(哈尔滨锅炉厂有限责任公司 黑龙江省 150046)
摘要：目前国内发电锅炉的特点是使用各种类型的煤和劣质煤,应用在锅炉就会使挥发物含量和热值差异很大,存在一定的范围内波动,这很容易导致锅炉燃烧不稳定,影响锅炉的安全和正常生产。
关键词：锅炉；四角燃烧；燃烧器；稳燃；
由于四角喷燃锅炉本身设计上的缺陷、运行煤质的多变及电网调峰，给安全经济运行带来的一系列问题，集中体现在燃烧的不稳定上。温燃技术的应用极大地改善了锅炉的性能，满足了深度调峰的需要，但还存在一些有待解决的问题。
一、促进锅炉稳定燃烧的方法
1.稳燃型煤粉燃烧器。稳燃型煤粉燃烧器是保证锅炉稳定燃烧的重要措施。目前国内使用的稳燃型煤粉燃烧器种类较多,从其原理上分析,概括起来主要采用两种方式对煤粉进行了稳燃,即烟气回流加热方式和浓淡燃烧方式,或是两种方式同时采用。一次风煤粉着火的热量主要来自炉内烟气的对流和火焰的辐射。烟气对流传给煤粉的热量约占80%以上。对于四角切圆燃烧锅炉,烟气回流最初是在钝体燃烧器上应用,后又发展了船体燃烧器、大速差燃烧器、稳燃腔燃烧器等等,目前稳燃腔煤粉燃烧器和双回流稳燃罩煤粉燃烧器的烟气回流量可达一次风量的20%～28%。它利用钝体产生回流区或射流将炉内烟气抽吸到燃烧器出口或附近,这部分具有较高温度的烟气提前与一次风煤粉混合,使得煤粉加热较快,易于着火。提高煤粉的浓度,也可增强燃烧的稳定性,即浓淡燃烧方式。研究结果表明,随着一次风煤粉浓度的提高,燃烧初期释放出的挥发分相对增加,有利于其着火和火焰传播;而一次风量的减少,又减少了煤粉气流所需的着火热,煤粉气流温度升高得更快。因此,使煤粉的着火提前,燃烧稳定。
2.二次风加入对煤粉燃烧稳定的影响。二次风对煤粉的稳燃有非常明显的影响,特别是煤质较差或低负荷运行时。大量的二次风与一次风过早混合不利于煤粉的着火和稳燃。当煤质较差时,最下一层一次风喷口的上下二次风风量不应太大,最下一层的二次风风速保持在30 m/s左右能托住煤粉就可以。上下二次风喷口与一次风喷口的间距约300～500㎜为宜,这样能保证二次风在一次风稳定着火之后混入,促进焦炭的燃烧,而大量的二次风应在煤粉稳燃之后混合到火焰中去,确保煤粉燃尽。
3.炉内实际切圆大小对煤粉着火和燃烧稳定的影响。四角切圆燃烧锅炉煤粉的着火特点是利用上游邻角火焰点燃下游煤粉气流,故实际切圆的大小对煤粉的点燃有较大影响。
.png)
图1炉内实际切圆大小对煤粉
从图1可见,当切圆较小时(图1-a),上游邻角火焰在炉膛较中心的地方与下游一次风煤粉汇合,使煤粉着火较晚,容易使燃烧不稳定。当切圆太大时(图1-b),上游邻角火焰在煤粉气流的根部(进入炉膛的初期)进行点燃,但此时容易引起水冷壁或燃烧器周围结焦。而当切圆大小适中时(图1-c),上游邻角火焰在煤粉气流的根部进行点燃,使煤粉着火和燃烧稳定,且又不会导致炉内结焦。一些锅炉由于燃烧器安装或喷口检修更换后,其假想切圆与设计值偏差较大,致使炉内实际切圆变化或燃烧中心偏移,影响了炉内燃烧的稳定。
二、煤粉稳燃技术在四角喷燃锅炉的应用
有的煤挥发分含量、发热量和灰份含量都较高，容易着火，但燃尽困难；有的煤灰分含量高，发热量和挥发分含量较低，不易着火，也不易燃尽；有的煤则是挥发分和灰份含量中等，但发热量较低。对于不同煤质，电厂在处理时往往采用中等发热量的煤直接入炉燃烧，发热量高的煤或在高负荷时燃用，或与发热量低的煤按一定比例（一般为1：1）掺混后燃烧，至于掺混的均匀程度及煤质的其它指标在上煤时基本不控制，从而使入炉煤的煤质不稳定性提高，给稳燃带来困难。
1.船形体稳燃器。（1）船形体稳燃器稳燃机理。船形体稳燃器是某大学热能系研制的产品，其技术关键是在直流煤粉燃烧器的一次风喷口内加装一个船形火焰稳定器。煤粉气流经船形火焰稳定器喷出后，在喷口外形成一股束腰形射流。由于煤粉气流中煤粉颗粒因惯性作用部分分离和富集及射流所造成的负压卷吸高温烟气，使射流的束腰部两侧外缘形成的高浓度煤粉处于高温烟气加热之中，在一次风主气流不断供应较充分（浓度10%左右）氧的情况下最先着火燃烧，也就是在束腰部两侧外缘形成了高煤粉浓度、高温烟气和氧浓度适当高的三高区。在束腰部结束后随着主气流的扩展，已着火的煤粉气流又进入主气流补充到足够的氧完全燃烧。（2）主要改造措施。应用船形稳燃器改造时技术措施主要有以下特点：1)100 MW级锅炉一般只需将下一次风喷口改造为船形稳燃器，200～300 MW级锅炉也只需改造二到三层一次风喷口；2)被改造的喷口一般截面要增大。为防止因二次风与一次风相交提前，影响稳定燃烧，与上下二次风喷口间距仍要保持在喷口宽度的0.2倍以上，宽度以不影响两侧水冷壁布置为宜，同时与改造喷口并行的二次风喷口取消。喷口呈水平状态；3)一次风率保持不变，一次风速比原设计高1～2 m/s；4)调整假想切圆直径和布置卫燃带有时作为配套措施之一。早期投运的锅炉由于假想切圆直径设计得比较大，应用船形稳燃器后发现有冲刷水冷壁和背火侧结渣现象，因此调整假想切圆直径应和燃烧器改造同步进行；5)带点火油枪的喷口，船体中心设有点火油枪孔，油枪通过油枪盒伸入油枪孔，油枪盒迎风面装有防磨锥，以减小阻力和磨损；6)船形稳燃器、支撑板和防磨锥等用1Cr18Ni9Ti、Cr24Ni14Si2Re等防磨材料铸造，以确保至少运行一个大修周期；7)船体与喷口端面之间留有小于100 mm的距离，具体尺寸根据煤质的成分含量定。船体竖直放置在喷口内。
2.浓淡煤粉燃烧器。（1）浓淡煤粉燃烧器稳燃机理。直流浓淡煤粉燃烧装置有竖直、水平浓淡两种形式，其基本原理是一次风气流进入喷燃器之前首先经过一有一定弧度的弯管，在离心力作用下煤粉被集中到弯管外侧，然后通过设有浓稀相分离隔板的浓稀相分离器将集中到弯管外侧的煤粉和部分空气送入浓相喷口，弯管内侧的较稀的煤粉气流则进入稀相喷口。在浓相喷口中心设有钝体，浓相一次风管外设有周界二次风，钝体与周界二次风配合形成可控制大小的中心回流区。低负荷时关小周界二次风，利用钝体使射流回流区扩大，加大高温烟气回流卷吸量，稳定着火；高负荷时开大周界二次风，利用其刚性减小浓相煤粉气流扩散，推迟着火，保护喷口，即锅炉在不同负荷、燃用不同煤种时，根据燃烧状况通过调节周界二次风开度来调整煤粉着火点，并使煤粉气流正常着火燃烧。另外，由于浓相煤粉气流风量减少，煤粉浓度高，煤粉气流温度升高快，燃烧初期释放出的挥发分相对增加，有利于着火和火焰的传播，增强燃烧稳定性。（2）主要改造措施。改造措施技术特点为：1)稀相喷口和浓相喷口的位置关系由现场管道走向和配风需要决定某电厂是稀相喷口位于浓相喷口上方,另一电厂炉则刚好相反；2)一次风弯管可以利用时只需增设浓稀相分离器和更换浓稀相喷口，原一次风喷口作为浓相喷口，相邻上或下二次风喷口改造为稀相一次风喷口，被占用喷口的二次风则作为浓相喷口的周界风送入炉膛；3)相邻的另一个二次风喷口若与浓相喷口间距较近时，可封堵部分面积，防止二次风过早混入，影响燃烧稳定性。
总之，采取了这些措施后,炉内的燃烧明显得到了稳定和强化,锅炉负荷在50%左右时仍能稳定燃烧,不需投油助燃,炉内的燃烧充满度好,燃烧充分完全,无严重结焦,锅炉的燃烧效率也有所提高,从而减少锅炉的灭火事故和低负荷助燃用油,较大地提高锅炉的安全性及经济性。
参考文献：
[1]李刚,.煤粉锅炉稳燃技术分析.2018.
[2]刘汉才.浅谈四角燃烧煤粉锅炉稳燃技术的分析与应用.2017.
论文作者:朱绘娟
论文发表刊物:《电力设备》2019年第20期
论文发表时间:2020/3/3
标签：煤粉论文; 喷口论文; 锅炉论文; 船形论文; 气流论文; 烟气论文; 燃烧器论文; 《电力设备》2019年第20期论文;