等离子点火条件下控制锅炉飞灰含碳量的分析

因此煤粉浓度低 ． 着火情况不够理想 。 ２３ 由于燃烧煤种含硫量 较高且易于结渣 ，因而在点火初期采 用较 － 高的一次 风速 ． 减少 了煤粉在 高温等离子体 区间停 留时间 ． 造成燃烧 不充分而引起机械不完全燃烧 热损失 的增加 。 ２ 由于设计煤种不 同而采 取的不同等离子点火装置的设计 、 ． ４ 安装 、 调试等原 因引起 的飞灰含碳量增 加
北京
１ｏ２ ） ０ ｏ ５
【 要 】 文对采 用等 离子点火技术的机组 出现的 问题进行初 步分析 ， 摘 本 并对如何控制飞灰含碳量的措施和 方法进行探讨 ， 以便提 高采用 等 离子技 术点燃的煤粉锅炉经济、 高效、 安全、 环保 。 【 关键词 】 离子 ； 火； 等 点 锅炉 ； 飞灰含碳 量； 分析
科技信息
０科教 前沿０
Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ ＹＩＦ Ｒ Ｔ Ｏ ＣＥ Ｃ Ｅ Ｈ Ｏ ＯＧ Ｏ ＭＡ Ｉ Ｎ Ｎ
２１ ０ ２年
第１ ３期
等离子点火条件下控制锅炉飞灰含碳量的分析
ｆ． 电力大 学 １华北 中国 北京
赵 玉 国 、 ， ２ １ ２ ０ ；． 华北 京 国华 电力有 限责 任公 司 中国 ０ ２ ６ ２神
为 了防止飞灰可燃 物浓度 高造成 的锅炉尾部烟道再燃或 预热器 、 除灰设备着火等重大事故 ， 通过分析研究 ． 采取～ 系列措施 ． 可能提 尽 高等离子点火初期煤粉燃尽率 ， 而降低飞灰含碳量。 从 等离子 点火装置利用 直流 电流 （８ — ５Ａ ２ ０ ３ ０ ）在介质 气压 Ｏ ｌ ．一 ０ ３ 优化设备设计、 ． １ 安装和调试 ０ ３ Ｐ 的条件下接触引弧 ． ．Ｍ ａ ０ 并在强磁场下获得稳 定功率 的直流空气 优化 等离子点火技术 的设 计 ．使之更加适应 不同煤种和不 同工 等离子体 ．该 等离子体在燃烧器 的一次燃烧筒 中形 成 Ｔ 于 ５０Ｋ 大 ００ 况 。同时在设备安装调试时加 大技术 和人力投入 ， 保证设备原设计工 的梯度极大的局部高温 区． 煤粉颗粒通过该等离子“ 火核” 受到高温作 况 运行 。尤其 对磨 煤机各一次风粉管 的风速进行调平ｆ 风速偏差 小于 用． 并在几毫秒内迅速释放 出挥发物 ， 并使煤粉颗粒破裂粉碎 ， 从而迅 士 ５ １同时在热态 时对各 管风速进行微 调 ， ％， 确保各管煤 粉浓度 基本 速燃烧 。 由于反应是在气相中进行 ， 使混合物组分的粒级发生了变化 。 致。 因而使煤粉 的燃烧速 度加快 ． 也有助 于加速煤粉 的燃烧 ． 这样就大大 ３ ． 降低 煤 粉 细 度 ２ 地减少促使煤粉燃烧 所需要 的引燃能量。 煤粉 细度对等离子煤粉点火燃烧 器的着火 特性有很 大的影响 ． 煤 根据 高温等 离子体有限 能量不 可能同无限 的煤粉量 及风速相匹 粉越细 ， 升温越快 ， 燃尽率越高。 因此在点火试运期间进行了煤粉细度 配 的原则设计了多级燃烧器 。它 的意义在于应用多级放大 的原理 ， 使 的调整试验 ． 改变磨煤机出 口的分离器挡板开度和煤粉细度。将 Ａ磨 系统的风粉浓度 、 流速度处 于一个十分有利于点火的工况条件 ， 气 从 煤机分离器挡板开度从初始的 ５％调到 ３ ％ ．煤粉细度 Ｒ从 ４ ０ ０ ２后 ００ 而完成一个持续稳定 的点火 、 燃烧过程 。实验证 明运用这一原理及设 降到 ２０ 。 ０ ０ 此时煤粉着火 稳定性 明显 提高 ， 焰明亮 ， 火 炉瞳燃烧状 况 计方法使单个燃烧器 的出力 可以从 ２ ／ ＴＨ扩达到 １ Ｔ 在建立一级 ０／ Ｈ 良 ， 好 由于燃煤挥发分高（ ａ ３ ％） Ｖｒ ０ 、 ＞ 容易结焦且分离器挡板关小后将 点火燃烧过程 中我们采用 了将经过 浓缩 的煤粉垂直送 入等离子火炬 导致磨煤机 的出力降低 ． 因此不能再 减小挡板开度 。 中心区 ．Ｏ０ ￣ 的高 温等离子体 同浓煤 粉的汇合及所 伴 随的物理化 １０ ０Ｃ ３３ 合理降低一次风速 ． 学过程使煤粉原挥发份 的含量提高 了 ８ ％． ０ 其点火延迟时间不大于 １ 次风速的合理选择对煤 粉燃烧状况至关重要 由于神华煤易于 秒 。点火燃烧器的性 能决定 了整个燃烧器运行的成败 ． 在设计上该燃 结渣 ， 当一次风速较低时 ， 将引起燃烧器结焦 、 烧损甚至一次风管堵塞 烧器出力约为 ５０ ８０ ｈ 其喷 口温度不低于 １０ ￣。 ０ — ０ ｋ／ ， ｇ ２０Ｃ 另外加设 了第 等问题 。因此在试运初期应用 等离子点火时 ， 采用较高 的一次风 速就 级气膜冷却技术避 免了煤粉 的贴壁流动及挂焦 ． 同时又解决 了燃烧 导致煤粉经过等离子弧核区的时间相对较短 ．煤粉着火情况较差 ． 飞 器 的烧蚀问题 该 区称 为第一 区。 灰 含碳 量高 。通过分 析认为 ． 点火初期含 粉气流浓 度较低（ 一般 只为 第二 区为混合燃烧 区 ． 在该 区内一般采 用“ 浓点浓 ” 的原则 ． 环形 ２％ Ｏ 左右） ， 燃烧器结焦、 风管堵粉的可能性极小 ， 在后续点 火时控 制一 浓淡燃烧器的应 用将淡粉流贴壁而浓粉掺入 主点火燃烧器燃烧 这样 适 待点燃后再适 当提高一次风 做 的结果既利于混合段 的点火 ． 又冷却了混合段的壁面 如果在特大 速 。 实际燃烧情况看 ． 从 调整一次风速为 １ — ９ ／ ￣煤机人 １ 量为 ８ １ ｍｓ （ ： Ｉ 风 流量条件还可采用多级点火 ６ 左 右） 。 ８ 后 煤粉 着火稳定 、 火焰 中心变亮 ， 出现结 焦现象 ， 未 既可 第三区为强化燃烧 区， 在一 、 二区 内挥发分基本燃尽 。 为提高疏松 以保证煤粉着火稳定 、 尽率高 ， 可保证燃烧设备安全 、 燃 又 稳定运行 炭的燃 尽率采用提前补氧强化燃烧措 施 ． 补氧的原因在于提高该 提前 同时点火稳燃后 ， 次风速不宜高于 ２ｍｓ否则将使燃烧 效率下降 ． 一 ８ ／， 区的热焓进而提高喷管 的初速达到加大火焰 长度提高燃尽度的 目的 ． 飞灰可燃物大幅度增加 所采用的气膜 冷却技术亦达到 了避免结焦的 目的 ３４ 提高磨煤机出 口温度 ． 第 四区为燃尽区 ． 疏松碳 的燃尽率 ， 决定 于火焰 的长度 。 随烟气 的 磨煤 机出 口温度对等离 子煤粉点火燃烧器 的着火特性有很 大影 温升燃 尽率逐 渐加大 响， 一次风温度越高 ， 粉着火所需要 的着火热量越少 ， 煤 煤粉越容易燃 尽 。因此等离子点火装 置投运 时， 应尽量提高磨煤机 出口风粉混合物 ２ 等离子点火飞灰含碳量高原 因分析 的温度 。 启动磨煤机时增加 暖磨 时间， 将磨煤机及一次风管充分 暖透 ． 等离子点火 时产生 的温度虽高 ，但 在冷 态启炉时热强度不够 ． 因 再启动制粉系统 ， 炉内火焰 明亮 、 无闪烁 ， 煤粉燃烧状况 良 好 此会造成煤粉燃尽率低 ． 之煤 种的不 同． 加 具体 设备安装及运行 工况 ３ 尽快提高炉膛温度 ． ５ 也不同因素 ， 沧东发 电公 司第 １ 次用等离子 点火启 动后 ． 锅炉 飞灰含 冷态启动的准备工作应充分 ， 在满足升温 、 升压 曲线的前提下 ． 应 碳 量达 到 ４ ％ ２ 尽早投入其它燃烧器 ． 尽快提高炉膛温 度 ． 随着热风温度 及炉膛温度 主要 原 因有 ： 的升高 ， 口火焰明显 变长 、 喷 变亮 ， 煤粉燃尽率得到显著提高 采取上 ２１ 等离子点火 只是 把煤 粉 中的挥发分迅速电离出来并点燃 ． 而 ． 进 述各种措施后 ． 锅炉 飞灰 可燃 物含量大幅 下降 ． 点火初期 只为 ２％左 ５ 引燃部分煤粉 ， 固定碳的完全燃烧 取决 于炉膛温度水平 在 点火初 右 ， 而 投人第 ２ 台磨煤机后 ， 飞灰含碳量低于 １ ％． ５ 进一步减少 了因飞灰 始 阶段 ， 由于炉温较低 。 煤粉不能完全燃烧 。 积聚而导致的锅 炉尾部烟道二次燃烧 、 预热器和除灰设备着火等事故 ２ 磨煤机 刚启动时 ， ． ２ 为满足锅炉升温 、 升压速率 的限制及保护 整个 的发生 。 （ 下转第 ８ ０页） 吹管阶段 的再热器 ， 炉膛烟温控制的比较低 ． 以初始 给煤量 比较低 ． 所
０ 引 言
等离子煤 粉点火燃烧器 ，采用直流空气等离子体做为点火源 ， 可 点燃挥发份较低 的贫煤 ． 实现锅炉 的冷态启 动而不用一滴油 ， 是未来 火力发电厂点火 和稳燃 的首选设备。 但是 ， 投运等离子点火期 间， 飞灰 含碳量升高导致一些 问题也随之出现 ． 严重影响机组启动调试的安全 性． 甚至有酿成重大安全事故 的隐患。 因此 ， 如何控制 飞灰含碳量 的措 施和方 法进行探讨 ．以便提高采用等离子技 术点燃的煤粉锅炉经济 、 ３ 控制等离子点火飞灰含碳量的技术措施 高效 、 安全 、 环保 ． 显得尤为重要 。