200mw机组锅炉燃烧技术攻关成果报告(第二部分)正式版

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1、附件4：670t/h锅炉炉膛运行参数波动特性研究报告摘要：锅炉炉膛运行参数的波动直接反应了炉内的燃烧情况，本文重点研究了大唐耒阳发电厂670t/h四角切圆燃烧锅炉炉膛负压、火焰温度及火检强度与锅炉燃烧稳定性的关系，分析了锅炉燃烧不稳时炉膛运行参数的临界范围，提出了锅炉稳定燃烧应控制的炉膛运行参数值。关键词：670t/h锅炉炉膛运行参数燃烧稳定性1概述大唐耒阳发电厂一期两台670t/h锅炉为超高压参数一次中间再热的单汽包自然循环、固态排渣锅炉，设计燃用耒阳地区劣质无烟煤。锅炉为Π型，全开式炉膛，一、二次风相对集中布置，燃烧器为直流式，四角布置，切圆燃烧方式。煤粉的燃烧过程是一个伴随有多

2、种热传递现象的有化学反应的湍流气固两相流动过程，包括了气固两相流动、气固对流热传递、辐射热传递、煤粉干燥、挥发份析出与燃烧、焦炭燃烧等过程。锅炉运行中，炉膛负压及火焰温度的变化情况直接反应炉内燃烧工况的好坏。按制造厂家设计及《200MW机组锅炉运行规程》规定，锅炉在正常运行时，炉膛负压控制范围为-20～-50Pa，炉膛火焰中心理论燃烧温度为1900℃。实际锅炉运行时，炉膛负压波动幅度及炉膛火焰温度随煤质及机组负荷变化而变化，当炉膛负压波动幅度大及火焰温度低时若运行控制不当，投油助燃不及时，就会发生锅炉灭火。如何根据炉膛负压波动幅度及火焰温度等参数的变化情况来判别锅炉燃烧是否稳定，是燃

3、用劣质无烟煤锅炉的电厂生产管理技术人员研究的课题。2炉膛火焰温度与燃烧稳定性的关系2.1炉膛火焰温度分布情况大唐耒阳发电厂一期两台670t/h锅炉炉膛容积为4647.7m3，炉膛高度为44.989m，炉膛长度×宽度为11.66m×11.66m。在锅炉稳定运行时，炉膛温度分布情况如下：沿炉膛高度方向，燃烧器区域的温度最高，在标高16-22m区域内，火焰中心的温度一般在1600-1700℃，标高20m看火孔的火焰温度最高可达1700℃以上。煤粉的主要燃烧阶段都是在该区域内完成；标高24m以上，炉膛火焰温度随炉膛高度的升高而逐渐降低，到炉膛出口标高39m看火孔，火焰温度一般在900-110

4、0℃。煤粉的燃烬过程是在该区域内完成；在燃烧器下部、冷灰斗上部区域内，炉膛火焰温度随着炉膛高度的降低而逐渐下降，在十米层的看火孔的火焰温度一般在1000-1200℃。该区域内，有下层煤粉燃烧的高温湍流回旋火焰。在锅炉燃烧器区域，沿炉膛横截面的温度场分布是不均匀的，四角温度较低，一般只有800-1200℃，炉墙中间温度最高，可达1600-1700℃。各区域内的火焰温度均因煤质不同而变化。煤质好时，火焰中心温度就高，同时由于着火距离短，燃烧速度快，燃烧器区域角部温度也高。782.2炉膛温度对燃烧稳定性的影响燃烧是一种发光发热的化学反应，燃烧速度可以用化学反应速度来表示。在等温条件下，化学

5、反应速度可用质量作用定律表示。即反应速度一般可用单位时间、单位体积内烧掉燃料量或消耗掉的氧量来表示。可用下面的式子表示炉内的燃烧反应：ａＡ＋ｂＢ=ｇＧ＋ｈＨ(燃料)(氧化剂)(燃烧产物)根据阿累尼乌斯定律，在实际燃烧过程中,由于燃料与氧化物(空气)是按一定比例连续供给的,当混合十分均匀时,可以认为燃烧反应是在反应物质浓度不变的条件下进行的.这时,化学反应速度与燃料性质及温度的关系为:k＝k0ｅ(-E/RT)式中,k0—相当于单位浓度中，反应物质分子间的碰撞频率及有效碰撞次数的系数；E—反应活化能；R—通用气体常数；T—反应温度：k—反应速度常数（浓度不变）。从上式可以看出，煤粉的燃烧

6、速度与反应温度成正比关系，温度对化学反应的影响十分显著。随着反应温度的升高，分子运动的平均动能增加，活化分子的数目大大增加，有效碰撞频率和次数增多，因而反应速度加快，释放出热量的速度也就快，在动力燃烧区更明显。一般在燃烧器区域炉膛四角的温度只有800-1200℃，该区域处于动力燃烧阶段，提高该区域内火焰温度对稳定煤粉气流着火有利。根据锅炉的实际运行数据分析，在保证煤粉细度合格时，不同区域、燃用不同煤种时火焰温度变化范围如下表：耒阳小窑煤耒阳大矿煤北方煤混合煤挥发份Vdaf变化范围5-7%6-9%9-12%6-8%10m层两侧墙看火孔温度范围950-1000℃1000-1150℃110

7、0-1250℃1020-1150℃波动幅度150-200℃100-150℃＜100℃120-160℃20m层炉墙中间看火孔温度范围1580-1650℃1600-1700℃＞1650℃1600-1700℃波动幅度＜30℃＜20℃＜15℃＜20℃前后墙一次风口看火孔温度范围680-860℃750-1000℃900-1150℃780-1050℃波动幅度200-300℃200-250℃150-200℃180-240℃从炉膛温度的变化情况分析，20m层炉墙中间看火孔