淺析某廠220 t/h流化床鍋爐點(diǎn)火燃?xì)馊紵髟O(shè)計(jì)中的弊端及解決方案

續(xù)笑祖(西北工業(yè)學(xué)校，陜西 西安 710129)

來(lái)江(西安博遠(yuǎn)能源工程有限公司，陜西 西安 710129)

某廠水汽車(chē)間1#鍋爐為某鍋爐廠制造的220/9.8-Ⅱ型高壓循環(huán)流化床鍋爐。鍋爐設(shè)計(jì)主燃料為煤，摻燒工藝廢氣。

鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)采用天然氣床下點(diǎn)火方式，點(diǎn)火燃?xì)馊紵鞯脑O(shè)計(jì)熱容量為鍋爐額定負(fù)荷的15%B-MCR。該鍋爐自投運(yùn)以來(lái)點(diǎn)火燃燒器一直存在點(diǎn)火燃燒不穩(wěn)定、耗氣量大、點(diǎn)火時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。因此，我們對(duì)該鍋爐點(diǎn)火燃?xì)馊紵鬟M(jìn)行技術(shù)分析，找出該鍋爐點(diǎn)火燃?xì)馊紵鞔嬖诘膯?wèn)題，并針對(duì)其存在的問(wèn)題進(jìn)行相關(guān)技術(shù)改造。

1 設(shè)備概況

1.1 鍋爐基本參數(shù)

名 稱(chēng)額定蒸發(fā)量過(guò)熱蒸汽壓力過(guò)熱蒸汽溫度給水溫度鍋爐效率鍋爐類(lèi)型燃料種類(lèi)參 數(shù)2209.8540144≥87單 位t/h Mp a℃℃%循環(huán)流化床以煤為主燃料、摻燒工藝廢氣

鍋爐以煤為主燃料、摻燒工藝廢氣，點(diǎn)火采用床下點(diǎn)火方式，點(diǎn)火燃料為天然氣。

1.2 點(diǎn)火燃燒器設(shè)計(jì)參數(shù)及配風(fēng)結(jié)構(gòu)

1.2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

點(diǎn)火燃燒器數(shù)量： 2個(gè)

設(shè)計(jì)燃料： 天然氣；

單只點(diǎn)火燃燒器出力： 1500Nm3/h

單只燃燒器設(shè)計(jì)風(fēng)量： 33150Nm3/h

燃燒器設(shè)計(jì)風(fēng)溫： 233℃

燃燒器設(shè)計(jì)風(fēng)壓： 12Kpa

燃燒器設(shè)計(jì)阻力： 3.2 Kpa

燃燒器設(shè)計(jì)風(fēng)速： -43m/s

配有輔助點(diǎn)火槍。

1.2.2 配風(fēng)結(jié)構(gòu)

配風(fēng)主要由三個(gè)通道組成。內(nèi)通道風(fēng)量主要提供鍋爐點(diǎn)火時(shí)氣槍正常穩(wěn)定燃燒時(shí)所需的燃燒風(fēng)；環(huán)形通道為混合風(fēng)風(fēng)道，最外層通道為一次風(fēng)主風(fēng)道。

內(nèi)通道上布置有氣槍導(dǎo)管、點(diǎn)火器導(dǎo)管、看火孔等。

燃燒器燃燒風(fēng)和混合風(fēng)及一次風(fēng)進(jìn)口為法蘭連接，每個(gè)風(fēng)通道進(jìn)口處均設(shè)有一個(gè)風(fēng)門(mén)擋板，用以調(diào)節(jié)燃燒所需風(fēng)量。

在氣槍點(diǎn)火時(shí)，只打開(kāi)內(nèi)通道及混合風(fēng)通道上的風(fēng)門(mén)檔板，用來(lái)調(diào)節(jié)點(diǎn)火燃燒所需的風(fēng)量，此時(shí)一次風(fēng)道上的風(fēng)門(mén)擋板全關(guān)閉，點(diǎn)火燃燒器運(yùn)行后，三個(gè)風(fēng)門(mén)全開(kāi)。

2 原點(diǎn)火燃燒器存在的問(wèn)題

2.2.1 設(shè)計(jì)中未采用與燃?xì)饬考翱諝饬肯噙m應(yīng)的、匹配的、合理的縮口；

2.2.2 設(shè)計(jì)中沒(méi)有預(yù)混區(qū)域和穩(wěn)燃區(qū)域；

2.2.3 設(shè)計(jì)中未采用旋流風(fēng)進(jìn)行天然氣和空氣的混合與擾動(dòng)，應(yīng)該將燃燒風(fēng)采用旋流設(shè)計(jì)；

2.2.4 設(shè)計(jì)中未采用穩(wěn)燃措施；

2.2.5 設(shè)計(jì)中氣槍與配風(fēng)器的結(jié)合位置不合理；

2.2.6 點(diǎn)火槍與主燃燒器的點(diǎn)火間距偏大；

2.2.7 冷卻風(fēng)和燃燒風(fēng)取值存在一些偏差，設(shè)計(jì)中計(jì)算不合理；

政策一：6月25日，財(cái)政部、稅務(wù)總局和科技部三部門(mén)下發(fā)了《關(guān)于企業(yè)委托境外研究開(kāi)發(fā)費(fèi)用稅前加計(jì)扣除有關(guān)政策問(wèn)題的通知》，《通知》對(duì)有關(guān)稅收優(yōu)惠政策進(jìn)行了明確。

2.2.8 采用風(fēng)箱式結(jié)構(gòu)風(fēng)門(mén)，風(fēng)門(mén)關(guān)閉不嚴(yán)會(huì)影響到點(diǎn)火過(guò)程中風(fēng)量調(diào)節(jié)。

3 改造方案：（見(jiàn)圖2）

3.1 設(shè)計(jì)與相應(yīng)燃?xì)饬考翱諝饬窟m應(yīng)的、匹配的、合理的縮口；

3.2 設(shè)計(jì)預(yù)混區(qū)域；

3.3 設(shè)計(jì)采用旋流燃料風(fēng)，進(jìn)行天然氣和空氣的混合與擾動(dòng)；

3.4 調(diào)整氣槍位置到被燃料風(fēng)包容的位置（見(jiàn)設(shè)計(jì)圖中）；

3.5 調(diào)整點(diǎn)火槍與主燃燒器的點(diǎn)火間距；

3.6 重新設(shè)計(jì)冷卻風(fēng)和燃料風(fēng)的管徑，匹配合理的燃料風(fēng)、冷卻風(fēng)配比，使氣槍前形成獨(dú)立的燃燒區(qū)。

3.7 檢查風(fēng)門(mén)的變形情況，盡量減少由于風(fēng)道變形引起風(fēng)門(mén)關(guān)閉不嚴(yán)、漏風(fēng)等問(wèn)題。

4 方案中的關(guān)鍵要素

4.1 采用中心進(jìn)氣的方式

中心進(jìn)氣的天然氣燃燒器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，低負(fù)荷穩(wěn)定性好，加上原設(shè)計(jì)采用中心進(jìn)氣方式，改動(dòng)中工作量小，對(duì)原風(fēng)道結(jié)構(gòu)變動(dòng)較小，并不改變?cè)瓉?lái)的控制方式，使改造前后的操作程序不發(fā)生改變。

4.2 采用燃料風(fēng)旋流

為了加快混合，可使氣流在燃燒器中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)限制，不能采用燃料風(fēng)蝸殼式產(chǎn)生旋流的方式，所以在燃料風(fēng)通道中設(shè)計(jì)固定旋流葉片，并對(duì)旋流強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。

旋轉(zhuǎn)氣流在噴出燃燒器后就會(huì)向外擴(kuò)展，能進(jìn)一步縮短火炬長(zhǎng)度，有利于后來(lái)的氣流著火。同時(shí)，由于氣流的旋轉(zhuǎn)，使燃燒器出口附近形成回流區(qū)，有利于高速?lài)姵龅幕旌蠚饬鞯臏囟戎稹?/p>

4.3 每個(gè)燃燒器燃燒1500Nm3/h天然氣

設(shè)計(jì)中選用天然氣從氣槍小孔中以130m/s的流速射出，設(shè)計(jì)此處的空氣流速為30m/s，兩股氣流互相垂直以利于迅速混合，在縮口前預(yù)混，縮口流速大約為40m/s。

這類(lèi)燃燒器的火炬接近于預(yù)混燃燒，火炬長(zhǎng)度較短，當(dāng)煙道的容積熱負(fù)荷為qv=230-300kW/m3、過(guò)量空氣系數(shù)為a=1.05時(shí)，燃燒效率能達(dá)到99.9%。

4.4 預(yù)混

在工程應(yīng)用中，當(dāng)燃?xì)饬枯^大的時(shí)候，均采用預(yù)混式燃燒器，這類(lèi)燃燒器大都是燒高熱值燃?xì)狻?/p>

通常燃?xì)鈽尣迦肴紵鞯目諝夤艿乐?，在靠近燃燒器噴口處有一段長(zhǎng)度不大的預(yù)混區(qū)域，使燃?xì)夂筒糠挚諝庠趪姵鰢娍谥氨M快混合，以防止燃?xì)馐軣岙a(chǎn)生熱解，形成難以燃盡的碳黑，出口后，混合氣流應(yīng)該在噴口外不遠(yuǎn)處著火時(shí)就把燃燒所需要的全部空氣迅速而均勻的和燃?xì)饣旌贤耆?/p>

5 改造后的效果

該方案改動(dòng)中工作量小，對(duì)原風(fēng)道結(jié)構(gòu)變動(dòng)較小，并不改變?cè)瓉?lái)的控制方式，使改造前后的操作程序不發(fā)生改變。經(jīng)過(guò)對(duì)該鍋爐床下點(diǎn)火燃燒器的改造，成功解決了點(diǎn)火燃燒不穩(wěn)定、耗氣量大、點(diǎn)火時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。

[1]陳立勛,曹子棟《鍋爐本體與計(jì)算》.西安交通大學(xué)出版社,1990年出版.

[2]林宗虎,魏敦菘,安恩科《循環(huán)流化床鍋爐》.化學(xué)工業(yè)出版社2004年出版.

[3]趙欽新,惠世恩《燃油燃?xì)忮仩t》.西安交通大學(xué)出版社,2000年出版.