种创新的煤粉燃烧理念—煤粉预热燃烧.pptx

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1、一种创新的煤粉燃烧理念——煤粉预热燃烧清华大学热能系贾臻吕俊复张海毛健雄吴玉新9/29/20211前言目前我国发电企业出现了前所未有的困难，发电量下降、煤价高、煤质下降且煤质多变，给电厂锅炉安全优化运行带来了新的困难；面对这样的挑战，摆在我们面前的问题是：我们应该采取怎样的技术措施，来保证安全、高效生产？这是当前值得讨论的重要议题。9/29/20212煤质问题给锅炉燃烧带来的主要困难着火和稳定燃烧困难；煤质差、煤质多变时，由于燃煤的燃烧特性存在很大差异，使电厂正在使用中的燃烧器很难适应，给安全运行带来了很大的困难,增大了稳燃用油耗。低负荷困难；炉膛温度低时，

2、稳定燃烧更为困难，极易发生灭火必需投油助燃，增加了油耗。炉膛易结焦；为保证稳定燃烧，有些措施常会引发结焦，影响安全运行；低挥发份煤火焰行程长，易结焦。NOx排放高。低挥发份煤NOx产生量大，不易控制。9/29/20213煤质差、煤质多变带来的问题是多方面的，既有燃烧问题，也有制粉、除灰除渣等等问题。因此需要各个方面的部门通力合作，分头研究解决办法，分别采取应对措施。其中燃烧问题很重要，因此就这个问题介绍一下我们长期以来的实践情况和一些有限的心得体会,供大家参考。9/29/20214燃烧的基本要素燃烧的三要素，（对锅炉而言）：1，燃料——（煤粉）；2，氧气—

3、—（空气）；3，温度。其中温度是最为关键的因素。9/29/20215燃烧三要素的合理组织三要素必须进行合理的组织才能良好的燃烧。①“风/煤”比例：应根据不同的煤种，组织相应的最佳“风/煤”比例（重量），以保证良好的着火燃烧性能。难点在于：煤质变化时，燃烧器如何随机改变最佳“风/煤”比例？②风煤混合物的温度：根据不同的煤质怎样才能创造合适的风煤混合物温度，使得燃料能够快速、顺利的稳定着火和燃烧。难点在于：锅炉的热风温度已定，风粉混合物温度不能改变。如何在煤种无规律的变化时，及时改变风煤混合物的温度来保证及时着火和稳定燃烧？③所有措施必须兼顾到环保指标NOx排放的

4、要求。而控制NOx必须欠氧燃烧，但氧气浓度低会造成熄火。处理不好还会引起高温腐蚀。难点在于：煤质变化时怎样控制NOx的生成？9/29/202169/29/20217低氧燃烧在煤粉着火阶段有利于控制NOx的生成，但低氧可能导致火焰不稳定。欠氧燃烧控制NOx生成9/29/20218解决煤质差、煤质多变问题的一种可靠手段——应用煤粉预热燃烧器针对煤质差、煤质多变的问题，我们是应用了一项关键技术——“煤粉预热燃烧器”，获得了很好的效果。即，运用了这项技术的三个突出特点：①着火、稳燃性能特别强；②煤种适应范围特别宽；③控制NOx能力很强。来适应煤质差、煤质多变的问题我们

5、首先从保证任何煤种（从无烟煤到劣质烟煤）的快速着火和稳定燃烧着手，再灵活运用一些辅助措施来解决相关的问题。9/29/20219煤粉浓缩预热低NOx燃烧器PulverizedCoalRichandPreheatingLowNOxBurner(简称PRP燃烧器)9/29/202110PRP燃烧器原理示意图负压区控制风补气门（自动控制）强烈换热卷吸高温烟气浓缩后的煤粉温度传感器预热室喷口9/29/2021119/29/202112预热效果实测曲线图一PRP燃烧器与常规燃烧器的火炬温度比较一次风粉混合物在预热室中的升温过程和在喷口外着火后的火炬温度分布9/29/202

6、113预热效果（图一的分析）PRP燃烧器预热室内一次风粉的升温速率的量级是104℃/s(温升速率≥104℃/s就达到了煤的快速裂解条件）PRP燃烧器－蓝，紫和黄色曲线；常规低NOx燃烧器－绿色曲线以右图黄线工况为例:一次风粉混合物从进入预热室时的90℃升温至燃烧器出口处时已达1160℃,即在0.6米的距离内升温1070℃。一次风粉混合物的流速为20m/s,通过预热室的时间只有0.03秒。故其在预热室内的每秒升温速率是26000℃/s。（2.6×104℃/s）所以，PRP燃烧器预热室对一次风/煤粉混合物起着快速加热，升温，热解的作用，因此能够保证煤粉在喷口外稳定

7、着火燃烧。燃烧器喷口位置火焰温度（℃）测量点位（mm）9/29/202114预热效果实测曲线图二PRP燃烧器与常规燃烧器的火炬温度比较PRP燃烧器和常规低NOx燃烧器在喷口外的火焰温度分布测量值的比较9/29/202115预热效果实测曲线图三炉膛出口处PRP燃烧器、常规低NOx燃烧器的NOx排放值比较(无烟煤)锅炉负荷，％PRP燃烧器常规低NOx燃烧器NOxppm100%负荷时PRP的NOx排放值比DF降低了37.5%9/29/202116预热措施的效果经过专门的工业测试证明：在煤粉穿行预热室的（～0.03秒）短暂时间内，可将进口时只有90℃的一次风粉到达出口

8、时迅速升温到1100℃以上；能使很难着