劉文山
摘? ?要:據(jù)資料顯示,很多電站發(fā)生鍋爐事故都是因?yàn)槊悍N問(wèn)題,設(shè)計(jì)使用煤種和實(shí)際燃煤誤差過(guò)大是常見(jiàn)的煤種問(wèn)題。為了對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行分析,文章根據(jù)某電廠的例子,探討水平濃淡燃燒器技術(shù)控制煤粉流向技術(shù)在130 t/h燃煤鍋爐中的應(yīng)用,對(duì)實(shí)際的鍋爐爐內(nèi)燃燒狀況進(jìn)行最大化的優(yōu)化,從而對(duì)上述結(jié)渣現(xiàn)象進(jìn)行改善。文章通過(guò)多個(gè)角度的分析得出,水平濃淡燃燒器技術(shù)能夠很好的避免結(jié)渣現(xiàn)象。
關(guān)鍵詞:水平濃淡燃燒器;控制煤粉流向;130 t/h燃煤鍋爐;應(yīng)用
通過(guò)對(duì)130 t/h燃煤鍋爐機(jī)組的了解以及對(duì)實(shí)際電廠情況的分析發(fā)現(xiàn),近年電廠實(shí)際燃煤與設(shè)計(jì)燃煤的偏差越來(lái)越大,鍋爐結(jié)渣情況越來(lái)越明顯,對(duì)生產(chǎn)的影響越來(lái)越大,并且這些情況都需要依靠人工直接接觸才能解決,存在很大的安全隱患。因此,電廠決定依靠先進(jìn)技術(shù)對(duì)該爐進(jìn)行改造,全面避免結(jié)渣問(wèn)題。文章通過(guò)數(shù)值模擬來(lái)判斷改造的可行性,對(duì)水平濃淡燃燒器與該爐的實(shí)際吻合程度進(jìn)行分析,并介紹該燃燒器的實(shí)際改造過(guò)程。
1? ? 設(shè)備問(wèn)題概述
分析近年來(lái)的資料、對(duì)爐進(jìn)行實(shí)際考察、將該電廠爐與其他鍋爐進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn),該爐的衛(wèi)燃帶面積最小,但爐內(nèi)結(jié)渣的問(wèn)題卻最為明顯。爐內(nèi)結(jié)渣現(xiàn)象一般都是在衛(wèi)燃帶上出現(xiàn),結(jié)渣的厚度可到大約1 m,該爐結(jié)渣成塊問(wèn)題與其他鍋爐相比更大,導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)排渣情況受阻,派閘口堵塞,產(chǎn)生的渣塊越來(lái)越多、越來(lái)越大。
通過(guò)對(duì)鍋爐的實(shí)際情況考察發(fā)現(xiàn),該爐結(jié)渣現(xiàn)象嚴(yán)重主要是因?yàn)槿济鹤冑|(zhì),對(duì)燃煤質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制之后發(fā)現(xiàn)該爐的結(jié)渣情況得到了很好的控制,這就更證明了燃煤質(zhì)量是該鍋爐結(jié)渣問(wèn)題的源頭。該爐的實(shí)際使用煤種熱量大致為16 000 kJ/kg,熱量要略微小于設(shè)計(jì)煤種。燃煤消耗量在符合一定條件的情況之下上漲大約1 t。這樣的現(xiàn)象使一次風(fēng)速提升的同時(shí)又將三次風(fēng)速提到了可控范圍之外,與預(yù)期設(shè)計(jì)情況比較,額定條件之下二次風(fēng)速會(huì)減少,而二次風(fēng)速減少之后就不能很好地完成其托粉任務(wù),這是結(jié)渣現(xiàn)象的主要原因之一。
由于此設(shè)備在最初設(shè)計(jì)時(shí)存在缺陷,不能使用常規(guī)的“風(fēng)包火”燃燒技術(shù)來(lái)解決,因此,使用水平濃淡燃燒器技術(shù)最為合適,通過(guò)該技術(shù)能夠達(dá)到上述的“風(fēng)包火”效果,是解決爐內(nèi)結(jié)渣現(xiàn)象的良方[1]。
2? ? 數(shù)值模擬
水平濃淡燃燒器主要由3方面組成:調(diào)節(jié)風(fēng)管、連接風(fēng)管和噴口。在實(shí)際使用時(shí),需要先對(duì)調(diào)節(jié)風(fēng)管進(jìn)行調(diào)節(jié),擋塊變化之后就可以發(fā)揮濃淡分離的作用,對(duì)煤粉氣流進(jìn)行實(shí)際作用,而擋塊的變動(dòng)主要是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)螺栓來(lái)實(shí)現(xiàn)。擋塊變動(dòng)需要耐磨陶瓷片的幫助來(lái)達(dá)到水平濃淡分離的效果。水平濃淡分離其實(shí)就是在水平方向之上達(dá)到左濃右淡的效果,根據(jù)這種現(xiàn)象進(jìn)行設(shè)置,將濃側(cè)與向火對(duì)應(yīng),淡側(cè)與被火對(duì)應(yīng)。向火側(cè)有較良好的燃燒條件,背火側(cè)能夠預(yù)防結(jié)渣問(wèn)題,水平濃淡燃燒器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
(1)將數(shù)值模擬情況設(shè)定為燃燒器的擋塊處于初始位置,對(duì)這種情況之下的分離效果進(jìn)行數(shù)值模擬,采用k—Ω湍流模型,對(duì)燃燒器的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行具體設(shè)定,將煤粉的平均粒徑設(shè)定為200 μm,一次風(fēng)速為20 m/s,燃煤為0.8 kg/s。此種模擬結(jié)果顯示:燃燒爐可以實(shí)現(xiàn)濃淡分離,濃淡煤粉的分布符合預(yù)期情況,在這種情況下能夠滿足穩(wěn)定著火,可以有效地避免NOx生成。
(2)更改設(shè)定條件再次進(jìn)行數(shù)值模擬,其他條件設(shè)定不變,對(duì)擋塊位置進(jìn)行更改,將擋塊分別處于10 mm,20 mm,30 mm,40 mm,50 mm。此種模擬結(jié)果是,濃淡分離的效果在燃燒器擋塊移動(dòng)之后逐漸變?nèi)酰瑩鯄K位置與分離效果成反比。從以上幾種情況得出,這種設(shè)定可以應(yīng)用到煤粉氣流著火過(guò)早的情況。
這兩種數(shù)值模擬的結(jié)果顯示,燃燒器能夠在鍋爐運(yùn)行良好的狀況之下表現(xiàn)出較好的濃淡分離效果,所以運(yùn)用這種方式對(duì)電廠設(shè)備進(jìn)行改造是可行的。
3? ? 設(shè)備改造
3.1? 切圓校正
實(shí)際考察情況發(fā)現(xiàn),該設(shè)備由于使用期過(guò)于長(zhǎng)久,發(fā)生了切圓直徑變化的現(xiàn)象,與實(shí)際情況大大偏離,切圓偏離的現(xiàn)象催生了火焰刷墻。所以在進(jìn)行燃燒器的實(shí)際安裝時(shí),需要對(duì)鍋爐的一次風(fēng)口進(jìn)行切圓校正,操作主要如下。
3.1.1? 找準(zhǔn)爐內(nèi)幾何中心
首先,需要焊接鋼筋,將鋼筋分布在爐內(nèi)的四角三次風(fēng)口之上。其次,懸吊重錘,懸吊位置一定要把握在與水冷壁相距的等距地方,重錘的懸吊主要是作為基準(zhǔn),以便更精確地測(cè)定幾何中心。最后,測(cè)對(duì)角距離,在此基礎(chǔ)上找到中垂線,爐膛的幾何中心就是中垂線的中心,也就是兩條中垂線的相交之處。
3.1.2? 對(duì)噴口位置進(jìn)行實(shí)際調(diào)整
根據(jù)找出的幾何中心進(jìn)行設(shè)置,首先,將圓盤當(dāng)作工具,圓盤的特征為直徑550 mm,可以進(jìn)行自由的高度調(diào)節(jié)。其次,在幾何中心出豎立,需要線繩作為輔助,將其栓到內(nèi)隔板上;再次,調(diào)整線繩使其達(dá)到與燃燒器的相切地方。最后,調(diào)整燃燒器,按照水平方向進(jìn)行動(dòng)作,將線繩布置到與內(nèi)隔板平行的位置,并判定中心線與圓相切。
3.1.3? 對(duì)調(diào)整效果進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證
為了保障上文中噴口調(diào)整的精確,需要用激光筆進(jìn)行驗(yàn)證,實(shí)際的驗(yàn)證主要有兩種。(1)首先,將激光筆固定在內(nèi)隔板上,對(duì)激光筆射出的光線進(jìn)行調(diào)整,將光線與隔板置于同一平面。其次,將光束射向切圓,將光點(diǎn)置于圓盤之內(nèi)。最后,觀察實(shí)際情況,如果出現(xiàn)相切,那么上文中的調(diào)整符合預(yù)期效果;如果外切或內(nèi)含,那么就需要再次調(diào)整噴口位置以達(dá)到預(yù)期效果。(2)首先,將激光筆固定在內(nèi)隔板上面,對(duì)激光筆射出的光線進(jìn)行調(diào)整,使光線射向?qū)γ鏍t壁。其次,記錄光點(diǎn)位置,在對(duì)角進(jìn)行同樣操作。最后,觀察光點(diǎn)位置,保證光點(diǎn)位置的固定。如果光點(diǎn)的位置在水冷管壁,則噴口位置調(diào)整符合預(yù)期效果;否則,就需要再次調(diào)整噴口位置,以保證位置符合。
3.2? 設(shè)備的改造效果
此設(shè)備改造后進(jìn)入運(yùn)行階段。在設(shè)備重新運(yùn)行的第一周使用優(yōu)質(zhì)煤種,此煤種不易結(jié)渣,性能方面灰熔點(diǎn)較高,使用時(shí)不曾出現(xiàn)結(jié)渣問(wèn)題。從設(shè)備重新運(yùn)行的第二周開(kāi)始換用質(zhì)量較差的煤種,并對(duì)實(shí)際效果進(jìn)行考察記錄,得出雖然使用這種煤種仍有結(jié)渣情況,但是已經(jīng)符合設(shè)定預(yù)期。爐內(nèi)的結(jié)渣問(wèn)題已得到明顯緩解。
同時(shí),為了進(jìn)一步驗(yàn)證燃燒器的實(shí)際使用性能,還需要做低負(fù)荷穩(wěn)燃試驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在設(shè)備的蒸發(fā)量低至80 t/h時(shí),設(shè)備能夠保證正常的燃燒情況,進(jìn)行改造之后的設(shè)備就算在低負(fù)荷的條件之下依然能夠燃燒,不需要對(duì)其他條件進(jìn)行變化[2]。
4? ? 結(jié)語(yǔ)
文章對(duì)130 t/h燃煤鍋爐進(jìn)行實(shí)際改造,通過(guò)數(shù)值模擬手段驗(yàn)證水平濃淡燃燒器技術(shù)在此設(shè)備上的適應(yīng)性,對(duì)設(shè)備的改造過(guò)程及改造后的實(shí)際使用效果進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。改造后,爐內(nèi)結(jié)渣問(wèn)題得到了有效緩解,但由于設(shè)備的初始設(shè)計(jì)問(wèn)題還會(huì)出現(xiàn)一些結(jié)渣情況,不過(guò)大量結(jié)渣導(dǎo)致設(shè)備停用的問(wèn)題已經(jīng)完全解決。水平濃淡燃燒器利用水平分離的方法來(lái)進(jìn)一步緩解爐內(nèi)結(jié)渣,并對(duì)設(shè)備進(jìn)行切圓校正,保證了正常的爐內(nèi)流動(dòng)。
[參考文獻(xiàn)]
[1]秦裕琨,李爭(zhēng)起,孫銳,等.風(fēng)包粉系列濃淡煤粉燃燒技術(shù)的研究[J].中國(guó)工程科學(xué),2002(11):42-49.
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Abstract:According to the data, the boiler accidents in many power stations are caused by coal types. It is a common problem that the error between the design about use of coal types and actual coal burning are too large. In order to analyze the practical problems, according to the example of a power plant, this paper discusses the application of horizontal dense and light burner technology to control the flow direction of pulverized coal in 130t/h coal-fired boiler, and optimizes the combustion condition in the actual boiler. As a result, the phenomenon of slagging is improved. Through the analysis of several angles, it is concluded that the horizontal concentration-light burner technology can avoid slagging phenomenon well.
Key words:horizontal concentration lean burner; control of pulverized coal flow direction; 130 t/h coal-fired boiler; application