否得当,是决定锅炉效率很重要的一个方面。
锅炉燃烧调整
通过对锅炉燃料供给和配风参数的调整,以及对其控制方式的改变等,保证送入锅炉炉膛内的燃料及时、完全、稳定和连续地燃烧,并在满足机组负荷需要前提下,获得最佳燃烧工况的工作。
- 英文名称
- adjustment for boiler combustion
- 所属学科
- 电气工程
主要有:①保持锅炉在最佳效率下运行,燃料及时着火、完全燃烧,减少未燃尽损失。②保证锅炉蒸发量满足外界负荷的需要,维持主参数的稳定。③合理地组织燃烧,使炉膛火焰中心位置适中,不冲刷炉壁,热负荷分布均匀;避免受热面结渣、超温和设备烧损,避免引起水冷壁管外部的高温腐蚀,对液态排渣炉膛还应能保持连续流渣。④维持正常的水动力工况,避免因燃烧工况的改变而使锅筒水位波动或水冷壁管内出现汽水分层和倒流等。⑤尽可能降低排烟中有害的氮氧化物NOx(氮氧化物的含量与燃烧工况有较大关系,燃烧工况会影响其排放量的15%~25%)。⑥维持炉内负压稳定,保证锅炉运行安全可靠。
主要有:①在不同锅炉负荷下(包括额定最大负荷和稳燃的最小负荷)燃料量与燃烧空气量的配比,即过量空气系数的调整,是各种锅炉燃烧调整的最基本的内容。②燃烧器的配风工况,即调整燃烧器的可调参数,如直流式燃烧器的一、二、三次风量与风速的大小及其相互间的匹配方式,旋流式燃烧器调风器的开度或轴向位置等。③煤粉细度的调整,通常只用改变煤粉分离器折向门的开度(或旋转分离器的转速)大小,来变更煤粉的细度,而不进行如制粉系统的出力、中速磨煤机的磨辊压力、筒式磨煤机的钢球装载量等的调整,这些属专门的磨煤机(或煤粉制备系统)试验调整。④各燃烧器之间煤粉分配量的调整,对于中间储仓式制粉系统,就是各给粉机给粉量的调整;对直吹式制粉系统,除煤粉管道上带有可调缩孔外,运行中无法调整,只能在运行中对煤粉管道内的煤粉进行等速取样试验,然后根据试验结果,在锅炉停运期间改进煤粉分配器或更换均流孔板等(一般要求各燃烧器的粉量不能偏差过大,应控制在±10%的范围内)。⑤燃烧器不同组合投运方式,对于直吹式制粉系统也就是磨煤机组合运行方式。⑥为其他目的而进行的专题燃烧调整试验,如为解决锅炉出力不足、炉内燃烧不稳定、火焰偏斜、水冷壁严重结渣或腐蚀等而进行的有针对性的试验,以求查明原因及研究可行的改进措施。
见锅炉燃烧调整试验。
运行中的调整一般应以燃烧调整试验的结果为依据。由于锅炉的负荷、燃料量乃至燃料特性在运行中经常变化,所以燃料量、风量和燃烧器配风工况调整是日常运行中最频繁的燃烧调整工作。
主要是根据锅炉负荷的变化增减燃料,同时通过送风机、引风机的调整,维持合理的燃料/风量比,即保持最佳的过量空气系数。空气是燃料燃烧的主要因素,过量空气增加,燃烧器出口风速加大,燃料的燃尽度可能提高,但排烟热损失要增大,烟气中氮氧化物(NOx)的排放量也随之增多。风量过大或过小,还会影响燃料的着火,使燃烧稳定性降低,因此必须将过量空气系数调整在适当的水平上。一般要求的过量空气系数见表1。
煤种 | 炉膛出口过量空气系数 | 省煤器入口烟气CO2和O2含量 | |
CO2/% | O2/% | ||
烟煤 | 1.15~1.20 | 15.5 | 3.0~3.5 |
无烟煤 | 1.20~1.25 | 16 | 3.5~4 |
劣烟煤 | 1.20~1.25 | 16 | 3.5~4 |
随着燃烧器结构的不同,其配风方式和调节的方法会有所不同。燃烧器通常会有一次风(热风或制粉系统的乏气与煤粉的混合物,油、气燃烧器无所谓一次风)、二次风(热风)和三次风(乏气送粉、直吹式和开式制粉系统无三次风)。有些特殊的燃烧器还有周界风、夹心风、顶部燃尽风和分级二次风(这两种是为降低NOx而特别设置的),这些统称为二次风。另外还有在某一特定位置(如U形、W形火焰炉)设置的三次风(实质为分级二次风)。对旋流燃烧器的二次风调节,蜗壳式旋流燃烧器可用入口的“舌形”挡板来调节其旋流强度,关小时,气流切向速度和旋转半径增加,旋流强度增大,反之减小;轴向可动叶轮式燃烧器可用改变叶轮的轴向位置,伸进或拉出来改变旋流强度;切向可调叶片式燃烧器可以改变切向叶片的角度来实现旋流强度的调节。风量的调节视燃烧器的结构不同而采用不同的调节方式,对旋流燃烧器的一次风以及直流式燃烧器的一、二次风,通常只能采用风门挡板来进行调节。一般当煤的挥发分较低或燃烧性能较差、一次风温低时,一次风率与风速宜较低;当煤的燃烧性能较好、一次风温度高时,一次风率和风速则可大一些。中国的锅炉,对旋流式和直流式燃烧器常用的一次风率和一、二次风速见表2。
煤种 | 无烟煤 | 贫煤 | 烟煤 | 褐煤 | ||
项目 | ||||||
旋 流 燃 烧 器 | 一次 | 风率/% | 12~25 | 20~30 | 25~40 | 20~45 |
风速/(m·s-1) | 14~16 | 16~20 | 20~26 | 20~26 | ||
二次风速/(m·s-1) | 18~22 | 20~26 | 23~40 | 25~35 | ||
直 流 燃 烧 器 | 一次 | 风率/% | 20~25 | 20~35 | ||
风速/(m·s-1) | 18~25 | 20~35 | ||||
二次风速/(m·s-1) | 28~55 | 40~60 |
一般投运各燃烧器的燃料量和风量应尽量调整均匀,但有时为了调整燃烧中心、避免结渣、调节过热蒸汽温度或提高运行经济性、降低NOx排放等原因,也常有意识地改变各燃烧器之间的风、粉分配比。如对墙式燃烧炉,采用增加中间位置燃烧器风粉量的“桥形送风”方式,对直流燃烧器组二次风量的分配,有所谓“正塔形”(上二次风小,下二次风大)或“倒塔形”(上二次风大,下二次风小)等配风方式,对贫煤及劣质烟煤,一般以上大下小为多见;烧烟煤时,以上、下均匀分配较多采用;液态排渣炉为防止析铁,下排给粉量宜少,下二次风量宜适当加大。
燃烧器倾角及其组合方式也是运行调整要注意的问题,一般应以保护炉膛内热负荷均匀和保证蒸汽温度为主。