小型锅炉改燃水煤浆技术改造漫谈.pdf

余热锅炉2002.2
小型锅炉改燃水煤浆技术政造漫谈
杭州锅炉集团冇限公司杨再成
前言
燃烧的可燃气体。有水冷壁的炉膛容积热负
荷最高可达到1.88×10°KJ/m3·h。而决定炉
从1999年至今,在全国范固内已有大排炉燃烧能力的主要参数则是炉排面积热负
约30台左右20h以下(包括20/h)的燃荷,锅炉容量大,要求的炉排面积就大。由
油、燃煤小型锅炉进行了技术政造。拆除原于大面积炉排在制造、整体布置上的限制
有燃烧设备、増加了炉前供浆系统和水煤浆所以国内炉排炉出力最大不超过80Lh
燃烧器,并改造原炉膛结构和排渣系统。其
当将炉排炉改造烧水煤浆时,因水煤浆
中个别正在运行的水煤浆锅炉是属于专为燃燃烧本质上是和普通煤粉炉类似的悬浮燃
烧水煤浆而设计的。这些锅炉大部分分布在烧,全部燃烧过程在炉膛内完成,所以应充
中国水煤浆的发源地一一山东省。锅炉燃油分考虑煤颗粒在燃烧室中的燃烧过程所需要
改为烧浆以胜利油田为代表。原设计烧煤块的时间或称作在炉膛空间中的滞置时间,而
改为烧浆锅炉以枣庄矿务局较为典型。这二时间和炉膛容积大小、燃烧过程中火炬在炉
地区均已完成了10台左右锅炉的改造
膛中的充满度或均匀性有关。基于这一认
运行的燃烧水煤浆小型锅炉大部分达到了改识,在进行煤改浆工程设计时,煤粉炉的设
造预期的目标:燃烧效率98%,燃烧稳计参数有一定的参考价值。然而25th以下
定,带负荷能力强,启动速度快。但长期连的煤粉炉几乎不被采用。因此1-20t/h的
续运行还存在一些需要进一步完善的问题。小型水煤浆锅炉应选用多大的容积和不完全
本文拟对燃煤型小锅炉改造设计和运行中反燃烧损失之间的合理关系还需积累经验。燃
映的若干问题作…初步讨论
烧效率的目标值定位在98%-99%应视为
2燃媟型小锅炉的燃烧方式、炉膛结构特
合理
点及对燃烧水媟浆的影响
炉排炉改造时炉膛扩容条件比燃油炉更
有利。原设备的炉排装置拆除后改装为水煤
2.1炉膛空燃烧容积
浆燃烧室,必要时还可适当向炉前延伸,确保
目前改造为烧水煤浆的小型然煤炉均为原有锅炉出力不下降。炉膛容积扩展过大
链条炉排锅炉。燃料随炉排进入炉内,在一不仅使改造费用增加,也增加了散热损失,降
定距离内,在炉墙、热烟气辐射及附近燃低机组效率,并使启动升温过程延长。
着的煤导热作用下完成预热、于爍、分解挥2.2炉膛水冷程度
发分,另一方面又与从炉排下面上来的空气
由于小型锅炉制造厂一般规模较小,受
发生作用生成C0,二者混合成可燃气体上设计、工艺装备等技术条件的限制,以及金
升到炉膛中进行燃兇。剩下的焦炭燃烧直至属材料指标等成本因素的影响,炉膛水冷壁
燃尽都在炉排上完成。所以炉排炉的空间燃管间节距很大,节径比为≥2-2.7。大面积
烧份额较小,而且在空间燃烧的主要是谷易的炉墙暴露在火炬的辐射下,这对炉排燃烧
1.四川内江电厂与100MW配套的410ルh锅炉,系我国目前最大的CFB锅炉,燃用S
3%-4%的南川无烟煤。该炉由芬兰奥斯龙公司设计和供货。该炉SO2、NOx和CO的排放
量实测值均小于设计值
2.法国 Gardannet电厂与250MW配套的CFB锅炉700/h、25MPa/565℃/565℃是世界上
将煤粉炉改造为CFB锅炉容量最大参数最高的。该锅炉的流化床热交换器与燃烧床联为
体,结构紧湊
3.美国YorK县与250MW机组配食的CB锅炉783th系目前美国最大的CFB锅炉,参
An安半日 Fastor Wheal能源公司产品,1997年十半年投运。
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方式的安全运行无妨,而对粉状燃料空间燃
(1)水煤浆燃烧器射流应和炉膛配,
烧方式,虽有利于稳定燃烧和燃尽,但会造确保从燃烧器喷出的浆气射流不冲刷炉壁,
成结渣。尤其是当灰熔点偏低,而燃烧慜负更不允许冲刷確口,使煤浆颗粒悬浮燃烧。
荷偏高的情况下。炉墙的耐火砖一旦结上
(2)控制燃烧室最高温度,避免熔化的
渣,很难自行脱落,而且越积越厚,甚至把灰粒掉落在炽热的炉底或散射到各面炉壁
冷却管埋在渣堆中,炉膛冷却进步恶化,上。目前,一般要求水煤浆灰软化温度≥
炉膛温度随之升高,进而又加剧结渣。堆积1250℃,对用于小型锅炉的水煤浆宜将此温
的渣还会破坏烟气流场,加剧结渣,运行工标准提高10℃即り=1350℃,相应的炉膛
况恶性发展的结果使负荷下降,排烟温度升最高温度应根据该值控制
高,最后被迫停炉清渣。在不冷却的延伸扩
(3)通过燃烧器的合理配风,避免燃烧
展炉膛一预燃室中结渣倾向往往会更大。
器四周炉壁附近出现还原性气氛使灰熔点降
显然,提高燃烧室水冷度不可能在现有低。
小锅炉改造过程中实此,但在新设计专烧水
4)确保水煤浆质量、浓度、粘度、粒
煤浆锅炉时应予以考虑。
度级配、流变特性、热值等指标对确保良好
应当注意,小型锅炉炉型变化甚多。有的雾化、稳定燃烧并有满意的燃烧效率是至
些炉型,仅拆除炉排,增加预燃室,对受压关重要的。流变特性差,浆颗粒粗大,不仅
辐射传热面不作改造,未必可行。仅靠增加雾化不好,燃烧效率低,而且大颗粒在烧尽
前置式预燃炉膛的容积而未充分顾及火炬对之前已被分离出燃烧中心,散落至炉底,诱
辐射受热面的辐射能力时可能达不到出力。发炉底结渣。
所以业主在作改造决策前应予充分研究。
(5)对于新设计小型水煤浆锅炉,大型
锅炉上应用的一些防止或减轻结渣的措施可
炉膛结渣和防止结渣的发展
以参考。如增加水冷度,采用膜式壁、加冷
上节已提到炉膛水冷度对结渣的影响,灰斗等等,在无此条件的改造锅炉中,还可
只是结渣问题的一个方面。实际燃煤锅炉结采取一些补救措施,如不却表面涂镁粉,
渣是一个复杂的难题,即使水冷度100%的耐火材料用碳化硅铝镁砖等不易粘结的材
现代大容量煤粉锅炉、历史悠久的链条炉排料。
在煤种选择和设计不匹配时也会形成恶性结
4排渣
渣。不仅破坏设备,严重时还引起人员伤
亡。为此锅炉工作者一直致力于结渣问题的
水煤浆在小型锅炉上推广应用初期的重
研究。
点是解决稳定燃烧,排渣手段多半以人丁为
一般来说,影响结渣形成的因素包括:主。二年来在各地区随着水煤浆燃烧系统相
煤种的选择,尤其是灰熔化特性和锅炉燃烧继成功投运,改变人工排渣的课题开始提到
室热负荷等参数的配;炉膛水冷度;燃烧议事日程上来了。尽管改造型水煤浆小锅炉
器配风设计;炉内空气动力场;炉壁附近的排渣装置布置几平没有空间,但适当向地下
氧浓度等等。
发展空间还是可能的。日前已有部分锅炉采
对于一台具体的锅炉,采取的防止结渣用机械式和气力式排渣系统。但前提是应基
措施应有针对性。如本文论及的小型燃烧水本不存在结渣问题。否则不管是机械式还是
煤浆锅炉可考虑如下的若于防止结渣措施
力式,大块焦渣仍无法排出。