CN104180365A - W火焰锅炉使用大跨度煤种的掺烧方法 - Google Patents

Abstract

一种W火焰锅炉使用大跨度煤种的掺烧方法，其特征是利用各燃烧器在W火焰锅炉前、后拱上沿宽度方向布置的特点，通过粉仓和一次风管的配套布置或磨煤机出口一次风管的布置向各燃烧器输送煤粉，使输送给每个燃烧器的均为单一煤质特性的煤粉，并且与任一台燃烧器相邻的燃烧器中至少有一个燃烧器接收的煤质燃烬或结焦特性是与该台燃烧器接收煤质的燃烬或结焦特性是互补的。本发明实现了全面提高燃烧稳定性和炉膛温度均匀性，降低飞灰可燃物，以及大幅度减轻或消除燃用易结焦煤种造成的炉膛侧墙结焦等问题。

Description

W火焰锅炉使用大跨度煤种的掺烧方法

技术领域

本发明涉及W火焰锅炉燃烧技术，尤其是涉及W火焰锅炉使用大跨度煤种的掺烧方法。

背景技术

随着我国能源市场优质煤炭资源短缺以及基于降低运行成本的考虑，越来越多的发电企业被迫大量采购价格低廉的劣质煤与质量较好的优质煤掺烧。典型的劣质煤主要包括以下三种：1）低热值、低挥发份劣质无烟煤；2）高热值、着火难与燃尽差的无烟煤；3）低熔点、易结焦高硫烟煤。而质量较好的优质煤指发热量、挥发分高，含硫量低和不容易结焦的烟煤或贫煤。对跨度大的多煤种掺烧目前普遍采用的方法主要有两种，其中之一为：将低挥发分难着火煤和高挥发分易着火煤分别通过布置在炉膛前(后)墙拱上燃烧器分别集中或局部集中送入，这种方法会造成低挥发分煤的煤粉气流喷入炉内后着火距离过长，不能及时着火或发生灭火；而高挥发分煤的煤粉气流入炉后会迅速着火或出现提前着火，该区域燃烧温度高，易出现结焦甚至烧坏燃烧器问题。此外当低熔点、易结焦高硫烟煤和其他煤种分别集中或局部集中进入炉内后，易结焦低熔点煤区域严重结焦，特别是将易结焦的煤从两侧翼墙燃烧器喷入，两侧翼墙结焦将十分严重。另一种使用得较多的炉前掺混方法为：是当遇到煤种跨度很大时，把煤质特性、指标差异大的不同煤种混合在一起进入制粉系统，然后通过燃烧器进入炉内，这种炉前掺混方式，虽然高挥发分煤着火对低挥发分煤着火有支持作用，炉膛温度也比较均匀，但是难着火、难燃烬煤的煤粉细度差（即煤粉粗）、均匀性差，而且高挥发分易着火煤粉气流燃烧初期“抢风”十分严重，导致灰渣可燃物很高，经济性差。总之目前对大跨度煤种的掺烧方法并不能达到人们节约开支的预期目的，相反当这些煤质特性差异大的煤种混在一起进入炉内燃烧时，入炉煤质平均指标往往严重偏离设计（即校核）值，即使入炉混煤平均指标与设计值相当，但其着火特性、燃尽性与灰熔特性等综合指标也与设计相距甚远，由此带来锅炉显著不适应性问题：1）锅炉燃烧稳定性急剧恶化，助燃用油迅速增加，灰渣可燃物也迅速升高，2）炉膛水冷壁伴随出现严重超温、过热器左、右出口温度偏差大；3）当入炉煤含有低熔点、易结焦的高硫烟煤时，炉膛结焦严重，经常出现垮大焦，正压冲击灭火和砸坏水冷壁或捞渣机引起停炉等事故，严重威胁锅炉安全和经济运行。因此，当各入炉煤种的煤质特性、指标相差大时，如何科学组织燃烧，提高锅炉的安全、稳定和经济性是W火焰锅炉一个必须面对的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种W火焰锅炉使用大跨度煤种的掺烧方法，以解决W火焰锅炉燃用大跨度煤种时（即各入炉煤种的煤质特性、指标相差大）所面临的严重安全和经济性问题，用以提高燃烧稳定性和炉膛温度均匀性，降低灰渣含碳量以及大幅度减轻或消除炉膛侧墙结焦等问题。

本发明W火焰锅炉使用大跨度煤种的掺烧方法是：利用各燃烧器在W火焰锅炉前、后拱上沿宽度方向布置的特点，通过粉仓和一次风管的配套布置或磨煤机出口一次风管的布置向各燃烧器输送煤粉，使输送给每个燃烧器的煤粉均为单一煤质特性的煤粉，并且与任一台燃烧器相邻的燃烧器中至少有一个燃烧器接收的煤质燃烬或结焦特性是与该台燃烧器接收煤质的燃烬或结焦特性互补的。

为了至少达到对易结焦的煤粉形成多隔离区及形成多燃烧稳定中心的目的或者达到其中一个目的，对同一煤种至少分送至两个不同燃烧器。

为了支持难着火低挥发分无烟煤的着火和稳定燃烧，在炉内形成多燃烧稳定中心的目的，接收高或较高挥发分煤的燃烧器与接收低挥发分煤的燃烧器在前后拱上采取间隔的布置方式，同时前拱上的各燃烧器与后拱上的各燃烧器接收煤种的排列顺序相同：靠近炉膛侧墙的燃烧器接收A煤，向炉膛中部靠近的燃烧器依次接收B、C煤种，煤种A、B、C这种被燃烧器接收的排序能重复进行，其中A为不易结焦低挥发分低热值劣质无烟煤，B为不易结焦高热值难着火燃烬无烟煤，C为高挥发分低熔点易结焦高硫烟煤。还可以采取靠近炉膛侧墙的燃烧器接收A或B煤种，向炉膛中部靠近的燃烧器接收D煤种，所述煤种A或B及D这种被燃烧器接收的排序能重复进行，其中A为不易结焦低挥发分低热值劣质无烟煤，B为不易结焦高热值难着火燃烬无烟煤，D为中高热值、中高挥发分低硫烟煤。

为了对低熔点易结焦的煤粉（C煤粉）燃烧形成隔离区，本发明针对煤种A、B不易结焦而C煤种易结焦的特性，使前拱上的各燃烧器与后拱上的各燃烧器接收煤种的排列顺序相同：靠近炉膛侧墙的燃烧器接收A或B煤种，向炉膛中部靠近的燃烧器接收C煤种，煤种A或B及C这种被燃烧器接收的排序能重复进行。

此外，为了补足煤粉中后期燃烧所需氧量，把高速二次风气流在拱上的下炉膛出口送入炉膛。

相比现有的炉前掺混或者相对集中送入炉内燃烧方法，本发明巧妙的利用W火焰锅炉燃烧器在前、后拱上沿宽度方向一字排开的特点，通过对前后墙拱上燃烧器输入不同特性煤的交叉布置，将大跨度不同特性的煤在炉内形成夹心燃烧方式，即用高挥发分煤的煤粉气流把低挥发分煤的煤粉气流夹在中间，优质煤粉气流在炉内形成多个燃烧稳定中心，高挥发分煤粉对劣质煤粉气流能起到强力引燃和稳燃作用，有利支持了劣质煤的着火稳燃，提高了锅炉燃烧稳定性，炉膛温度均匀性能达到保证；当掺烧煤种存在低熔点、易结焦的煤种时，不易结焦高熔点煤把易结焦低熔点煤的煤粉气流夹在中间，在炉内形成多个结焦隔离区域，则炉内结焦程度大大减轻，特别是让不易结焦的煤粉气流进入两侧翼墙上的燃烧器，避免两侧翼墙结焦。从而实现全面提高燃烧稳定性和炉膛温度均匀性，降低飞灰可燃物，以及大幅度减轻或消除燃用易结焦煤种造成的炉膛侧墙结焦等问题。

附图说明

图1反映了使用本发明方法时燃烧器及高速二次风喷口在W火焰锅炉前后墙拱上的布置。

图2是针对图1旋转90度后的俯视图。

图3是本发明实施方式二的示意图。

图4是本发明实施方式三的示意图。

具体实施方式

典型的大跨度煤种如表1所示：A：不易结焦、低挥发分、低热值劣质无烟煤；B：不易结焦、高热值、难着火燃烬无烟煤；C：高挥发分低熔点易结焦高硫烟煤；D：中高热值、中高挥发分低硫烟煤。对于使用本发明而言典型的大跨度混煤掺烧方式有如下三种：方式一：A＋B＋C；方式二：A或B＋C；方式三：A或B＋D。

  实施方式一：三种典型大跨度煤种A、B、C组成如表1所示，用于阐述本实施方式W火焰锅炉“夹心燃烧”方法的技术路线。使用的机组为600MW 机组W火焰锅炉，参见图1和图2为600MW 机组W火焰锅炉前后拱上燃烧器布置图，从图中可以看出W火焰锅炉的前拱1和后拱2上分别布有一排燃烧器3和4，通过本发明方法，将靠近两侧墙燃烧器对应的3号、4号磨煤机进A种煤，可以有效控制侧墙及翼墙结焦；与此同时，为了在煤质整体下降时能确保燃烧的稳定性，让靠近炉膛中部燃烧器对应的2号和5号磨煤机进B种煤，让1号、6号磨煤机进。其中A为不易结焦低挥发分低热值劣质无烟煤，B为不易结焦高热值难着火燃烬无烟煤，C为高挥发分低熔点易结焦高硫烟煤。从图2中可以看出前后拱上的各燃烧器喷口从左至右是按照煤种A、B、C、A、B、C、C、B、A、C、B、A配置的，这种配置结构可使易着火、低熔点、易结焦高硫烟煤（煤种C）与高热值、难着火燃尽无烟煤（煤种B）在炉内形成了分层的“夹心燃烧”方式，易着火、低熔点、易结焦高硫烟煤（煤种C）在炉内形成了8个燃烧稳定中心，对难燃无烟煤起到了强力的引燃和稳燃作用，含硫量低的高熔点无烟煤（煤种A、B）在炉内形成了10个结焦隔离区域，把易结焦低熔点煤C的煤粉燃烧区进行分隔、包围。同时在拱上的下炉膛出口5引入高速二次风气流加强后期燃烧混合（见图1）。从而有效解决了W火焰锅炉燃用大跨度煤种时所面临的严重安全和经济性问题，显著提高了燃烧稳定性和炉膛温度均匀性，降低灰渣含碳量以及大幅度减轻或消除炉膛侧墙结焦等问题。

表1 三种典型大跨度煤种A、B、C煤质特性

实施方式二：本实施方式是在煤种为A（或B）＋C的情况下实施的，参见图3，通过采取“夹心燃烧”方法，将靠近两侧墙燃烧器对应的1号、3号、4号磨煤机进A（或B）煤，即低挥发分、低热值劣质无烟煤（或者高热值、难着火燃烬无烟煤），A、B煤种不易结焦，可以有效控制侧墙的结焦。与此同时，为了在煤质整体下降时能确保燃烧的稳定性，让靠近炉膛中部燃烧器对应的2号、5号、6号磨煤机进C种煤，易着火、低熔点、易结焦高硫烟煤，可以确保炉内燃烧的稳定性。这种配置结构可使易着火、低熔点、易结焦高硫烟煤（煤种C）与难着火燃尽的无烟煤（煤种A或 B）在炉内形成了分层的“夹心燃烧”方式（后拱上的各燃烧器喷口从左至右是按照煤种A、C、C、A、C、C、A、C、A、A、C、A或B、C、C、B、C、C、B、C、B、B、C、B配置的，前拱配置方式与后拱对角对称），或者易着火、低熔点、易结焦高硫烟煤（煤种C）在炉内形成了多个燃烧稳定中心，对难燃无烟煤起到了强力的引燃和稳燃作用，含硫量低的高熔点无烟煤（煤种A或B）在炉内形成了多个结焦隔离区域，把易结焦低熔点煤C的煤粉燃烧区进行分隔、包围，从而大幅度减轻或消除炉膛和侧翼墙结焦风险。

实施方式三：本实施方式是在煤种为A（或B）＋D的情况下实施的，参加图4，通过采取“夹心燃烧”方法，将靠近炉膛两侧墙燃烧器对应的1号、3号、4号磨煤机进A（或B）煤，即低挥发分、低热值劣质无烟煤（或者高热值、难着火燃烬无烟煤）。让靠近炉膛中部燃烧器对应的2号、5号、6号磨煤机进D种煤，即中高热值、中高挥发分低硫烟煤，可以确保炉内燃烧的稳定性，这种配置结构可使中高热值、中高挥发分低硫烟煤（煤种D）与低挥发分、低热值劣质无烟煤（煤种A）,或者高热值、难着火燃尽无烟煤（煤种B）在炉内形成了分层的“夹心燃烧”方式（后拱上的各燃烧器喷口从左至右是按照煤种D、A 、D、D、A、D、A、D、A、A、D、A或D、B 、D、D、B、D、B、D、B、B、D、B配置的，前拱配置方式与后拱对角对称），易着火烟煤在炉内形成多个燃烧稳定中心，从而对难燃无烟煤起到了强力的引燃和稳燃作用。

    发明人以某电厂600MW“W”火焰锅炉BMCR满负荷工况下进行用现有的混烧方式和本发明掺烧方式分别做了试验，煤种为实施方式一入炉煤，试验结果如表2所示。从试验结果来看本发明的各项评价指标均明显优于现有的混烧方法。尤其是煤质燃烬或结焦特性本发明有了显著的改进。

表2 传统混煤与本发明混煤掺烧对比数据

参数	现有的混烧方式	本发明掺烧方法
			屏过出口蒸汽温度偏差	12-15℃	5-8℃
过热器平均减温水量	120-160t/h	30-70t/h
			平均飞灰含碳量	5.0-7.5%	3.0-4.5%
平均炉渣含碳量	6.0-8.0%	4.0-6.0%
			炉膛结焦程度	重度结焦	轻微结焦
锅炉效率	91.0-91.5%	92.0-92.8%

Claims (7)

1.一种W火焰锅炉使用大跨度煤种的掺烧方法，其特征是利用各燃烧器在W火焰锅炉前、后拱上沿宽度方向布置的特点，通过粉仓和一次风管的配套布置或磨煤机出口一次风管的布置向各燃烧器输送煤粉，使输送给每个燃烧器的煤粉均为单一煤质特性的煤粉，并且与任一台燃烧器相邻的燃烧器中至少有一个燃烧器接收的煤质燃烬或结焦特性是与该台燃烧器接收煤质的燃烬或结焦特性互补的。

2.根据权利要求1所述的W火焰锅炉使用大跨度煤种的掺烧方法，其特征是把高速二次风气流在拱上的下炉膛出口送入炉膛，补足煤粉中后期燃烧所需氧量。

3.根据权利要求1或2所述的W火焰锅炉使用大跨度煤种的掺烧方法，其特征是对同一煤种至少分送至两个不同燃烧器。

4.根据权利要求1或2所述的W火焰锅炉使用大跨度煤种的掺烧方法，其特征是前拱墙上的各燃烧器与后拱墙上的各燃烧器接收煤种的排列顺序相同：靠近炉膛侧墙的燃烧器接收A煤种，向炉膛中部靠近的燃烧器依次接收B、C煤种，煤种A、B、C这种被燃烧器接收的排序能重复进行，其中A为不易结焦低挥发分低热值劣质无烟煤，B为不易结焦高热值难着火燃烬无烟煤，C为高挥发分低熔点易结焦高硫烟煤。

5.根据权利要求4所述的W火焰锅炉使用大跨度煤种的掺烧方法，其特征是前拱墙上的各燃烧器与后拱墙上的各燃烧器接收煤种的排列顺序相同，排列顺序依次为：A、B、C、A、 B、C、C、B、A、C、B、A。

6.根据权利要求1或2所述的W火焰锅炉使用大跨度煤种的掺烧方法，其特征是前拱上的各燃烧器与后拱上的各燃烧器接收煤种的排列顺序相同：靠近炉膛侧墙的燃烧器接收A煤或B煤，向炉膛中部靠近的燃烧器接收C煤种，所述煤种A或B及C这种被燃烧器接收的排序能重复进行；所述A为不易结焦低挥发分低热值劣质无烟煤，B为不易结焦高热值难着火燃烬无烟煤，C为高挥发分低熔点易结焦高硫烟煤。

7.根据权利要求1或2所述的W火焰锅炉使用大跨度煤种的掺烧方法，其特征是前拱上的各燃烧器与后拱上的各燃烧器接收煤种的排列顺序相同：靠近炉膛侧墙的燃烧器接收A或B煤种，向炉膛中部靠近的燃烧器接收D煤种，所述煤种A或B及D这种被燃烧器接收的排序能重复进行；所述A为不易结焦低挥发分低热值劣质无烟煤， B为不易结焦高热值难着火燃烬无烟煤，D为中高热值、中高挥发分低硫烟煤。