旋流式煤粉燃烧器应用分析

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1 旋流式煤粉燃烧器的发展
111 蜗壳式旋流燃烧器 早期的蜗壳式旋流燃烧器的工作原理 :一次风 、
二次风从一侧切向进入蜗壳 ,经蜗壳产生旋转后进 入炉膛 。一次风 、二次风旋向相同 ,但流动的旋转运 动轨迹有所不同 ,原因是一次风和二次风的蜗壳直 径大小不同 ,气流在蜗壳外边缘到中心的流动半径 轨迹在不断地缩小 ,因而各点的气流所具有的惯性 离心力也就不同 。当气流进入蜗壳后 ,在圆周切向 上的各点的离心力分布是不均匀的 ,导致射流进入 炉膛后风速分布不均 。在燃烧器喷口处 ,煤粉浓度 和风速分布是不均匀的 ,这种分布不均现象对风粉 混合 、着火和燃烧都有一定影响 。如某一区域气流 速度偏高则可能着火滞后 ,而气流速度偏低则着火 提前 ,燃烧温度偏高 ,对结焦性较强的煤种来讲 ,喷 口附近区域就有可能发生结焦 。另外 ,双蜗壳旋流 燃烧器运行时 ,调节挡板的调节方式比较简单 ,阻力 损失比较大 。目前 ,老式 (单) 双蜗壳旋流燃烧器均 已被改造 。50 年代和 60 年代初期设计制造的旋流 燃烧器结构简图如图 1 、图 2 ,设计运行特点见表 1 和表 2 。
0 前 言
随着锅炉容量的不断增大 ,四角切圆燃煤锅炉 炉膛出口烟温偏差有增大的趋势 ,而对冲布置的旋 流式煤粉燃烧器锅炉有缓解烟温偏差带来的不利影 响 ,因此旋流式煤粉燃烧器受到国内外锅炉制造厂 家的重视 。
哈锅早在 20 世纪 50 年代即开始设计生产旋流 式煤粉燃烧器 。当时制造的是蜗壳式旋流燃烧器 , 分别在 75 tΠh 、120 tΠh 和 220 tΠh 等中 、高压锅炉上应 用 。80 年代 ,哈锅总结了过去设计制造旋流燃烧器 的经验 ,开发了 HG - STW - I 型 (双通道外混式) 旋 流燃烧器 ,在长山热电厂和新华电厂 410 tΠh 锅炉上 应用 ,取得较好效果 。以后又在 HG - STW - I 型旋 流燃烧器基础上进一步开发了 HG - STW - Ⅱ旋流
式煤粉燃烧器 ,通过冷态试验掌握其性能后 ,推广到 600 MW 机组锅炉上应用 。
90 年代 ,国内一些电厂相继引进了 Babcock 公 司 、Foster Wheeler 公司 、Steinmüler 公司的旋流燃烧 技术 ,其中江苏南通电厂 350 MW 机组锅炉应用了 加拿大 Babcock 公司旋流式煤粉燃烧器 ,山东邹县 发电厂 600 MW 机组锅炉应用了美国 Foster Wheeler 公司的旋流式煤粉燃烧器 。
壳 ,经蜗壳产生旋流后进入炉膛 。一次 风 、二次风旋向相同 ,中心风以直流方 式进入炉内 。(以旋流方式进入的称为 三蜗壳旋流燃烧器)
燃用煤种 运行评价
烟煤 、褐煤 、贫煤 、半无烟煤 212 - 175Π39 型锅炉燃无烟煤燃烧状况 一般 。 HG—410Π100 型锅炉 ,燃大同京西混煤 , 燃烧稳定 。 双蜗壳燃烧器阻力偏大 。
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Vol. 22 ,No. 6 Heilongjiang Electric Power Dec. 2000
90 年代对 HG - STW - I 型旋流式煤粉燃烧器 进行了进一步的研究 ,在取得长山热电厂 410 tΠh 锅 炉旋流燃烧器的运行经验后 ,设计出 HG - STW - Ⅱ 型旋流煤粉燃烧器模型 ,通过冷态试验和改进 ,其性 能可满足 600 MW 机组锅炉运行要求 。
第三代旋流燃烧器 (DS 燃烧器) 是 Babcock 公司 90 年代开发的一种新型低 NOX 旋流燃烧器 (见图 7 、 图 8 、图 9) ,这种燃烧器在设计上充分考虑了减少 NOX 生成 。在布置方面 ,这种燃烧器可用于前后墙 对冲方式 ,还可用于切圆燃烧方式 。煤种适应性较 强 ,不仅可用于优质烟煤 ,还可用于劣质烟煤或贫 煤 ,为此 DS 型燃烧器被广泛应用 。国外一些老电 厂旧锅炉参照 DS 型燃烧器结构 ,进行技术改造均 取得了成功 。
燃烧器型式
ZXKD - XL 型
工作特点
一次风为直流 。二次风经轴向叶轮产 生旋转进入炉膛 ,可用拉杆移动轴向叶 轮 ,改变二次风风道中的直流和旋流风 量配比来调节二次风的旋流强度 。叶 轮朝炉膛方向移动时旋流强度加大 ,反 之旋流强度减小 。
燃用煤种 褐煤 、烟煤 运行评价 HG- 410Π100 - 1 型锅炉 ,燃用徐州淮北
燃用煤种 运行评价
贫煤 、洗中煤 、烟煤 1313 - 240Π39 型锅炉 ,燃烟煤 、混煤时尚 可 。燃源华无烟煤 ,燃烧不太稳定 , 气 流扩展角小 ,喷口附近结渣 ,阻力与双 蜗壳旋流燃烧器差不多 。
表 2 双蜗壳旋流燃烧器
燃烧器型式
SWK- XL 型
工作特点 一次风 、二次风均从一侧切向进入蜗
燃烧器型式
HG- STW - I 型
工作特点
燃用煤种 运行评价
中心风供燃油或燃煤需要的风量 ,还有 冷却喷口作用 。一次风为直流 。二次 风分两股 ,内二次风利用轴向固定叶片 使气流旋转同时带动一次风旋转 。外 二次风为直流 ,以较高速度喷入炉膛。 外二次风速度的调节通过改变风道入 口挡板开度的大小来实现 。
Vol. 22 ,No. 6 Heilongjiang Electric Power Dec. 2000
旋流式煤粉燃烧器应用分析
包建锋 , 胡家震 , 姜义道 , 张秀兰 (哈尔滨锅炉厂有限责任公司 , 黑龙江 哈尔滨 150046)
Application of Spiral Coal Powder Burners
收稿日期 : 2000 - 09 - 14 作者简介 : 包建锋 (1954 - ) ,男 ,1978 年毕业于哈尔滨工业大学锅炉专业 ,现任职于哈尔滨锅炉厂锅炉研究所 ,高级工程师 。
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第 22 卷 第 6 期 黑龙江电力 2000 年 12 月
3 Foster - Wheeler 公司旋流燃烧器
311 FW 旋流燃烧器应用情况 美国 Foster - Wheeler 公司生产的旋流燃烧器在
许多国家应用 。在西班牙有 1Π3 的燃煤锅炉采用 FW 公司技术 ,现约有 11 台以上 ,如安拉里斯 (An2 lares) 电厂 、康波斯蒂拉 ( Compostlla) 电厂 、潘特 - 纽 富 ( Puente Nuevo ) 电 厂 均 为 3 5 0MW机 组 等 级 的 W
第 22 卷 第 6 期 ห้องสมุดไป่ตู้ 黑龙江电力 2000 年 12 月
表 5 低 NOX 双调风燃烧器
图 7 Babcock 第三代 DS 旋流式煤粉燃烧器
图 8 齿环稳燃器
图 5 Babcock 第一代旋流式燃烧器
第二代 (WB 型) 为 20 世纪 80 年代研制的双调 风低 NOX 旋流燃烧器 (见图 6) ,这种燃烧器与第一 代燃烧器相比 ,二次风分 2 层 ,称内二次风和外二次 风 。内二次风为旋转射流 。一次风和外二次风为直 流 。一次风约占总风量的 20 % ;内二次风约占总风 量的 20 %~30 % ,其余风量为外二次风量 。该燃烧 器运行时 ,由于内二次风量旋转动量小于第一代燃 烧器 ,回流区卷吸热烟气能力有所减弱 ,着火燃烧相 应减弱 。外二次风同一次风混合推迟 ,燃烧受到控 制 ,火焰峰值温度降低 。这种分级燃烧方式有效地 降低了 NOX 排放 ,一般 NOX 排放量为 650 mgΠm3 左 右。
BAO Jian2feng , HU Jia2zhen , JIANG Yi2dao , ZHANG Xiu2lan ( Harbin Boilers Co. , Ltd , Harbin Heilongjiang 150046)
摘 要 : 近年来 ,我国的电站锅炉旋流式煤粉燃烧 器研制开发工作有很大进展 ,特别是引进国外大容 量机组锅炉后 ,在旋流燃烧技术方面为我们提供了 有 益 的 借 鉴 。对 国 内 外 的 旋 流 式 煤 粉 燃 烧 器 的 应用技术进行综合分析 ,以促进我国燃烧技术的发 展。 关键词 : 旋流燃烧器 ; 锅炉改造 ; 锅炉运行 中图分类号 : TK223. 23 文献标识码 : B 文 章 编 号 : 1002 - 1663 (2000) 0620028204 Abstract : Presents the significant progress made in the development of spiral coal powder burners for power sta2 tion boilers in recent years , and since the import of large
图 1 DNK- XL 型单蜗壳旋流燃烧器简图
图 2 SWK- XL 型双蜗壳旋流燃烧器结构简图
表 1 单蜗壳带扩锥型( 磨菇头式) 旋流燃烧器
燃烧器型式
DWK- XL 型
工作特点
一次风为直流 ,出口处有扩锥 ,利用扩 锥使气流扩散产生回流区 。 二次风切向进入蜗壳 ,产生旋转气流加 大回流区 。
褐煤 、烟煤 、油
HG- 410Π100 - 6 型锅炉实际燃用烟煤 , 燃烧稳定 ,最低不投油负荷 40 %。双通 道外混式旋流燃烧器具有比过去生产 的单 (双) 蜗壳等型式旋流燃烧器性能 要好 ,燃烧效率较高等优点 ,但运行时 对旋流强度的调节有限 ,因此对燃煤有 一定的要求 ,不能偏离设计煤种太大 。
图 6 Babcock 第二代旋流式燃烧器
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图 9 DS 燃烧器火炬形式
212 Babcock 旋流燃烧器在我国应用情况 目前国外一些公司应用了 Babcock 旋流燃烧器
技术 ,设计出多种 Babcock 系列旋流燃烧器 ,如加拿 大 Babcock & Wilcox 公司生产的低 NOX 双调风燃烧 器在华能南通发电厂 350 MW 机组锅炉应用 ,其结 构简图如图 10 所示 ,设计参数见表 5 。
2 Babcock 公司旋流燃烧器
211 Babcock 公司旋流燃烧器发展概况 德国 Babcock 公司具有 125 a 的电站锅炉设计 、
制造 、安装经验 。开发的旋流式煤粉燃烧器分 3 代 。 第一代为简单旋流燃烧器 (见图 5) 。它的特点是一 次风为直流 ,喷嘴出口处加装稳燃器 。二次风装有 旋流叶片 ,叶片使二次风气流做旋转运动并裹着一 次风同时旋转 。该燃烧器在氧量过剩的情况下运 行 ,有早期混合好 、燃烧温度高等特点 ,但 NOX 排放 量高 ,一般 NOX 排放量超过 950 mgΠm3 。
混煤 ,燃烧正常 。
113 HG - STW - I 型旋流式煤粉燃烧器 80 年代哈锅设计生产的 HG - STW - I 型旋流
式煤粉燃烧器 ,分别在长山电厂和新华电厂 410 tΠh 锅炉上应用 。HG - STW - I 型旋流式煤粉燃烧器如 图 4 所示 ,设计运行特点见表 4 。
图 4 HG- STW - I 型双通道外混式旋流燃烧器结构图 表 4 双通道外混式旋流燃烧器
112 轴向可动叶轮式旋流燃烧器 60 年代哈锅在单 (双) 蜗壳旋流燃烧器的基础
上 ,设计生产了轴向可动叶轮式旋流燃烧器 ,其性能 优于单 (双) 蜗壳旋流燃烧器 ,轴向可动叶轮式旋流 燃烧器如图 3 所示 。设计运行特点见表 3 。
图 3 ZXKD - XL 型轴向可动叶轮式旋流燃烧器结构图 表 3 轴向可动叶轮式旋流燃烧器
capacity boilers in particular for the purpose of promoting
further development of combustion technology in China.
Key words : spiral burner ; upgrading of boiler ; boiler in use
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