煤粉鍋爐點火技術(shù)及其發(fā)展

　1.上海鍋爐廠有限公司設(shè)計處，上海200245；2.上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計研究所，上海200240；3.青島荏原環(huán)境設(shè)備有限公司，山東青島266042況尤缺點方面進行了初步比較，指出將先進的無油點火技術(shù)。預(yù)燃室燃燒技術(shù)和穩(wěn)燃技術(shù)有機地結(jié)合起來是未來煤粉燃燒器的發(fā)展方向。22參10關(guān)鍵詞煤粉鍋爐；煤粉燃燒器；點火技術(shù)0前言燃煤火力發(fā)電是目前各國所采用的主要發(fā)電方式。在我國燃煤發(fā)電廠的發(fā)電機組裝機容量占全國總裝機容量的70左右。點火是鍋爐燃燒過程的個主要方面。隨著鍋爐容量的增大，如何快速經(jīng)濟地完成鍋爐的啟動過程，是個亟待解決的重大問。 　　1傳統(tǒng)點火技術(shù)傳統(tǒng)的電站鍋爐點火普遍采用的方式為油點火。鍋爐啟動時先點燃油槍，油在爐膛中燃燒定時間后將爐膛加熱到煤粉的著火溫度，此時將煤粉噴入爐膛進行煤油混燒，直到煤粉穩(wěn)定燃燒時才將油切斷，完成點火啟動過程。 　　點火及穩(wěn)燃油槍般是布置在次風(fēng)噴嘴中，即所謂大油槍。在鍋爐點火或穩(wěn)燃階段，首先用大油槍提高爐膛煙氣溫度，高溫煙氣再通過對流將熱量傳遞給次風(fēng)，對于單的煤粉噴嘴來說，大油槍燃油中大約14的發(fā)熱量參與其次風(fēng)的對流換熱，故大油槍點火穩(wěn)燃的效率不高。 　　這種點火方式點火時間長耗油量大。據(jù)有關(guān)資料報道。臺125界機組鍋爐從點火到帶滿負荷，時間不短于9其中燒油時間近8啟動次耗油量約30臺200厘1機組鍋爐點火次需耗油70，煤質(zhì)變差或其他原因引起啟動時間延長，耗油每次常達200，300；臺3001機組鍋爐全年點火耗油400臺600厘1機組鍋爐點火次需耗油300 2點火技術(shù)的發(fā)展為了節(jié)約寶貴的石油資源，提高火力發(fā)電廠工作者在這方面做了很多的研究工作，研制成功了多種少節(jié)油點火及無油點火技術(shù)。 　　2.1少油點火2.1.1小油槍點火該點火技術(shù)是將油槍布置在次風(fēng)的噴嘴中，油槍的發(fā)熱量全部用于煤粉氣流的升溫，因此，油槍的容量可以比放置在次風(fēng)噴嘴中的油槍小得多。小油槍是在冷爐啟動或者鍋爐低負荷穩(wěn)燃時才投用的。小油槍煤粉燃燒器帶油運行時13，不會引起燃燒器燒壞或結(jié)渣。小油槍煤粉燃燒器已成功應(yīng)用于全國100多臺電站鍋爐150，1050外的直流煤粉燃燒器技術(shù)改造上。它具有低負荷穩(wěn)燃，節(jié)油效果顯著冷爐點火計算節(jié)油率大于72，附加阻力不大，改造工作量小和安全可靠等優(yōu)點，但小油槍點火仍需定量的油，小油槍煤粉燃燒器的設(shè)計還沒有種公認的方法，特別是對小油槍容量基本上是通過試驗確定的。 　　2.1.2預(yù)燃室型煤粉燃燒器預(yù)燃室型煤粉燃燒器的主要部件是點火裝置和預(yù)燃室。預(yù)燃室有煙煤型和貧煤型兩種。煙煤型預(yù)燃室的筒壁用裸露的鋼板，可用冷空氣輸送煤粉。貧煤型預(yù)燃室的筒壁涂有耐火涂料，用熱風(fēng)送粉，使著火穩(wěn)定。這兩種預(yù)燃室的燃燒器采用葉片旋流式或直流式，因而分別稱為旋流預(yù)燃室和直流預(yù)燃室。旋流預(yù)燃室和直流預(yù)燃室都是利用回流區(qū)卷吸高溫煙氣和高煤粉濃度使煤粉著火與燃燒穩(wěn)定。 　　根據(jù)資料明利用預(yù)燃室點火技術(shù)可以大大節(jié)約點火用油，節(jié)油率可達90以上。清華大學(xué)將大速差同向射流的穩(wěn)燃技術(shù)運用到預(yù)燃室中，使得預(yù)燃室技術(shù)又提高到個新的水平?，F(xiàn)已應(yīng)用到200厘1燃用貧煤的鍋爐上。但是，目前結(jié)渣和積粉仍然是預(yù)燃室燃燒技術(shù)的主要研究內(nèi)容。仍需進步研究改善預(yù)燃室火焰與爐內(nèi)氣流的混合過程，提高其燃盡率和對煤種的適應(yīng)性；需向大容量機組方向發(fā)展。 　　2.1.3少節(jié)油煤粉燃燒器在研究煤粉氣流著火影響因素的基礎(chǔ)上，科研工作者研制了多種形式的少節(jié)油煤粉燃燒器。 　　原理是在燃燒器內(nèi)裝有燃燒管點火槍和電弧槍，進入燃燒器的次風(fēng)粉混合物的部分通過燃燒管，其余部分通過燃燒管與外殼之間的環(huán)形通道。當鍋爐點火或穩(wěn)燃時，可用點火槍將流經(jīng)燃燒管混合而燃燒，形成以煤粉燃燒為主的火炬。這種燃燒器可通用于角燃燒和般煤種的鍋爐，適應(yīng)性強，易于安裝和改造工作量小，在般情況下節(jié)約點火燃料50，70.如煤質(zhì)較好或煤粉細度大時，節(jié)油率可以提高。 　　構(gòu)成，外殼全部由鋼板焊制。燃燒筒內(nèi)筒利用拋物線有聚焦能量于焦點的光學(xué)特性，把熱量聚焦于焦點，同時錐形管使得次風(fēng)煤粉進入燃燒筒時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)而形成的回流區(qū)吸引部分高溫煙氣對風(fēng)粉根部加熱，這兩者足以滿足新煤粉著火所需的著火熱和環(huán)境溫度的需要；內(nèi)筒次風(fēng)既冷卻內(nèi)筒，又吹掃內(nèi)襯，使之不積灰結(jié)焦，不會被燒壞，保證燃燒器長期穩(wěn)定工作。該燃燒器曾先后成功應(yīng)用于焦礦熱電廠3號爐130和洛陽中友電力公司1號爐220，對臺220煤粉鍋爐而言，利用該燃燒器可節(jié)約基建投資近百萬元，每年可節(jié)油約13.5，對大容量鍋爐燃用劣質(zhì)煤時，經(jīng)濟效益更顯著。 　　1次風(fēng)進口管；2錐型管；3套管；4旋流葉片；5燃燒筒外殼；6外層風(fēng)套7內(nèi)層風(fēng)套；8拋物線型內(nèi)襯；9次風(fēng)嘴；10吹灰噴嘴；隔板2.1.4新型煤粉燃燒器近年來研制的具有低負荷穩(wěn)燃或燃用劣質(zhì)煤低了煤粉的著火熱，使得煤粉著火容易，從而節(jié)約點火用油。 　　旋流式燃燒器。如軸向葉片式旋流煤粉燃燒器；188旋流煤粉燃燒器，1型燃燒器等。 　　直流式燃燒器。如多功能船形體燃燒器；穩(wěn)燃腔燃燒器；帶乏氣分離的褐煤直流燃燒器；寬調(diào)節(jié)比1尺直流燃燒器型或1型火焰直流煤粉燃燒器；鈍體燃燒器；犁形燃燒器燃燒器；變異濃度煤粉燃燒器；水平濃縮煤粉燃燒器；煤粉濃淡分流及分路煤粉燃燒器等。 　　2.2無油點火2.2.1等離子體點火，有少量的正負離子，活性較大，因而容易點燃煤粉。而且因溫度高，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤欤紵磻?yīng)強烈，火焰很快地充滿整個預(yù)燃室。等離子體發(fā)生器的結(jié)構(gòu)分為交流型和直流型。根據(jù)國外資料，采用等離子體點火系統(tǒng)的技術(shù)維護及運行費用為用油點火系統(tǒng)的28.哈薩克電力科學(xué)研究所的試驗明當?shù)入x子體發(fā)生器相對電功率等于煤粉噴燃器熱功率的0.1.5時，可以保證等離子體穩(wěn)定無油點火，且煤粉火炬穩(wěn)定燃燒。僅當點燃揮發(fā)份為3，4的低反應(yīng)無煙煤時，等離子體發(fā)生器的相對電功率為2，3.這種點火技術(shù)的主要優(yōu)點是不需要任何燃料，只需少量電能，適用煤種較廣，點火時間短。 　　主要缺點是設(shè)備投資費用較大，運行維護技術(shù)較復(fù)雜。1列出了等離子體點火應(yīng)用實例。2列出了武漢水利電力大學(xué)曾對臺410的煤粉鍋爐采用等離子體點火及低負荷穩(wěn)燃的經(jīng)濟性研究單位試驗應(yīng)用單位機組容量點火功率美國聯(lián)合碳化物公司馬里塔電廠鍋爐美國，瓦公司布倫電廠俄羅斯科學(xué)院古西諾捷爾斯電廠鍋爐哈薩克斯坦動力科學(xué)研究院寶雞電廠澳大利亞中國安徽電力局淮南電廠鍋爐中國山東電力局鍋爐中國陳以理等中國陳以理等經(jīng)濟性分析結(jié)果項目常規(guī)油槍小油槍等離子體發(fā)生器投資成本萬元點火費用低負荷穩(wěn)燃費用能耗與燃燒器功率比值點火時間h 2.2.2液化氣點火分析結(jié)果。 　　采用液化氣點火，燃氣熱值高，調(diào)節(jié)方便，污染小，煤種適應(yīng)性強。只需21液化氣，幾分鐘內(nèi)點燃煤粉預(yù)燃室，成本5.該點火技術(shù)在0013039450河電站鍋爐上獲得成功，火炬長度達1.1加，火焰溫度高達1850.目前該技術(shù)還未形成成熟技術(shù)。 　　2.2.3電熱管點火電熱管點火是浙江大學(xué)于1993年研制成功熱，使煤粉氣流在靠近高溫壁面處首先著火，然后火焰?zhèn)鞑ブ琳麄€截面。這種點火方式投資少，運行成本低，易于實現(xiàn)，系統(tǒng)簡單，但電熱管的材料使用壽命較短，與等離子體點火方式相比，它的點火時間較長，約0.5至1而等離子體只需出即可點燃煤粉，10爪出便可?；?。 　　2.2.4激光點火進入90年代以后，世界上些國家已經(jīng)轉(zhuǎn)向激光點火的研究。美國澳大利亞日本等國已經(jīng)做了大量的實驗室研究。 　　3結(jié)論在能源日益緊張的今天，無油點火技術(shù)比油點火技術(shù)和少節(jié)油點火技術(shù)有發(fā)展前途。我國必須加大無油點火技術(shù)的研究力度，使之盡早在生產(chǎn)實踐中應(yīng)用。將先進的無油點火技術(shù)預(yù)燃室燃燒技術(shù)和穩(wěn)燃技術(shù)有機結(jié)合起來的煤粉燃燒器，必將形成未來鍋爐點火及低負荷穩(wěn)燃煤粉燃燒器的主流。 　　陳以理?；鹆Πl(fā)電鍋爐直接點燃煤粉的概況。動力工程，澳大利亞開發(fā)等離子體直接點燃煤粉的技術(shù)叫。電信息報，金振齊，等。煤粉爐無油點火新技術(shù)高能等離子體點火涂建華。煤粉爐的無油點火技術(shù)。中國能源，1996 5王永正。種用于煤粉鍋爐點火和穩(wěn)燃的煤粉直接點火燃燒6孫家鼎。少油煤粉直接點火及穩(wěn)燃噴燃器。中國電力，1996 7樊有德譯。煤粉燃料采用低溫等離子體點火及穩(wěn)定燃燒。 　　8劉圣勇等。煤粉鍋爐液化氣點火裝置的理論與實踐。熱能9安恩科等。小油槍煤粉燃燒器在電站鍋爐中的應(yīng)用。中國10李文蛟，等。煤粉直接點火燃燒器技術(shù)及其進展J.熱能動力工程，19999.上接第4頁該燃燒器次風(fēng)管內(nèi)的收集器將環(huán)狀的煤粉流分割成股相對濃相煤粉流，形成早期的濃淡分級燃燒，從源頭控制NOx的生成。設(shè)計新穎獨特，值得借鑒。 　　安裝該燃燒器的鍋爐燃燒優(yōu)化兼顧鍋爐燃燒效率高，且須滿足NOx排放指標。有別于傳統(tǒng)的鍋爐燃燒調(diào)整試驗，即僅滿足鍋爐運行經(jīng)濟性單指標。 　　燃燒器經(jīng)過全面優(yōu)化調(diào)整試驗后，達到了兼顧經(jīng)濟和環(huán)保指標皆較佳。0和飛灰可燃物均較低，NOx排放折算6氧量濃度小于 。