鄭州達冠生物質燃燒機的改進
安陽電廠5號爐配風扇磨煤機，燃用貧煤。由于風扇磨對貧煤不適應，長期以來存在著燃燒不穩、經常滅火放炮、耗用燃油多的問題．對生物質燃燒機做了改進后，不僅燃燒穩定，提高了鍋爐運行的安全性，而且收到了節約燃油和廠用電，多發電的經濟效果。
一、設備簡況與改前情況
該爐系武漢鍋爐廠制造的次高壓爐，額定蒸發量230tlh，過熱蒸汽壓力70kg/cm2，過熱蒸汽溫度485℃，鍋爐設計效率為90.8%。爐膛寬度和深度分別為8m和7.36m，爐膛容積為1009ms，容積熱負荷為149×10 3 kcailm3.h。爐膛四角各安裝一組直流生物質燃燒機，每組生物質燃燒機由4個一次風口和4個二次風口組成。4臺中1600×600型風扇磨分別向爐膛四角同一層一次風口供粉。生物質燃燒機的布置見圖1。
按設計，3臺磨煤機運行1臺備用，但實際上經常要4臺同時運行。在運行中如遇堵煤，鍋爐就容易滅火，有一年滅火達13次。
風扇磨的轉子是容易被磨損的部件，一般每使用1000小時左右就得更換．當鍋爐運行中停一臺磨檢修或處理缺陷時，就得投油助燃。因此，每年都要消耗犬量燃油。為節省燃油，曾采用集中換轉子的辦法，即每運行1000小時左右就停爐以更換各臺磨煤機的轉子。但這并不能節省鍋爐運行時臨時消除制粉系統缺陷的助燃用油。同時鍋爐頻繁啟停，不僅增加了機組啟停的用油量，而且影響了機組的年度發電量．
二、生物質燃燒機的改進方案
1．燃燃不穩的原因
經過對該爐運行情況分析和試驗，認為下面兩個問題都可能造成燃燒不穩：
(1)風扇磨對實際燃用的煤種不適應一般來說，風扇磨適宜于磨制煙煤、褐煤，對貧煤是不適應的。該爐燃用貧煤，采用風扇磨直吹式制粉系統。由于磨煤機通風量的要求，使鍋爐的一次風率較大，設計為25%，實際約35%。此外，一次風溫度低，煤粉粗，這些因素對貧煤的穩燃都是不利的。
( 2)生物質燃燒機與制粉系統不匹配 該爐原設計生物質燃燒機的一、二次風口是間隔布置。在采用鋼球磨中間貯倉式制粉系統時，由于對一次風速、一次風率和煤粉細度都可以控制在合適的范圍內，這樣布置的生物質燃燒機可以很好地燃燒貧煤。但對于風扇磨直吹式制粉系統，由于上述原因，煤粉燃燒已很困難，再加上相鄰的一次風口所噴射的氣流被溫度較低（相對于爐膛煙氣）的二次風隔開，因而煤粉更難以穩定地燃燒。
顯然，如能很好地解決其中一個問題，燃燒情況就會有明顯的好轉。從實際情況出發，只得從改進生物質燃燒機人手，使之與制粉系統相適應。
2．生物質燃燒機的改進方案
要使燃燒穩定，就要有一個煤粉濃度和溫度都高的燃燒區域。將生物質燃燒機各一次風口集中布置，使煤粉氣流先在較小的范圍內燃燒，這不僅能得到符合要求的燃燒區域，而且一次風口的各股火焰可以相互依賴，加強整個火焰的剛度，增強對爐內高溫煙氣的卷吸能力。因此一次風口集中作為改進生物質燃燒機的原則。
設計生物質燃燒機時一般用到生物質燃燒機壁面熱負荷這個指標，但它只能反映出組成生物質燃燒機的各風口集中的程度而不能表達一次風口的集中性。為此，我們假定鍋爐燃料的熱量全部在爐膛的一次風口區域內釋放，并把該區域單位爐壁上的熱強度稱為一次風口壁面熱負荷。顯然，該熱負荷在概念上是與生物質燃燒機壁面熱負荷相似的，不同的是，前者與一次風口區域的高度有關，而不是象后者那樣取決于生物質燃燒機的高度．
對于一寵的爐膛和燃燒器，如燃燒器總高度不變而僅改變一次風口布置的位置，那么在同一燃燒器壁面熱負荷下有不同的一次風口壁面熱負荷。從上式可見，如果各一次風口靠得很近(h值小)，則一次風口壁面熱負荷大；反之，則一次風口壁面熱負荷小。因此，一次風口壁面熱負荷能反映出一次風口集中的程度。
為求得一次風口壁面熱負荷的合理數值，對該爐在額定負荷下，3臺磨各種組合運行時的一次風口壁面熱負荷作了計算，并根據該爐實際運行時燃燒穩定情況，選擇3.52×l09kcal/m 2．h作為一次風口集中的依據。根據所選取的一次風口壁面熱負荷，將4個一次風口集中在i.sm高度的范圍內。為減少改進工作量，改進后的燃燒器高度大致與改前相同。經過方案比較，決定采用如圖2所示的改進方案。該方案與改前的比較見附表。
圖2改進后的燃燒器
附表中一次風口壁面熱負荷最大值和最小值是指在3臺磨的各種組合運行中，一次風口區域高度為最小和最大時的熱負荷。一次風最大間距是指在3臺磨各種組合運行中，各一風氣流之間的最大距離。從表中可見，所采用的方案在以下三方面優于原設計：1）一次風口高、寬比大，可增大～次風氣流與爐膛熱煙氣的接觸面積，增強其卷吸高溫煙氣的能為，從而使煤粉氣流有較大的著火面積。2）一次風之間的最大距離小，有利于相互引燃和穩燃。3）一次風口壁面熱負荷大，其最小值接
45近原設計的最大值，使得燃燒區域溫度較高。因此，實施該方案后將使燃燒的穩定性有明顯的好轉，不論運行4臺磨中的哪3臺，鍋爐的燃燒均能穩定，從而達到節省助燃用油和在鍋爐運行時不投油而能輪流檢修磨煤機的目的。
三、改進后的效果
該爐配40MW汽輪發電機，其用汽量約180tlh，占鍋爐額定負荷的80%，因負荷低燃燒不穩，故通過減溫減壓器向中壓機組供汽2 0t／h。因此，改前該爐的負荷經常為200t／h，低子190t／h就得投油助燃。
生物質燃燒爐經改進后，鍋妒燃用的燃料基本與改前相同，運行任意3臺磨，鍋爐均能在180t／h及以上的負荷下斷油燃煤穩定運行。年平均負荷194t/h，最低180tlh。
鍋爐的年平均飛灰可燃物含量為7.96%，比改前的8.58%略有降低。鍋爐的排煙溫度沒有明顯的變化。在3臺磨各種組合下，鍋爐效率都比較接近。鍋爐效率改前為89.8%，改后為90.4%。實踐表明，燃燒器改進后收到了以下效果：
1．提高了鍋爐運行的安全性
鍋爐燃燒穩定，爐膛溫度高，無明顯的結焦現象。運行中即使有一臺磨瞬時斷煤，只要及時處理，也不會因燃燒惡化而出現滅火事故。此外，由于有一臺磨備用，運行中如有一臺磨故障，可停下來及時檢修。
2．增加了機組的發電量
由于在鍋爐的運行中可以輪流更換磨煤機轉子，因而延長了鍋爐連續運行的時間，提高了機的可用率，每年可增加900×i04kW．h發電量。
3．節省了燃油
由于鍋爐啟停次數的減少，每年可節約200多噸助燃油。
4．節省了廠用電
由于減少了一臺磨煤機運行，降低了磨煤機的總耗電量，每噸蒸汽的磨煤電耗下降了0.46kW．h/t，每年可節電百萬余度．
結束語
生物質燃燒爐做了改進后，較好地解決了燃燒貧煤的鍋爐配風扇磨的問題，這是在煤魘揮發分較高，煤的可磨性較好的條件下，使用風扇磨燃燒貧煤的特例。
一次風集中布置是強化燃燒的常用措施，但如何從量的方面來評價集中性是值得探討的。作為嘗試，本文提出一次風口壁面熱負荷這個指標，在一定程度上可用數量來反映一次風集中的程度。在沒有經驗可借鑒的情況下，根據該爐的實際燃燒情況，選用3.52×10'kcal/m 2．h作為一次風口壁面熱負荷值。實際運行中鍋爐沒有帶至額定負荷，一般為180～200t／h，相應的熱負荷為2.61×l06～3.95×10 6 kcal／m2．h，這時鍋爐燃燒穩定，沒有明顯的結焦現象，這似乎表明這樣的數值是可以的。但這是在具體條件下得出來的，還有待更多的實踐來驗證．
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