電廠鍋爐燃料與燃燒研究

王占東　高衍建

[摘要]文章基于對(duì)河北華電石家莊鹿華熱電有限公司2*330MW空冷供熱機(jī)組鍋爐設(shè)備工程實(shí)例的分析，探討電廠鍋爐燃料特性以及關(guān)鍵參數(shù)，并就低氮燃燒技術(shù)在鍋爐燃料燃燒中的應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，望能夠引起同行人員的關(guān)注與重視。

[關(guān)鍵詞]熱電廠 鍋爐 燃料 燃燒

大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)鍋爐燃料的合理選擇以及相應(yīng)燃燒技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用能夠使鍋爐運(yùn)行更加高效與優(yōu)質(zhì)，對(duì)提高資源利用效率有重要意義，同時(shí)也是緩解日益緊張的電力資源供需矛盾，實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠熱能動(dòng)力工程科學(xué)發(fā)展的重要思路之一。本文即結(jié)合河北華電石家莊鹿華熱電有限公司2"330MW空冷供熱機(jī)組鍋爐設(shè)備工程實(shí)例，對(duì)鍋爐燃料特性以及燃燒技術(shù)進(jìn)行分析與論述，望引起重視。

一、工程概況

河北華電石家莊鹿華熱電有限公司2*330MW空冷供熱機(jī)組采用1170t/h亞臨界壓力、自然循環(huán)、一次中間再熱、單爐膛、平衡通風(fēng)、干式排渣、半露天布置、全鋼構(gòu)架的汽包鍋爐。鍋爐采用水平濃淡寬調(diào)節(jié)比（WR）燃燒器，四角布置切向燃燒方式，二層三次風(fēng)，頂部布置。燃燒器每角共裝設(shè)十六只噴嘴，由六只煤粉噴嘴，八只二次風(fēng)噴嘴（一只OFA噴嘴）和二只三次風(fēng)噴嘴組成。在每個(gè)煤粉噴嘴布置二次風(fēng)組成的周界風(fēng)，在燃燒器二次風(fēng)室中配置三層共12支油槍?zhuān)村仩t30%MCR工況設(shè)計(jì)，每只油槍的最大出力1.75t/h。另外#2爐配置一套少油點(diǎn)火裝置，4支小油槍安裝在每個(gè)角的燃燒器最下層一次風(fēng)口內(nèi)，每只出力0.25t/h。

二、鍋爐燃料特性分析

本工程中鍋爐燃料特性如下：煤質(zhì)方面，鍋爐燃燒過(guò)程中設(shè)計(jì)煤種為50.0%晉中貧煤和50.0%晉中無(wú)煙煤的混煤。煤質(zhì)特性關(guān)鍵參數(shù)如下表（見(jiàn)表1）所示；灰成分方面，設(shè)計(jì)煤種SiO2為49.98%，校核煤種Al2O3為32.80%，設(shè)計(jì)煤種SiO2為49.98%，校核煤種SiO2為32.78%，設(shè)計(jì)煤種Fe2O3為6.006%，校核煤種Fe2O3為6.109%，設(shè)計(jì)煤種CaO為1.319%，校核煤種CaO為1.32%，設(shè)計(jì)煤種MgO為0.447%，校核煤種MgO為0.453%，設(shè)計(jì)煤種K2O為1.037%，校核煤種K2O為1.046%，設(shè)計(jì)煤種Na2O為0.462%，校核煤種Na2O為0.355%，設(shè)計(jì)煤種TiO2為1.08%，校核煤種TiO2為1.058%；點(diǎn)火及助燃用油方面，鍋爐燃燒使用油種為0#輕柴油，20.0℃條件下的恩氏粘度為1.2～1.67OE，運(yùn)動(dòng)粘度為3.0厘沱～8.0厘沱，灰分比例≤0.025%，水分比例<0.03痕跡，硫分比例<0.2%，無(wú)機(jī)械雜質(zhì)，凝固點(diǎn)≤0.0℃，比重在0.80t/m³～0.83t/m³范圍內(nèi)，閉口閃點(diǎn)≥55.0℃，燃燒過(guò)程中低位發(fā)熱值為41.863MJ/kg。

三、鍋爐燃燒技術(shù)分析

本工程中鍋爐燃燒燃燒采用雙尺度低氮燃燒技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)可通過(guò)改變鍋爐內(nèi)燃燒射流組合的方式，使其在空間尺度上相關(guān)區(qū)域三場(chǎng)特性實(shí)現(xiàn)差異化，并配合分區(qū)優(yōu)化調(diào)試的方式，在燃燒過(guò)程中避免鍋爐內(nèi)部出現(xiàn)結(jié)渣問(wèn)題，同時(shí)對(duì)提高燃盡效率，降低氮氧化物排放量也有重要意義。本工程中所選用雙尺度低氮燃燒器采用垂直性大鈍體濃淡煤粉分離技術(shù)，在燃燒器出口部位形成回流區(qū)，可有效提高燃燒器出口區(qū)域溫度。同時(shí)，整套工藝系統(tǒng)中采用低氮氧化物燃燒器、一次風(fēng)噴口集中且濃淡組合，以及接力熱回流環(huán)渦穩(wěn)燃等相關(guān)技術(shù)手段，使三種動(dòng)渦在鍋爐內(nèi)部燃料燃燒過(guò)程中連續(xù)巷口，優(yōu)化鍋爐燃燒噴口部位煤粉熱解著火反應(yīng)下碳著火燃燒區(qū)段的三場(chǎng)特性，更有利于實(shí)現(xiàn)與鍋爐中心復(fù)合射流大渦的可靠連接。環(huán)渦內(nèi)碳粒的停留時(shí)間因內(nèi)回流率提升而明顯延長(zhǎng)，環(huán)渦內(nèi)碳燃燒發(fā)熱量也有顯著提高，對(duì)燃料燃燒熱量的累積有重要作用。除此以外，雙尺度低氮燃燒技術(shù)作用下能夠在鍋爐爐膛近壁區(qū)內(nèi)形成較低且穩(wěn)定溫度，避免灰例大量附壁區(qū)域，燃料燃燒中火焰邊部可進(jìn)行有效調(diào)節(jié)與控制，強(qiáng)化對(duì)水冷壁的保護(hù)，避免了爐膛結(jié)渣的問(wèn)題，綜合效果確切。

結(jié)束語(yǔ)：本文針對(duì)河北華電石家莊鹿華熱電有限公司2*330MW空冷供熱機(jī)組鍋爐設(shè)備燃燒期間所選用燃燒的基本特性進(jìn)行分析，從煤質(zhì)特性、灰成分、以及點(diǎn)火助燃用油對(duì)燃料關(guān)鍵特性參數(shù)進(jìn)行總結(jié)，然后研究了雙尺度低氮燃燒技術(shù)在鍋爐燃料燃燒中的應(yīng)用，驗(yàn)證了該技術(shù)方案對(duì)避免爐膛結(jié)渣，提高燃盡效率，降低氮氧化物排放量的重要價(jià)值。