在低负荷运行时如何保证电站锅炉稳定性燃烧

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  对于低负荷时煤粉火炬稳定着火,我们主要通过强化内因和外因两个方面来强化着火。内因,即从燃料本身着手,想办法降低其所需着火热,使其尽早着火燃烧。外因,即从强化外部烟气对煤粉气流的加热作用。
  
  一、从内因方面强化着火的措施
  
  例如减小煤粉颗粒细度,使单位重量的煤粉颗粒与高温烟气接触的表面积增大,有利于着火;采用较低的一次风率和一次风速,相应于每公斤煤粉所需加热的总介质量减少了,煤粉气流所需的着火热减少。有利于煤粉的着火。但是,一次风速又不能过低,否则会由于煤粉着火燃烧初期得不到足够的氧气,而是化学反应速度减慢。阻碍着火燃烧的继续发展。同时,一次风量还必须满足输粉的要求,否则会造成输送煤粉的管道堵塞。因此,对应于一种煤种,有一个一次风率的最佳值。提高煤粉气流的初温可减少着火热。在燃用低挥发份煤时,采用高温的预热空气作为一次风来输送煤份,使煤粉有利于着火。
  
  二、从外因方面强化着火的措施
  
  如在炉内水冷壁下部敷设卫燃带,是高温火焰散热量减少来提高燃烧区域的温度,有利于煤粉的着火燃烧。但是,敷设卫燃带的面积又不能过大。否则易使燃烧区域的温度过高而造成水冷壁结焦的现象发生。对于四角切圆的煤粉炉,假想切圆越大,由于四角支撑。上游的高温火焰能尽早加热下游的煤粉气流,有利于煤粉的着火燃烧。但假想的切圆不能过大,否则易造成水冷壁的结焦。对于旋流燃烧器,旋流强度越大,由于离心力的作用,气流中心区形成负压,是远处高温烟气回流量越大,与中部煤粉气流混合加热煤粉使其着火容易。但应注意不要旋转过强,否则气流离开燃烧器后便会贴着墙运动,既飞边。就会造成燃烧器喷口烧坏,也会使燃烧器周围结焦。因此,在实际应用时。因控制适当的漩流强度。使气流成为开放气流。对于四角切圆燃烧的锅炉,喷口形状采用竖直矩形喷口,是向火侧接触面积大,刚性差,在假想切圆相同的情况下,实际切圆大,易着火,但也要注意结焦问题。对于运行中的锅炉,在低负荷时,要尽量停用上排喷燃器,采用下层喷燃器维持锅炉运行,这样烟气在炉内停留时间相对长一些,有利于煤粉气流的着火燃烧。对于均等配风方式的锅炉,且一、二次风离得很近时,关小两一次风之间的二次风,使该处的煤粉气流混入的二次风量减少,有利于煤粉气流的着火。
  
  三、浓淡燃烧器
  
  采用浓淡分离的高浓度煤粉燃烧器,则是提高燃烧器出口局部的煤粉浓度的有效方法,高浓度煤粉燃烧器对煤粉火炬的稳燃作用主要有以下几方面:
  (1)能使一次风煤粉气流的着火热减小,很明显,局部的煤粉浓度提高了,相对便降低了局部地区的一次风量,使着火热降低。加快了煤粉气流的着火。
  (2)煤粉浓度的提高,将加速着火前后煤粉的化学反应速度,放热量增加。故促进了煤粉气流的着火,并使着火稳定。
  (3)煤粉浓度提高,可是一次风煤粉气流的着火温度降低。实验表明,煤粉浓度与煤粉气流着火温度有一个对应关系,即浓度越高,煤粉气流着火温度相应降低。
  (4)由于提高了煤粉浓度,煤粉气流的着火热和着火温度均降低,从而缩短了着火时间和着火距离,不但对着火有利,而且也有利于煤粉的燃烬。
  (5)煤粉浓度提高。增加了炉内火焰的黑度和辐射吸热量,促进了着火,并提高了火焰传播速度。
  此外,提高煤粉浓度,还可以降低氮氧化物的生成量,有利于环保。
  
  四、火焰稳定船式直流燃烧器
  
  稳燃原理:煤粉气流流经船体时在船体后部会产生一小的回流区(因船体近似流线体),此小回流区本身没有什么稳燃作用,但在此小回流区之后。气流会向中间收缩,因煤粉比空气惯性大,空气向中间收缩,而煤粉很少收缩,使缩腰处外缘煤粉浓度高,使相应于每公斤煤粉所需要的着火热减少,而外来加热量不变,故使着火强化。
  
  五、钝体燃烧器
  
  钝体燃烧器就是在常规应用的四角布置切圆燃烧直流燃烧器靠近一次风喷口出口处安装一个三角的钝体。
  钝体燃烧器的稳燃效果,是因为在煤粉空气流流经钝体后,在钝体后面产生一个较大的回流区。由于回流区的高温烟气反向流向火炬根部,使煤粉在喷口出口附近形成一个高温区,对煤粉气流的着火非常有利。同时。煤粉空气混合物从一次风喷口喷出,遇到钝体后,由于煤粉颗粒比空气流有轴向运动惯性,使大量的煤粉在回流区边缘附近集中,使这里形成一个高煤粉浓度区域。这个区域与高温区同在回流区附近。便使得钝体后的回流区附近成为煤粉气流一个稳定的着火点。另外。在钝体的导流下,一次风射流的扩展角也比原有的射流扩展角显著增大,射流外边界卷吸高温烟气的能力也有所增加。因此钝体燃烧器对切圆燃烧器方式的稳燃有很大的作用。为便于运行中的调整,由于运行中煤种的不确定性,当燃用高挥发分的煤时,即使负荷较低,燃烧也很稳定时,为减小钝体的回流区域,防止钝体附近结焦或烧坏钝体,常将钝体开一个缝隙通入二次风,通过阀门的控制来调节通人的二次风量来解决以上问题。
  对加钝体的喷燃器运行时,需要注意的是:对传统喷口靠改变一次风速来调节着火距离的手段就不灵了。提高一次风速,虽然被加热的介质多了,但由于风速越大,回流区越大,不能推迟燃烧。
  电站锅炉在低负荷运行时,必须保证其稳定性燃烧。由于现在投运的锅炉机组,自动化程度高,一旦发生锅炉灭火将联锁切机跳闸,造成事故。所以要求运行人员掌握低负荷稳燃机理,尽量节省燃油,尽快适应大容量机组参与低谷调峰的工作中来。
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