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为了适应新形势下低负荷稳燃能力,锅炉侧需重点对制粉系统、燃烧系统进行相应改造,提高燃烧器稳燃能力,以实现降低最低稳燃负荷到 20%THA的目的。
随着磨煤机磨煤出力的大幅降低,磨煤机通风量的变化幅度有限,使得一次风气流中的煤粉浓度降低较大,且由于 20%THA负荷时炉膛热负荷充满度差,及其不利于锅炉燃烧稳定。因此需要通过一些措施来提高稳燃和燃尽性,达到降低不投油稳燃负荷目的。具体优化方案如下:
1) 通过动态分离器提升低负荷时煤粉细度以及煤粉均匀性,以便提升锅炉稳燃能力,确定在20%THA工况下R90可以达到15%。
2) 将A层、E层、D层更换为第四代燃烧器以确保在低负荷时有两层燃烧器燃烧,并将E层改为微油点火。
第四代燃烧器将燃烧用空气分成一次风、内二次风、外二次风和中心风,实现分级配风燃烧。通过多种关键技术的综合应用,一次风产生多重涡旋,形成一级回流,一级回流与内二次风、外二次风环形二级回流重合,高温烟气持续卷吸加热高浓度煤粉,使煤粉在着火前形成“三高 一低”(高温回流烟气、高煤粉浓度、高湍动度和低氧量)区,实现低负荷稳燃能力强、燃烧稳定高效、NOx 排放低、煤种适应性广等主要性能指标。
对应更换的燃烧器前增加外置式风粉分离装置,它是一次风在主燃烧器外进行浓淡预分离,一次风在进入主燃烧器之前通过可拆卸式外置式分离装置分离一部分乏气出来,浓煤粉通过主燃烧器送入炉膛,而乏气从主燃烧器旁边送入炉膛。从而达到降低主煤粉燃烧器送入炉膛的一次风率,减小煤粉气流风煤比,极大的改善 煤粉气流风煤比较大情况时煤粉燃烧的安全性和稳定性。 采用外置式分离器的情况下,可以获取较小的风煤比。
外置式分离燃烧器示意图
外二次风手动调节门改为电动调节门,低负荷状态下,一方面风箱压力低,不利于燃烧器流场组织,另外一方面,外二次风旋流度增强,可以进一步强化高温烟气卷吸,对低负荷稳燃有一定的促进作用。但在高负荷运行状态下,如果外二次风旋流度过大,则会造成高温烟气卷吸量大,会造成喷口结焦、烧损等问题,因此可以增加外二次灵活调节手段,并根据调试情况确定不同负荷状态下最佳开度,实现精准配风。
20%THA 工况时,锅炉处于干湿态转换的区间,需要特别关注水动力的安全性,可考虑提高给水温度、增加质量流速的措施,并通过运行控制使锅炉尽量在干态下运行。如果锅炉处于湿态运行,水冷壁出口工质为汽水混合物。部份机组此时高低加无法正常投入,或投入后给水加热不足,给水温度很低。较低给水温度造成锅炉产汽量小,流经过热器受热面的蒸汽量小,且大量工质通过减温减压后排入疏水扩容器,这个过程本身就带来大量热量损失,同时从疏水扩容器排出大量蒸汽带来大量工质损失。
为减少长期低负荷运行造成的工质热量和工质损失,对于要参与深度调峰的超临界机组,增设 BCP (锅炉启动循环泵)循环系统,将汽水分离器分离器下来的疏水又送回省煤器入口,有利于回收超低负荷下工质和热量。储水罐返回省煤器入口的工质直接加热了省煤器入口工质,有利于提高省煤器入口给水温度,也同步提高了水冷壁入口给水温度,在相同燃料量下,炉膛出口产汽量增加,过热器超温问题可以得到有效缓解。
锅炉启动循环泵示意图
脱硝系统主要受催化剂反应温度的影响,一般而言,对于超超临界、高效超超临界机组,由于汽机初参数提高,省煤器出口烟温较高,通常情况下在全负荷范围(一般指最低稳燃负荷~满负荷)内均能满足催化剂烟温的需要。燃煤机组在高负荷时为了降低排烟温度,在低负荷时脱硝进口烟温往往满足不了要求,采用省煤器烟气旁路,一条从后竖井烟道至脱硝入口烟道的烟气旁路,旁路烟气不经过抽烟点后续受热面冷却(温度较高),与温度较低的主路烟气混合,达到提升脱硝入口烟温的目的。
脱硝旁路烟道示意图
长期低负荷运行,由于烟速较低,容易造成水平烟道积灰问题。如果不及时清除积灰,容易造成烟气流道减小,导致再热器超温,严重影响锅炉安全经济运行。水平烟道积灰治理技术一般有吹灰技术与输灰技术,吹灰技术一般采用内置固定风帽吹灰,吹灰气源一般有蒸汽间断吹灰与压缩空气连续吹灰,不管采用哪一种吹灰方式,都存在运行连续耗能问题。但输灰技术可采用重力式翻板阀进行连续排灰,翻板阀采用杠杆原理,结构简单运行可靠,不存在运行能耗问题,因此本项目推荐采用连续输灰技术,在水平烟道底部设落灰管,并采用重力式翻板阀,在物料重力作用下自动开启,下落后自动复位,将灰排入省煤器灰斗。
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