煤粉鍋爐點(diǎn)火技術(shù)及其發(fā)展

　1.上海鍋爐廠有限公司設(shè)計(jì)處，上海200245；2.上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)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(diǎn)方面進(jìn)行了初步比較，指出將先進(jìn)的無油點(diǎn)火技術(shù)。預(yù)燃室燃燒技術(shù)和穩(wěn)燃技術(shù)有機(jī)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(diǎn)火技術(shù)0前言燃煤火力發(fā)電是目前各國(guó)所采用的主要發(fā)電方式。在我國(guó)燃煤發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量占全國(guó)總裝機(jī)容量的70左右。點(diǎn)火是鍋爐燃燒過程的個(gè)主要方面。隨著鍋爐容量的增大，如何快速經(jīng)濟(jì)地完成鍋爐的啟動(dòng)過程，是個(gè)亟待解決的重大問。 　　1傳統(tǒng)點(diǎn)火技術(shù)傳統(tǒng)的電站鍋爐點(diǎn)火普遍采用的方式為油點(diǎn)火。鍋爐啟動(dòng)時(shí)先點(diǎn)燃油槍，油在爐膛中燃燒定時(shí)間后將爐膛加熱到煤粉的著火溫度，此時(shí)將煤粉噴入爐膛進(jìn)行煤油混燒，直到煤粉穩(wěn)定燃燒時(shí)才將油切斷，完成點(diǎn)火啟動(dòng)過程。 　　點(diǎn)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(diǎn)火或穩(wěn)燃階段，首先用大油槍提高爐膛煙氣溫度，高溫?zé)煔庠偻ㄟ^對(duì)流將熱量傳遞給次風(fēng)，對(duì)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(duì)流換熱，故大油槍點(diǎn)火穩(wěn)燃的效率不高。 　　這種點(diǎn)火方式點(diǎn)火時(shí)間長(zhǎng)耗油量大。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道。臺(tái)125界機(jī)組鍋爐從點(diǎn)火到帶滿負(fù)荷，時(shí)間不短于9其中燒油時(shí)間近8啟動(dòng)次耗油量約30臺(tái)200厘1機(jī)組鍋爐點(diǎn)火次需耗油70，煤質(zhì)變差或其他原因引起啟動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng)，耗油每次常達(dá)200，300；臺(tái)3001機(jī)組鍋爐全年點(diǎn)火耗油400臺(tái)600厘1機(jī)組鍋爐點(diǎn)火次需耗油300 2點(diǎn)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(diǎn)火及無油點(diǎn)火技術(shù)。 　　2.1少油點(diǎn)火2.1.1小油槍點(diǎn)火該點(diǎn)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(dòng)或者鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃時(shí)才投用的。小油槍煤粉燃燒器帶油運(yùn)行時(shí)13，不會(huì)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(guó)100多臺(tái)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(fù)荷穩(wěn)燃，節(jié)油效果顯著冷爐點(diǎn)火計(jì)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(diǎn)，但小油槍點(diǎn)火仍需定量的油，小油槍煤粉燃燒器的設(shè)計(jì)還沒有種公認(rèn)的方法，特別是對(duì)小油槍容量基本上是通過試驗(yàn)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(diǎn)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?zé)煔夂透呙悍蹪舛仁姑悍壑鹋c燃燒穩(wěn)定。 　　根據(jù)資料明利用預(yù)燃室點(diǎn)火技術(shù)可以大大節(jié)約點(diǎn)火用油，節(jié)油率可達(dá)90以上。清華大學(xué)將大速差同向射流的穩(wěn)燃技術(shù)運(yùn)用到預(yù)燃室中，使得預(yù)燃室技術(shù)又提高到個(gè)新的水平。現(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?jī)?nèi)容。仍需進(jìn)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(duì)煤種的適應(yīng)性；需向大容量機(jī)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(diǎn)火槍和電弧槍，進(jìn)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(dāng)鍋爐點(diǎn)火或穩(wěn)燃時(shí)，可用點(diǎn)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(qiáng)，易于安裝和改造工作量小，在般情況下節(jié)約點(diǎn)火燃料50，70.如煤質(zhì)較好或煤粉細(xì)度大時(shí)，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(diǎn)的光學(xué)特性，把熱量聚焦于焦點(diǎn)，同時(shí)錐形管使得次風(fēng)煤粉進(jìn)入燃燒筒時(shí)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)而形成的回流區(qū)吸引部分高溫?zé)煔鈱?duì)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(huì)被燒壞，保證燃燒器長(zhǎng)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(hào)爐130和洛陽(yáng)中友電力公司1號(hào)爐220，對(duì)臺(tái)220煤粉鍋爐而言，利用該燃燒器可節(jié)約基建投資近百萬(wàn)元，每年可節(jié)油約13.5，對(duì)大容量鍋爐燃用劣質(zhì)煤時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益更顯著。 　　1次風(fēng)進(jìn)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(fù)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(diǎn)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(diǎn)火2.2.1等離子體點(diǎn)火，有少量的正負(fù)離子，活性較大，因而容易點(diǎn)燃煤粉。而且因溫度高，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤欤紵磻?yīng)強(qiáng)烈，火焰很快地充滿整個(gè)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(guó)外資料，采用等離子體點(diǎn)火系統(tǒng)的技術(shù)維護(hù)及運(yùn)行費(fèi)用為用油點(diǎn)火系統(tǒng)的28.哈薩克電力科學(xué)研究所的試驗(yàn)明當(dāng)?shù)入x子體發(fā)生器相對(duì)電功率等于煤粉噴燃器熱功率的0.1.5時(shí)，可以保證等離子體穩(wěn)定無油點(diǎn)火，且煤粉火炬穩(wěn)定燃燒。僅當(dāng)點(diǎn)燃揮發(fā)份為3，4的低反應(yīng)無煙煤時(shí)，等離子體發(fā)生器的相對(duì)電功率為2，3.這種點(diǎn)火技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是不需要任何燃料，只需少量電能，適用煤種較廣，點(diǎn)火時(shí)間短。 　　主要缺點(diǎn)是設(shè)備投資費(fèi)用較大，運(yùn)行維護(hù)技術(shù)較復(fù)雜。1列出了等離子體點(diǎn)火應(yīng)用實(shí)例。2列出了武漢水利電力大學(xué)曾對(duì)臺(tái)410的煤粉鍋爐采用等離子體點(diǎn)火及低負(fù)荷穩(wěn)燃的經(jīng)濟(jì)性研究單位試驗(yàn)應(yīng)用單位機(jī)組容量點(diǎn)火功率美國(guó)聯(lián)合碳化物公司馬里塔電廠鍋爐美國(guó)，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(dòng)力科學(xué)研究院寶雞電廠澳大利亞中國(guó)安徽電力局淮南電廠鍋爐中國(guó)山東電力局鍋爐中國(guó)陳以理等中國(guó)陳以理等經(jīng)濟(jì)性分析結(jié)果項(xiàng)目常規(guī)油槍小油槍等離子體發(fā)生器投資成本萬(wàn)元點(diǎn)火費(fèi)用低負(fù)荷穩(wěn)燃費(fèi)用能耗與燃燒器功率比值點(diǎn)火時(shí)間h 2.2.2液化氣點(diǎn)火分析結(jié)果。 　　采用液化氣點(diǎn)火，燃?xì)鉄嶂蹈撸{(diào)節(jié)方便，污染小，煤種適應(yīng)性強(qiáng)。只需21液化氣，幾分鐘內(nèi)點(diǎn)燃煤粉預(yù)燃室，成本5.該點(diǎn)火技術(shù)在0013039450河電站鍋爐上獲得成功，火炬長(zhǎng)度達(dá)1.1加，火焰溫度高達(dá)1850.目前該技術(shù)還未形成成熟技術(shù)。 　　2.2.3電熱管點(diǎn)火電熱管點(diǎn)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€(gè)截面。這種點(diǎn)火方式投資少，運(yùn)行成本低，易于實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，但電熱管的材料使用壽命較短，與等離子體點(diǎn)火方式相比，它的點(diǎn)火時(shí)間較長(zhǎng)，約0.5至1而等離子體只需出即可點(diǎn)燃煤粉，10爪出便可停弧。 　　2.2.4激光點(diǎn)火進(jìn)入90年代以后，世界上些國(guó)家已經(jīng)轉(zhuǎn)向激光點(diǎn)火的研究。美國(guó)澳大利亞日本等國(guó)已經(jīng)做了大量的實(shí)驗(yàn)室研究。 　　3結(jié)論在能源日益緊張的今天，無油點(diǎn)火技術(shù)比油點(diǎn)火技術(shù)和少節(jié)油點(diǎn)火技術(shù)有發(fā)展前途。我國(guó)必須加大無油點(diǎn)火技術(shù)的研究力度，使之盡早在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用。將先進(jìn)的無油點(diǎn)火技術(shù)預(yù)燃室燃燒技術(shù)和穩(wěn)燃技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來的煤粉燃燒器，必將形成未來鍋爐點(diǎn)火及低負(fù)荷穩(wěn)燃煤粉燃燒器的主流。 　　陳以理。火力發(fā)電鍋爐直接點(diǎn)燃煤粉的概況。動(dòng)力工程，澳大利亞開發(fā)等離子體直接點(diǎn)燃煤粉的技術(shù)叫。電信息報(bào)，金振齊，等。煤粉爐無油點(diǎn)火新技術(shù)高能等離子體點(diǎn)火涂建華。煤粉爐的無油點(diǎn)火技術(shù)。中國(guó)能源，1996 5王永正。種用于煤粉鍋爐點(diǎn)火和穩(wěn)燃的煤粉直接點(diǎn)火燃燒6孫家鼎。少油煤粉直接點(diǎn)火及穩(wěn)燃噴燃器。中國(guó)電力，1996 7樊有德譯。煤粉燃料采用低溫等離子體點(diǎn)火及穩(wěn)定燃燒。 　　8劉圣勇等。煤粉鍋爐液化氣點(diǎn)火裝置的理論與實(shí)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(guó)10李文蛟，等。煤粉直接點(diǎn)火燃燒器技術(shù)及其進(jìn)展J.熱能動(dòng)力工程，19999.上接第4頁(yè)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(duì)濃相煤粉流，形成早期的濃淡分級(jí)燃燒，從源頭控制NOx的生成。設(shè)計(jì)新穎獨(dú)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(biāo)。有別于傳統(tǒng)的鍋爐燃燒調(diào)整試驗(yàn)，即僅滿足鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性單指標(biāo)。 　　燃燒器經(jīng)過全面優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)后，達(dá)到了兼顧經(jīng)濟(jì)和環(huán)保指標(biāo)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 。