锅炉燃烧调整技术

锅炉燃烧调整技术锅炉燃烧调整技术1、什么是锅炉的燃烧调整2、电站锅炉燃煤性能分析3、锅炉炉型及其燃烧设备特点4、不同炉型和煤种的燃烧调整方法5、制粉系统的运行调整6、燃烧调整与锅炉运行的安全性7、燃烧调整与锅炉运行的经济性8、电站锅炉的洁净燃烧技术1、什么是锅炉的燃烧调整燃烧调整的对象：•燃料：化石燃料（不可再生）、生物质燃料（可再生）；•燃烧过程：反应物（燃料，空气），生成物（烟气，灰渣）；•传热过程：辐射传热，对流传热，黑度场，温度场，速度场。•主要设备：燃料制备，燃料和空气输送，燃烧设备，换热设备，烟气和灰渣处理设备。燃烧调整的目的：•保证锅炉输出：蒸发量（蒸汽压力）、蒸汽温度；•保证燃烧的安全稳定性（避免灭火、防止结焦、防止爆炸）；•保证受热面的安全（防止腐蚀、磨损、过热等）；•提高燃烧经济性（提高燃烧效率，减少热损失）；•减少对环境的污染（烟尘、SO2、NOx、CO等有害气体）；1、什么是锅炉的燃烧调整燃烧调整的定义：针对燃料和设备特点，利用锅炉设备具有的调整能力，调整燃烧的各种可调输入参数，保证设备需要的输出参数，达到合理的燃烧运行方式，优化机组运行。1、什么是锅炉的燃烧调整1、什么是锅炉的燃烧调整燃烧调整的基本内容：•燃料输入参数的调整：燃料掺配、煤粉细度、一次风煤粉浓度等。•空气输入参数的调整：氧量（风量）、温度、燃烧器喷口风速、风量分配等。•炉膛内燃烧状态的调整：火焰中心位置调整、温度分布状态调整、煤粉浓度分布状态调整等。•燃烧速率的调整：燃料量的变化和调整。•制粉系统的调整：制粉和煤粉的输送。燃煤性能主要包括以下几个方面：•煤的燃烧性能（着火性能、燃烬性能等）；•破碎和磨制性能（粒度、可磨性能）；•对锅炉受热面的影响特性（积灰、结渣、腐蚀、磨损）；•对环境的污染特性等。2、锅炉用煤性能分析2.1煤的燃烧性能•元素分析、工业分析的意义及其应用；•燃煤质量的判别；•煤质变化对燃烧的影响；•混煤的燃烧特性和配煤技术。——元素分析、工业分析的意义及其利用煤的元素分析：煤在锅炉中燃烧后将变成烟气（气相）和灰渣（固相）两部分，按照成分，利用化学分析的方法，得到元素分析值。元素分析是传热计算的依据，与燃烧过程没有直接的关系；——元素分析、工业分析的意义及其利用煤的工业分析：煤在燃烧过程中，首先是水分的蒸发，接着是挥发分的析出和燃烧，然后是焦碳中的固定碳燃烧，最后剩下不能燃烧的是焦碳中的灰分，按照上述燃烧过程对煤进行分析得到煤的工业分析成分，即水分、挥发分、固定碳和灰分。工业分析质反映了燃烧过程，是燃烧调整的依据之一。——元素分析、工业分析的意义及其利用煤的工业分析：工业分析值只反映了燃料在温度坐标轴上的静态变化过程，与时间无关，因此，不能全面反映燃料的着火性能。——煤的着火性能研究煤的着火性能主要有以下几种方法：•按挥发分进行分类;•利用实验炉实烧分析；•利用热天平进行热重分析；•利用工业分析值判别煤的着火性能。表1：煤种按挥发分分类煤种无烟煤贫煤烟煤褐煤干燥无灰基挥发分%≤99～1919～4040～50——煤的着火性能“通用着火特征指标”：•Fz=（Vad+Mad）2×FCad/10000，•从Fz≤0.5到Fz＞2.0将煤着火稳燃特性分为极难燃、难燃、准难燃、易燃和极易燃五个类别——煤的着火性能煤的着火稳燃特征指标特征指标Fz≤0.50.5＜Fc≤1.01.0＜Fz≤1.51.5＜Fz≤2.0Fz＞2.0着火特性极难燃难燃准难燃易燃极易燃——燃煤质量的判别•原煤的发热量不能直接反映出煤的燃烧性能和其他性能，因此，对于锅炉来说将煤的发热量做为燃煤质量的主要判别指标是片面的。•煤的工业分析值主要反映了燃煤在温度坐标轴上的变化特性，并不能完全反映燃煤在时间坐标轴上的变化特性。所以工业分析并不能完全反映煤的燃烧性能•煤的元素分析值可以计算煤燃烧后形成烟气的组分和重量，主要影响烟气与受热面之间的换热过程，很难反映煤的燃烧过程和燃烧特性。因此，元素分析不能做为锅炉用煤的质量指标。——燃煤质量的判别煤的质量判别应包括标煤价格和燃煤性能两个方面。燃煤性能与锅炉设备的固有特性是分不开的，很难建立一个对所有锅炉都一样的性能和质量指标。煤的性能质量指标应该是煤燃烧性能和锅炉设备固有特性相联系的一个综合性指标，既反映了煤在燃烧方面的有效经济价值（主要是发热量），也反映了煤的各种性能与锅炉设备能够良好匹配，能够实现安全、经济和洁净燃烧的最佳效果。——燃煤质量的判别标煤价格燃烧性能环保投资——混煤燃烧特性及配煤技术配煤可以解决以下问题：•解决煤源不足的问题；•降低燃料成本；•改善煤质，提高燃烧水平。——混煤燃烧特性及配煤技术配煤时间和地点：•在入厂前完成；•在入厂后的煤场、煤仓、皮带等各个过程实现配煤；•对于某些燃烧性能差别较大的煤种不得不在同一台锅炉中燃烧时，由于燃烧性能差别大，对燃煤的细度、配风方式等有不同的要求，这时也可以通过分层燃烧，在炉内实现配煤过程。——混煤燃烧特性及配煤技术•目前，世界许多国家对配煤技术和混煤的燃烧性能进行了深入地研究。配煤已经成为一项不可忽视的火力发电技术。•在我国，由于煤炭市场状况以及对配煤技术的认识和研究不深，在配煤方面的技术和资源投入不足，管理投入也比较欠缺，大都处于一种被动状态，仅仅是解决煤源不足的问题，锅炉燃烧混煤的总体效果较差。——混煤燃烧特性及配煤技术混煤的特点：•在一定条件下能发挥组分煤种各自的优越性，取长补短。（煤种适当，混合均匀，配比合理，通过合理的燃烧调整创造良好的燃烧条件。）•混煤的某些分析指标具有可加性（工业分析、元素分析、发热量等）。•混煤的煤质特性比单一煤复杂，其燃烧特性并非组分煤种的简单叠加，难以简单地由掺混比例预知其特性。•由于对混煤的特性缺乏足够了解，致使许多电厂在燃烧混煤时出现各种问题。因此，研究混煤的特性是非常必要的。——混煤燃烧特性及配煤技术混煤某些分析指标的可加性及其局限实验表明，混煤的常规分析指标与其中的单一煤种的分析指标之间具有明显的相关性，例如，混煤的元素分析值、工业分析值、发热量等具有一定的可加性。也就是说，混煤的上述测试分析值原则上可以用其中各个单一煤种的相应数值加权平均得到。——混煤燃烧特性及配煤技术配煤的燃烧特性不是各单一煤种煤燃烧特性的简单叠加。将几种煤质特征和燃烧特性各异的煤混合后，其引燃着火和燃烬等方面必然会表现出与各单种煤的不一致性。即使其煤质指标与某一煤种相同，二者之间仍会由于其内在组成的差异而在燃烧特性上表现出很大的不一致性。——混煤燃烧特性及配煤技术图8混煤对飞灰可燃物的影响%45678010203040混煤中煤泥的比例%锅炉飞灰可燃物含量%——混煤燃烧特性及配煤技术——混煤燃烧特性及配煤技术——煤质变化对锅炉燃烧的影响燃煤着火性能变化（挥发分、发热量、灰分等）；燃煤结渣特性变化；燃煤对受热面腐蚀性能的变化；燃煤磨制性能的变化。2.2煤的破碎和磨制性能煤的磨制性能影响制粉过程的电耗、制粉设备的磨损消耗、制粉系统的出力能力以及煤粉的粒度分布状态等。制粉系统形式的选择需要考虑燃煤的磨制性能。2.3燃煤对受热面的影响•煤的积灰和结渣特性；•燃煤对受热面的高温腐蚀和低温腐蚀；•煤灰对受热面的磨损；2.4燃煤对环境的污染特性燃煤发电锅炉的环境污染：•烟尘污染，超细粉尘污染；•有害气体污染：SO2,NOx,CO,N2O等；•温室气体CO2污染；•热污染；•重金属污染；•污水排放；3、锅炉炉型及其燃烧设备特点•切园燃烧锅炉（四角切园、六角切园、直流燃烧器）；•墙式燃烧锅炉，旋流燃烧器，前墙布置，前后墙对冲布置；•“W”火焰锅炉；•循环流化床燃烧锅炉3.1、四角切园燃烧锅炉燃烧器多角布置、直流喷燃；炉内充满系数高；燃烧热负荷比较均匀；燃烧器结构和调节方法简单，便于运行中的调节；燃烧侧参与汽温调节的手段较多；3.1、四角切园燃烧锅炉炉膛结构和热力参数：结构参数：炉膛容积、炉膛截面积、炉内壁面积，高度和直径的比例等；热力参数：平均热强度（容积热强度、截面热强度）；局部热强度（燃烧器区域容积热强度和壁面热强度）；燃烧器功率；火球直径等。3.1、四角切园燃烧锅炉3.1、四角切园燃烧锅炉3.1、四角切园燃烧锅炉炉膛内与燃烧过程和燃烧调整有关的重要参数：•假想切园，相对假想切园；•强风环（实际切园）直径，相对强风环直径；•炉内气流充满系数；•贴壁风速；•炉内气流旋转强度；•火球直径；•炉膛出口残余旋转；•炉膛出口速度不均系数3.1、四角切园燃烧锅炉影响实际切园（火球直径）的主要因素：1、假想切园的大小；2、燃烧器布置及配风方式（一、二次风速，风温；喷嘴的结构等）；3、煤种、煤粉气流的特性（着火性能、煤粉浓度等）；4、锅炉运行负荷；3.1、四角切园燃烧锅炉•煤粉细度的控制：主要根据煤的着火性能，同时考虑炉膛内的燃烧和汽温状况等，大致控制在R90=Vad。•一次风速的控制：煤的着火性能越差，一次风速越低，同时考虑燃烧器类型和炉膛内燃烧状况。贫煤一次风速21～23m/s，一般不超过25m/s；烟煤一次风速27～28m/s，一般不低于25m/s，不超过30m/s。3.2、墙式燃烧锅炉•锅炉结构特点：燃烧器布置在墙面上；•燃烧器种类及特点：独立燃烧性能；煤种适应性能和调整性能；•燃烧器的配风调整：均匀要求、着火距离、洁净燃烧；•启停过程的节油；•炉内温度分布和烟温偏差；3.2、墙式燃烧锅炉3.3、“W”火焰锅炉燃烧设备特点3.3、“W”火焰锅炉燃烧设备特点3.3、“W”火焰锅炉燃烧设备特点3.4、循环流化床锅炉燃烧设备特点4、不同炉型和煤种的燃烧调整方法•炉型和煤性的耦合关系；•不同煤种的燃烧调整；•混合煤种的燃烧调整；•锅炉对煤质变化的适应能力；•针对煤质变化的燃烧调整；炉型和煤性的耦合关系：为了保证良好的燃烧效果，炉型和煤种之间存在着严格的配合关系。有些锅炉在设计时将设计煤种和校核煤种的性能差别拉大，虽然增加了煤质变化的适应能力，但是需要以牺牲锅炉的燃烧水平为代价，往往对所有煤种都处于不良的燃烧状态，而且额外加大了设备的投资。——炉型和煤性的耦合关系•锅炉炉型稳燃性能指数：Z=C/(Va+Vb)其中：Va——锅炉炉膛有效容积（m3）；Vb——锅炉燃烧器区域的炉膛容积（m3）；C——标准锅炉的（Va+Vb），对于1025t/h四角切园燃烧锅炉C=900（m3）。锅炉稳燃性能指数决定于锅炉炉膛结构尺寸和燃烧器的布置。•燃煤着火特征指标：FC=（Vad+Mad）2×FCad/10000其中：Vad、Mad、FCad分别是燃煤工业分析的空干基挥发分、水分和固定碳含量（%）。——炉型和煤性的耦合关系图7：炉型与燃煤着火性能的搭配00.511.522.530.80.911.11.2锅炉炉型稳燃性能指数Z燃煤着火特征指标Fc——炉型和煤性的耦合关系——不同煤种的燃烧调整方法•不同煤种的煤粉制备特点；•煤粉细度的控制；•不同煤种的配风方式：一、二次风速、风率，热风温度；•煤粉浓度的控制；•燃烧器的运行调整方法：直流、旋流；——混合煤种的燃烧调整方法•混合煤种的燃烧特性；•混煤的基本原则；•混合煤种燃烧方式的选择；•混合煤种燃烧调整的基本方法；——锅炉对煤质变化的适应能力和范围煤质的变化范围主要受到以下几方面的限制：•炉膛结构及锅炉的燃烧性能；•锅炉输出参数的变化范围、蒸汽温度的输出特性；•受热面的安全性；•制粉系统状况及输送粉条件。——针对煤质变化的燃烧调整•针对入厂煤煤种变化的应对措施；•煤质预报的重要性；•运行中的煤质变化判断；•提高燃烧安全性的措施；•提高燃烧经济性的措施；5、制粉系统的调整制粉系统的类别：•单进单出滚筒钢球磨：中储式热风送粉，中储式乏气送粉，负压直吹系统。•双进双出滚筒钢球磨：正压直吹系统。•中速磨：正压直吹系统。•风扇磨：5、制粉系统的调整需要解决的主要问题：•煤粉细度；•煤粉浓度；•风粉混合物的温度；•一次风速；•制粉系统的出力；•制粉电耗和材料消耗；•安全运行；6、燃烧调整与锅炉燃烧的安全性•燃烧稳定性；•锅炉结渣；•受热面的高温腐蚀；•受热面