宽调节比生物质燃烧机的开发

宽调节比生物质燃烧机的开发
对传统的生物质燃烧机来说，由于磨煤机的低负荷限定为35—40%，故煤粉锅炉的低负荷取为25～35%，与燃油、燃天然气锅炉的低负荷(15～20%)相比，则受到运行上的制约。为此，日本石川岛播磨公司正在从事储仓系统、高调节比燃烧器和直接着火系统等研究工作，并在日本姬路电站1号锅炉上进行了验证试验。该燃烧器的概况和各种试验结果介绍如下。
原理和特点
1．结构（图1）
由于燃烧器进口的空气／煤粉比很大程度地影响着火稳定性，故宽调节比燃烧器将磨煤机低负荷时所输送的空气／煤粉比高的煤粉流分离为高浓度煤粉流（空气／煤粉比低）和低浓度煤粉流（空气／煤粉比高）两种，使之在高浓度煤粉流下着火和燃烧稳定，扩大了调节范围。
(1)低负荷时
低负荷时，导流板定位在低负荷位置，将磨煤机出口煤粉流投进卧式旋风分离器。此刻高浓度的煤粉流导入燃烧器当中的低负荷喷嘴燃烧。该高浓度煤粉流的浓度在试运初期设定，根据旋风分离器出口挡板的开度调节其浓度。而剩余的一次风（低浓度煤粉流）经旋风分离器出门挡板，从燃烧器喷嘴投入炉膛。此外，一部分燃烧用空气（三次风）通过固定的旋流器喷嘴以旋转流方武从低负荷喷嘴周围喷出，在此发生的循环流所获得的火焰稳定效果也将有助于低负荷区域的燃烧稳定。
(2)高负荷时
高负荷时，导流板定位在高负荷位置，磨煤机出口煤粉流分二方面导入旋风分离器侧和主燃烧器燃料管。采用这种操作，防止了通过低负荷喷嘴的煤粉浓度过分上升。同时防止了进旋风分离器系统的煤粉的堆积及系统压降的增加。
(3)低负荷与高负荷之间的相互切换
低负荷定位和高负荷定位的相互切换，按磨煤机负荷相对应的特定负荷带(30～35%)，将通过缓慢开闭导流板和旋风分离器出口挡板来执行。
2．卧式旋风分离器的性能
应用于宽调节比燃烧器的旋风分离器要求其设置空间小、且压损低，石川岛播磨公司选定了由本公司开发的切向流入式直进型卧式旋风分离器。为此，制造了相·当于实物尺寸的1/8～1/3大小的模型，采用飞灰(200目通过量为80～85%)作为粉体，确认了卧式旋风分离器的性能。
图2表示改变抽气率时，旋风分离器分离效率相对于旋风分离器进口的飞灰浓度的变化。其中，所谓抽气率是指相对于分离器进口空气量的飞灰和抽气量的酚比。通常，分离效率随抽气率提高而提高，而相对进口的飞灰浓度的变化则很小。该试验装置获得了90%左右的高分离效率，估计在实炉上，当采用细度为200目通过量为80%的煤粉时，可获得75～80%的分离效率。验证试验
在本公司相生第三车间10×l06Kcal／h验证燃烧试验炉上（图3）设置实际容量规模的宽调节比燃烧器(3 .2t／h)，进行了燃烧试验。
为便于直接观看煤粉的流动，卧式旋风分离器和燃烧器周围的煤粉管道均用透明丙烯材料制作。
2．试验条件
以确认热态启动时的燃烧特性为目标，研究了着火特性，着火后的燃烧状况和灰中未燃物等。试验条件如下。
二次风温度2000C
一次风温度60。C
一次风量3500kglh
燃烧量300～1250kg／h
分离器进口的空气／煤粉比12～28
燃烧器负荷9～39%
相应磨煤机负荷9～36%
煤粉细度200目通过量：约85%
以炉内耐火涂料的炽热取样研究其着火特性，另外，为确认因火焰冷却效果而造成的差值，也进行了改变炉内耐火涂料的涂敷范围的试验。
3．试验结果
燃J种煤的燃烧试验结果示于图4。燃烧器负荷在-10%以内，着火好，绝无着火迟后现象，火焰探测器输出功率（红外线式）令人满意。在燃烧器负荷为20%以上时，灰中未燃物很少（3%左右）。
通常以煤申挥发份含量（干质的百分比），来评价煤的着火性，对各煤种可维持燃烧的低燃烧器负荷进行整理成图5的曲线。图中还显示了炉膛内耐火涂料涂敷范围的影
实炉验证试验
在姬炉电站1号锅炉的8只燃烧器中设置2只宽调节比燃烧器，进行了实炉验证试验。
1．目的和目标
作为确认宽调节比燃烧器在实炉上的性能，重点放在煤种变化时的燃烧器调节性，低负荷和高负荷之间相互的切换状况，以及热态启动时的运行性上（用油量的降低）。其中，调节是根据在该锅炉上的运行实绩和按验证燃烧试验炉的试验结果推定，燃烧器负荷降到20%时也达到稳定燃烧（图6）。
2．实炉验证试验装置和煤样
该试验装置的主要规格如下。煤样的特性示于表1 (b)，
锅炉
型式：IHI-FW单锅筒弯管辐射型（室内布置）
蒸发量（大）：150t／h(相当于33MW)
蒸汽压力（高使用）：73kgf／cmz{7.2MPaY
蒸汽温度L过热器出口）：490。C
燃烧器
形式：IHI宽调节比生物质燃烧机2只
JHI-FW双流旋流叶片型燃烧器6只容量32kg,／h（煤）×8只点火枪容量：lOOt／h（空气雾化式）
煤粉供应设备：型式：IHI-FW卧式球磨机（2台）
型号：D-6D(容量：14t／h)
3．试验结果
( 1)燃烧器调节
对挥发份为30%烈上的K煤和L煤来说，确认了宽调节比燃烧器负荷在20%蹦下的稳定燃烧。另外，即使是低挥发份的M煤（燃料
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图6火焰冷却效果与燃烧；S调节的关系
1-低燃烧器负荷； 2-/r/低燃烧量；
3-炉内耐火涂料涂敷范围；
4-传统的燃烧器： 5-宽训节比燃烧豁；
6-实炉； 7-火焰冷却效果；比为2.84），燃烧器负荷在25%以下，无需
注：挥发分嚣为30%时，点火枪助燃也能获得稳定燃烧。这两只燃烧器低负荷都只相当以前燃烧低负荷的一半左右，肯定了该燃烧器可大幅度降低燃烧器低负荷。
(2)燃烧器的低负荷与高负荷之间设定的相互切换。
确认在高负荷设定的低负荷和在低负荷设定的高负荷，规定在此范围内切换负荷。结论是，适中的切换点为燃烧器负荷的3096左右，切换中燃烧也很稳定。 ，
(3)热态启动试验
停炉时磨煤机留有剩煤，启动时采用4只助燃的轻油燃烧器，通过点火枪，点燃了低负荷燃烧器。对各种煤种均进行了试验。来自点火枪的着火良好，对普通的K种煤和L种煤来说，自通汽前就能全部燃。由此，可使点火到并网过程的用油量减少煤43～65%。虽然在并网前必须助燃油，但也能使点火到并网过程的用油量减少绚33%。
对实机应用的研究根据以上实炉验证试验结果，确认在适用于实炉的情况下，可望有如下优点。
1．在低负荷带使用磨煤机的燃烧器上设置宽调节比燃烧器时，无需助燃就可使锅炉低稳定负荷降低到15～20%（图7）。
2．当在锅炉上设置的6台磨煤机中2台是供宽调节比燃烧器时，则在冷态启动时就可使用油量比以往燃烧器减少2/3（图8）。因此，对新建锅炉来说，除可减少轻油设备容量外，还可不设置重油设备。
3．燃烧器全部为宽调节比燃烧器时，