鄭州達冠節能環保設備有限公司

達冠生物質燃燒機技術探討
摘 要：生物質燃燒機是鍋爐燃燒系統的重要組成部分，分析和研究了目前國內比較典型的多種直流生物質燃燒機，最后提出了一種滿足我國燃煤要求的新型生物質燃燒機的構想，并進行了簡要的分析。
  目前國內對四角切圓燃燒鍋爐直流生物質燃燒機進行了較多的研究，開發出了許多種不同類型的生物質燃燒機，其中較為成功的有濃淡型生物質燃燒機、預燃室型生物質燃燒機、鈍體生物質燃燒機等幾種，在解決較高揮發分煤的穩燃、降低NO。排放量等方面取得了較好的效果，但在煤種適應性尤其是燃燒低揮發分無煙煤方面尚待突破。在電力生產部門越來越重視提高經濟效益和環保要求日益突出的今天，尋求一種能燃用較寬煤種、高效、清潔的生物質燃燒機對發展我國的電力事業具有重要意義。
1 目前國內較流行的直流生物質燃燒機分析
  大部分直流煤粉生物質燃燒機布置在煤粉爐爐膛的四角或其附近，氣流射向爐膛中的假想切圓，在爐膛中合起來形成火焰圈，向上匯集成略有旋轉的上升火焰。比較典型的有濃淡型生物質燃燒機、預燃室型生物質燃燒機和鈍體生物質燃燒機等幾種。
1.1 濃淡煤粉分離型生物質燃燒機
1.1.1 濃淡煤粉分離型生物質燃燒機
  濃淡型生物質燃燒機是將煤粉氣流進行濃淡分離后，使濃、淡煤粉各自在偏離其燃燒當量的空氣氛圍中燃燒，從而降低了燃燒過程中NO。的生成量。同時由于適當提高了一次風煤粉濃度，達到了強化煤粉著火和穩定燃燒的目的，因比濃淡分離技術在我國得到了廣泛的采用。
  早期濃淡型生物質燃燒機主要通過彎頭或褲衩管等分離裝置利用煤粉氣流通過彎頭時煤粉粒子所受的離心力作用實現煤粉的濃淡分離。目前經過多年發展后，在采用擋板及百葉窗實現濃淡分離方面取得了長足進步，已運用于工業生產。
  濃淡煤粉分離型生物質燃燒機大致可以分為水平濃淡型和垂直濃淡型兩種：
  (1) 水平濃淡型
  較為成熟的水平濃淡型生物質燃燒機有擋塊調節型和百葉窗調節型生物質燃燒機。
一次風管中的煤粉氣流撞擊到擋塊后，煤粉顆粒因反彈而轉向，由于受慣性作用，煤粉在濃側聚集。由此煤粉氣流經撞擊式擋塊分離器后分成濃粉側和淡粉側。撞擊擋塊高度日是此種燃燒器調節煤粉氣流濃淡比的主要手段，煤粉濃淡分離的效果隨擋塊高度的增加而變好。
  濃淡兩股氣流射入爐膛后，濃粉側位于向火側，淡粉側位于背火側。濃側粉流在向火側高溫煙氣直接沖刷下首先點燃，然后引燃淡側煤粉，從而形成穩定的煤粉火焰。
  (2) 垂直濃淡型
  垂直濃淡型生物質燃燒機主要代表為寬調節比(WR)宜流燃燒器和PM生物質燃燒機等。
  寬調節比(WR)直流生物質燃燒機是由美國CE公司生產的一種擺動式直流生物質燃燒機。由于這種煤粉生物質燃燒機的一次風管和噴口相連的彎頭中，煤粉向外側分離，造成煤粉濃度不均勻，利用中間隔板使這種濃度差異一直保持到噴口，從而達到提高煤粉濃度、進行垂直方向濃淡燃燒的目的。在可擺動的一次風噴口內裝設水平放置的三角形擴錐，促進高溫熱煙氣卷吸混合，有利于提高煤粉氣流的著火性能，使鍋爐在低負荷下也能有較好的燃燒穩定性，以達到較大的負荷調節比，因此又稱為寬調節比噴口。這種結構與噴口處帶有不大的翻邊擴錐出口共同使用，可以在低負荷（對于貧煤40%～60%，對于煙煤30%）不用油助燃保持穩定燃燒。
  PM生物質燃燒機主要利用其轉彎及一定的管內流速進行煤粉濃度的重新分配，其結構示意見圖2。日本三菱重工PM燃燒器的濃淡比為2:1。哈爾濱鍋爐廠設計制造的用于30042  電站系統工程
1.1.2濃淡煤粉分離型生物質燃燒機分析
  (1) 在穩燃方面：水平濃淡型生物質燃燒機的濃粉側位于爐膛的向火側，煤粉氣流進入爐膛后，濃粉氣流在向火側高溫煙氣沖刷下首先點燃，然后引燃淡粉側煤粉，即使在較低負荷下也能形成穩定的火焰中心。從運行情況上來看，其穩燃能力強于垂直濃淡型。
  (2)在排放指標方面：由于都采用了濃淡分離的技術來降低NO。排放量，理論研究和試驗分析均表明二者在同一水平。
  (3) 在噴口燒損及水冷壁高溫腐蝕方面：由于濃淡分離后濃淡側煤粉氣流的速度降低，往往使噴口內鈍體的淡粉一側燒壞，影響生物質燃燒機壽命。濃淡分離型生物質燃燒機對煙氣的卷吸較少，水冷壁高溫腐蝕的現象較為少見。
  由于濃淡煤粉分離型生物質燃燒機主要是通過提高煤粉濃度，煤粉受熱后揮發分析出，形成高可燃質區域，從而實現煤粉的著火和穩燃，所以在燃燒較高揮發分的煙煤時，其應用較廣。但當燃燒低揮發分的無煙煤時，在滿足煤粉著火穩定及低負荷穩燃方面還存在一定的難度。
1.2 預燃窒型生物質燃燒機
  預燃室型生物質燃燒機通過增大著火周界使商溫熱煙氣回流來加熱煤粉實現著火和穩燃。該技術在我國已經歷了多年的發展，在煤粉燃燒方面的效果良好。
  大速差射流型雙通道生物質燃燒機是在煤粉預燃室基礎上發展起來的（其結構示意見圖3）。在這種生物質燃燒機中，上下側各開一個一次風口，由于兩股一次風射流動量很大，形成強煙氣回流加熱點燃煤粉。另外設置了高速射流管，其流速可在零至音速之間調節，可以通過改變高速射流的流量來調節爐膛煙氣的回流量。
  該種生物質燃燒機己應用于多個電廠，普遍反映穩燃效果良好，但筆者發現預燃室型生物質燃燒機易存在生物質燃燒機噴口燒壞及水冷壁高溫腐蝕問題。由于對高溫煙氣卷吸過于厲害，大量的煙氣回流使煤粉射流的阻力增大，射流衰減較快，火焰沖刷生物質燃燒機噴口及水冷壁，容易引起生物質燃燒機燒壞及水冷壁高溫腐蝕等后果。所以該生物質燃燒機的使用需配合有良好的煤粉著火點位置控制手段，將著火點位置控制在生物質燃燒機出口處。
1.3鈍體生物質燃燒機
  鈍體生物質燃燒機是利用鈍體使氣流方向發生突變，使高溫熱煙氣回流加熱點燃煤粉。在濃淡生物質燃燒機上也通常采用鈍體以幫助穩燃。
  設計良好的鈍體生物質燃燒機可實現低負荷(50%～60%)穩燃，但在降低N0。排放方面效果不明顯。值得注意的是該生物質燃燒機采用了小油槍技術，大大節約了點火用油及低負茍助燃用油，具有很大的推廣價值。小油槍技術在雙通道生物質燃燒機上得到了應用。
2.1 問題的提出
  我國的無煙煤儲量極為豐富，而許多無煙煤產地的火力發電廠由于燃燒方面的原因，不能燃燒本地的無煙煤，只能從外地運來揮發分較高的煙煤，造成了極大的經濟損失。能不能開發出一種生物質燃燒機，可以燃燒無煙煤、不結焦、低NO。排放并具有較寬的煤種適應性呢？為適應這些要求，筆者提出一種新型生物質燃燒機的想法。
2.2 新型生物質燃燒機的構想
2.2.1 生物質燃燒機結構
  生物質燃燒機大致由： 濃淡分離隔板、 濃淡調節裝置、二次風、 夾心風、 開孔弧形板、 側邊風和溫度熱電偶等組成。按需要還可以設計小油槍以節約鍋爐點火用油。
2.2.2新型生物質燃燒機分析
  (1)該生物質燃燒機在燃燒方面有以下特點：①采用水平濃淡生物質燃燒機的優點，通過濃度調節擋塊（或百葉窗）調節煤粉濃度，使濃粉氣流位于向火側，有利于降低著火熱，形成一個穩定
的著火中心；②將煤粉氣流分成上下兩個
  徑向空氣分級燃燒改造前，二次風噴口內沒有設置導流板，全部二次風射流以接近45。角的方向射向爐膛中心形成理想圓；徑向空氣分級燃燒改造后，二次風噴口內設置導流板(圖4)，使得部分二次風射流（大約15%～20%）偏向爐墻，遠離燃燒中心，延遲了煤與空氣的混合，減少了火焰中心N0。的生成量。表3說明二次風遠離燃燒中心可得到13%—25%的脫硝率。此外，遠離燃燒中心的二次風可以避免水冷壁附近還原氣氛的形成，減弱水冷壁的高溫腐蝕。
  (3)鍋爐負荷、爐膛氧量和三次風的投停（即磨煤機的投停）對NO。形成有一定的影響
  在爐膛出口氧量及其他運行條件基本相同的情況下，負荷越大，空氣分級燃燒的燃盡風份額越小，從而燃燒過程中生成的NOx越多；爐膛氧量越高，燃燒中心區域氧氣濃度越大，燃燒過程中有機氮被氧化的趨勢越大，火焰中形成的NO。越多，脫硝率越小；在入爐空氣總量不變的前提下，隨著磨煤機的投運，三次風量逐漸增大，這實際上相當于增大燃盡風的比例，使主燃區形成缺氧燃燒，抑制了NO。的形成。由于三次風含有5%N10%左右的煤粉，它的后期投入也
以使已生成的NO還原分解，從而降低了總的NOx排放量。
3結束語
  綜上所述，通過運用爐內空氣分級燃燒技術對現有的直流燃燒煤粉爐進行改造，可以顯著降低NO。的排放量，脫硝率可達30%～50%，爐膛內二次風的分布及燃盡風的份額對空氣分級燃燒的脫硝率起著重要的作用。所以，爐內空氣分級燃燒技術是一種經濟有效的運行方式，這對于我國這樣的發展中國家無疑是一種值得大力推廣的方法。
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