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200MW机组锅炉高温空气煤粉直燃技术工程应用试验研究
发布时间：2013-08-31 08:05 来源：未知
0、引言
我国的能源结构中，油资源极其短缺，每年依靠大量进口，耗资上百亿美元。因而，石油已成为影响我国能源和经济安全的战略物资，节约和替代燃料油已成为保证国家能源和经济安全的重要
措施。
2004年以中电投集团公司为主申请了国家863计划课题《燃煤锅炉超低负荷洁净高效控制与运行技术的研究与应用》，煤粉直燃技术是该863计划课题的子课题，通过前期研究和试验后，在中电投抚顺发电有限责任公司l号200MW机组锅炉进行了煤粉直燃技术工程应用的试验研究。
高温空气煤粉直燃技术主要的特点，是利用高温空气直接点燃煤粉。与国内外技术的区别是，采用中频感应将少量空气瞬间加热到1000℃左右，高温空气引入到煤粉直燃技术燃烧器中心点燃少量煤粉，再分级逐渐点燃全部煤粉，实现无油点火的全过程。
1、抚顺电厂1号炉设备概况
抚顺发电有限责任公司1号锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的HG - 670/13.7 - YM9型固态排渣煤粉炉，中间仓储式钢球磨煤机制粉系统，带有刮板式捞渣机，采用角式煤粉燃烧器，四角布置切圆燃烧方式。锅炉主要设计参数见表1，设计燃料特性见表2，富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧木屑颗�；怪频纳镏使�。
2、煤粉直燃系统设计
2.1煤粉直燃燃烧器的设计
根据抚顺发电厂设计的煤质特性及电厂1号锅炉2003年的炉前煤统计平均值，作为高温空气煤粉直燃燃烧器的设计煤质见表3。
原设计1号锅炉配8只出力为1590kg/h油枪，油枪的总容量占锅炉机组的25%负荷(50MW)。为保证锅炉的升温曲线，必需在点火初期投入炉内的燃煤在燃烧过程产生的热量与原设计油枪产生的热量相近。在设计煤种发热量的前提下计算，燃煤量为燃油量的2.8倍。
原设计锅炉单只一次风喷口煤粉出力为6.3 t/h左右，为了不改变原设计的锅炉燃烧工况，高’温空气直燃燃烧器的最大出力与原设计相同；为了保证锅炉设计升温曲线，高温空气直燃燃烧器的最小出力与原设计单只油枪的出力相同，原设计油枪出力为1590kg/h，按上述的折算方法对应的煤粉量为最小出力4452 kg/h。
锅炉在满负荷运行时，一次风的煤粉浓度约为0. 32kg/kg，在锅炉点火初期，对应上述最小煤粉出力，按设计的一次风量计算的煤粉浓度为0．2kg/kg左右。
2.2煤粉直燃技术燃烧器的原理、结构及布置
2.2.1 高温空气加热器感应加热的基本原理
感应加热是电热应用的较好形式，它是靠感应器通过电磁感应把电能传递给被加热金属，在金属内部电能转变成为热能。
在感应线圈中置入高温空气加热器，然后用风机将常温空气送入高温空气加热器中，再在感应线圈两端施加700—1 000 Hz的交流电压，即产生交变的磁场，此时感应线圈本身表现为圆环效应，感应线圈与高温空气加热器间即为邻近效应，而高温空气加热器本身表现为集肤效应。通过这几种磁场效应将高温空气加热器感应加热，常温空气通过高温空气加热器，并进行2—3分钟的热交换，便产生出高达1000℃的高温空气。
2.2.2煤粉直燃技术燃烧器的结构
煤粉直燃燃烧器结构见图l，主要设备有煤粉的浓缩设备、分级点火用的套筒及点火用热空气的引入管，点火器布置在一次风喷口中心偏向火侧，浓缩器使浓煤粉偏向向火侧，在锅炉正常运行时，可以实现煤粉浓淡分级燃烧的作用，使火焰更稳定，同时也有降低烟气中的NO，的作用。
2.2.3煤粉直燃技术燃烧器的布置
抚顺电厂1号炉为四角燃烧煤粉锅炉，炉膛水冷壁四角各布置一组直流燃烧器，在每组燃烧器中布置有4只一次风喷口，原设计每组燃烧器有上下两只点火油枪，保证燃烧器正常点火。通过研究确定将四组燃烧器的下一次风喷口中安装采用煤粉直燃技术燃烧器，直接点燃该喷口的煤粉，然后用下层喷口的火焰点燃上层喷口的煤粉。
在锅炉零米两台排粉机之间安装一台风量为2 500 m3/h．风压为10kPa的送风机，可满足4台点火用的高温空气量，用一风箱送到运转平台上，并连接两根管引到锅炉两侧后，再分两管与各角的高温空气加热器连接，为煤粉直燃燃烧器输送点火用的高温空气。
3、煤粉直燃技术的燃烧器在670 t/h锅炉应用试验
3.1概述
2004年5月抚顺电厂1号炉的B级检修期
间，在完成了系统的计算与设计的基础上安装了北京国力能高科技有限公司研制开发的煤粉直燃装置。2005年利用机组检修后启动的机会，进行了两次锅炉冷态启动前用煤粉直燃装置无油点火试验，并在点火期间对锅炉的升温曲线和燃烧效率进行测试。两次试验的结果，使锅炉从冷炉条件开始点火，到汽轮机冲转并网，机组带负荷140MW，全程无油点火启动。
3.2点火期间试验的数据分析
3.2.1煤质分析
1号锅炉点火期间采用邻炉送粉，送粉期间在2号炉给煤机处采集煤样，委托沈阳煤联煤炭质量检测中心进行原煤的工业分析和发热量测量。点火期间的煤质分析结果见表4。
3.2.2煤粉细度
在1号炉点火前和点火期间一直从2号炉向1号炉输送煤粉，点火前对2号炉的煤粉进行了取样，并用R200和R90的标准筛进行筛分，点火期间煤粉R=36~ 38%，可见点火期间煤粉是较粗的。
3.2.3喷口一次风速
点火期间通过在一次风管上安装的靠背式测速管对管道的一次风速测量，然后换算到喷口流速，点火期间喷口一次风速在17~27m/s。
3.2.4燃烧器的煤粉浓度
因为给粉机的下粉量无法测量，只能粗略根据给粉机的转数和机组正常运行的给粉机转数来估计下粉量，点火期间各燃烧器的煤粉量1、2号约5~5.5 t/h，3号约5t/h左右，4号约4.5 t/h多。煤粉浓度0.25 kg/kg左右
3.2.5 高温空气加热器的耗电量
利用在运转层的加热器电源控制间里安装的电能表记录了点火期间加热器的耗电量，加热器电源为380V电压，采用的是220 V单项电能表，点火期间高温空气加热器的总耗电量1 542 kW．h。
3.2.6锅炉燃烧效率
在锅炉尾部烟道安装的飞灰取样器上对锅炉点火期间的飞灰进行了采样，在捞渣机处对炉渣进行了采样，委托沈阳煤联煤炭质量检测中心对灰渣样的可燃物含量进行分析，根据灰渣样的可燃物含量进行的点火期间的煤粉燃尽率计算结果见表5。
3.2.7升温曲线
锅炉点火期间的升温曲线见图2。
从图中可看出，点火初期阶段由于各燃烧器试点火，燃料量投入较多，锅炉升温速度过快，后期温升速度控制较好，在以后的点火过程中，初期应最多投入两个燃烧器，再靠控制煤粉量来调节锅炉升温速度。
3.2.8经济效益分析
按电厂经验，以往冷炉点火启动，到机组达到断油条件140MW负荷时，需烧油约30 t。按现在油价4 000元／t计算，折合人民币120 000元，节省的油量按点火期间燃煤的热值和煤粉燃尽率计算约折合86 t煤，每吨煤按300元计算，折合人民币25 800元，本次点火共耗电1542 kW.h，按上网电价0.3元/kW.h计算合人民币462元，点火期间7.5 h共耗工业水400t，每吨工业水按3元计算，合人民币1200元。按以上计算，此次点火共节约人民币90 000元。
4、结 论
高温空气煤粉直燃技术燃烧器在抚顺电厂1号锅炉上的应用，使锅炉从冷炉条件开始点火，到汽轮机冲转并网，机组带负荷140MW，全程无油点火启动。试验结果表明，高温空气煤粉直燃燃烧器在670t/h中储式制粉系统的电站锅炉上应用是成功的。
采用高温空气煤粉直燃系统后，可以节省高品位能源，对煤多油少的我国能源结构来说具有极高战略意义。
高温空气煤粉直燃装置改造后，锅炉在启动和超低负荷时都不投油助燃，锅炉在点火期间和超低负荷下排烟的林格曼黑度<1级，电除尘器从锅炉点火时就可投入运行，所以锅炉在启动和超低负荷时的烟尘排放降低90%以上，具有重要的环保意义，富通新能源不但生产销售生物质锅炉，而且还大量销售木屑颗�；怪频纳镏士帕Ｈ剂希ü┥镏使忌帐褂�。
