超臨界“W”型鍋爐穩燃調整對策

王金林

(國電南寧發電有限公司，廣西 南寧 531307)

1 燃燒器及各配風口的布置方式

燃燒器水平間距為2 240 mm，最外側燃燒器中心線與側水冷壁中心線之間距離為3 695.7 mm。雙旋風煤粉濃縮型燃燒器是專門用于低揮發分燃料的燃燒器。其設計的著眼點是采用旋風管進行煤粉濃縮，并提供多種調節手段。雙旋風煤粉燃燒器由煤粉進口管、煤粉均分器、雙旋風筒殼體、煤粉噴口、乏氣管、乏氣調節蝶閥等組成。

一次風粉混合物經煤粉管道輸送至燃燒器入口。進入燃燒器后，煤粉均分器將其等分成2股氣流分別切向送入相應的2個旋風管，風粉混合物在旋風筒內旋轉。在離心力作用下，大部分煤粉被分離至筒壁附近，旋風筒中心部位的一次風含粉量極少，即為“乏氣”。乏氣由乏氣管引出，并從乏氣噴口送入爐膛，其余一次風的煤粉濃度因此而大大提高，從旋風筒下端的主煤粉噴口向下噴射送入爐膛，組織“W”型火焰燃燒。乏氣管上設有乏氣調節蝶閥，可以通過調節乏氣引出量來調節主煤粉氣流中的煤粉濃度。每個旋風筒內均有消旋裝置，它由一個調節桿和3個直葉片組成，用于調節、抑制主煤粉氣流的旋流強度，使煤粉氣流保持足夠的剛度和最佳擴散角。

圖1 燃燒器和磨煤機連接關系示意

二次風配置的合理性是無煙煤燃燒的關鍵之一。該“W”型火焰鍋爐無煙煤燃燒技術為獨具特色的分級配風方式。分級配風的原則是：拱上只送入適量二次風，以滿足噴口冷卻和燃燒初期需要為原則。煤粉著火后，在拱下適當部位逐級送入燃燒所需的大量二次風，以滿足燃盡的需要。二次風系統分上、下部風箱：上風箱負責拱上配風，分為3部分，分別由A，B，C 3個擋板控制。其中A風控制乏氣噴口的冷卻風；B風控制燃燒器煤粉主噴口的周界風，用于調節煤粉著火點及冷卻噴口；C風控制點火穩燃油槍燃燒所需的風量，提供油槍、油火檢的冷卻風，還提供部分煤粉燃燒初期所需的二次風。下風箱用于拱下配風，分為2部分，分別由D，F擋板控制。D風風量較小，與拱部之間有適當距離，作為分級送風的調節手段，避免二次風與煤粉氣流過早混合；F風風量大，燃燒所需風量主要從擋板送入，是控制火焰行程和形狀的最主要調節手段。

2 影響燃燒穩定的因素和強化燃燒的措施

2.1 煤粉細度的影響

煤粉越細，表面積越大，在其他條件相同的情況下，加熱時溫升越快，揮發分的析出、著火及化學反應速度就越快，因而越容易著火。所需著火時間越短，燃燒也就越完全。

要想保持最佳的煤粉細度可從以下4個方面來考慮。

(1) 采用低料位運行，會使煤粉變粗，風量及風煤比增大；高料位運行，會使煤粉變細，風量及風煤比減小。

(2) 在磨煤機里面加不同型號的鋼球，一直到細度和磨煤機的出力達到最理想的狀態。電廠6臺磨煤機的鋼球有30 mm，40 mm，50 mm 3種型號，從2012年2月9號開始增加鋼球量，一直加到3月中旬，使每臺磨煤機的電流由原來的165 A增加到185 A。從化驗單里抽取的數據來看，煤粉細度隨著加球量的增加而好轉。

(3) 磨煤機分離器擋板調到合適位置。

試驗工作在科神公司自制的土豆播種機試驗臺上進行,測試播在蓖麻油帶上的種子粒距。供試驗的土豆種子根據新疆當地土豆種子的特點取為切塊種子，種子尺寸長寬高均在35～50mm。在其他因素不變的條件下，考察種架傾角、種勺線速度和種勺空間尺寸對株距合格率、重播率和漏播率的影響。

(4) 經常檢查回粉管及鎖氣器，防止鎖氣器堵塞，使粗粉不能有效地分離，從而影響煤粉細度。

2.2 一次風風量、風速、風溫的影響

正常運行中，減少風粉混合物中一次風的數量，一方面相當于提高煤粉濃度，可使煤粉的著火點降低，另一方面在同樣高溫煙氣量的回流下，可使煤粉達到更高的溫度，因而可加速著火過程，對煤粉的著火和燃燒有利。但一次風量過低，往往會由于煤粉著火初期得不到充足的氧氣，使反應速度減慢而不利于著火擴展。因此，一次風量應以能滿足揮發分的燃燒為原則。

一次風速過高，將降低煤粉氣流的加熱程度，使著火點推遲，容易引起燃燒不穩定，且煤粉燃燒也不易完全。特別是降負荷的時候，由于爐內溫度變低，甚至有可能造成火焰中斷或熄火。此時應設法降低一次風速，但一次風速過低會造成粉管堵塞，而且使著火點過于靠前，還可能燒壞燃燒器。

一次風溫越高，煤粉氣流達到著火點所需的熱量就越少，著火速度就越快。但一次風溫過高時，燃用高揮發分的煤種往往會由于著火點離燃燒器噴口過近而燒壞燃燒器或結渣。反之，一次風溫過低，則會使煤粉的著火點推遲，對著火不利。

2.3 一次風與二次風配合的影響

一次風與二次風的混合特性也是影響著火和燃燒的重要因素。二次風在煤粉著火以前過早的混合，對著火是不利的，因為這種過早的混合等于增加了一次風量，將使煤粉氣流加熱到著火溫度的時間延長，著火點推遲。如果二次風過遲混合，又會使著火后的燃燒缺氧。故二次風的送入應與火焰根部有一定的距離，使煤粉氣流先著火，當燃燒過程發展到迫切需要氧量的時候，再與二次風混合。

2.4 各風門擋板開度的影響

(1) 消旋葉片安裝在燃燒器噴口，用于調整風粉混合物的旋流強度及氣流形狀。在調整時，消旋葉片在零位的消旋作用最強；若將消旋葉片上提，則消旋作用變差，氣流的擴散增強，火焰穿透力差；若將消旋葉片的位置調低，則消旋作用增強，氣流的剛性增強。同時，消旋葉片對調節爐膛燃燒中心的作用也比較明顯，煤質差時消旋葉片應上提，以增大旋流強度，提高穩定性；在煤質好時，應放低消旋葉片，以延長火焰行程。

(2) A擋板用于調節拱上乏氣噴口的環形二次風風量，乏氣周圍的環形二次風可增加乏氣的穿透深度。開大A檔板的開度，可提高環形風的速度，增加乏氣的穿透深度和剛性。由于乏氣射流的含粉量較少，煤粉細且位于爐膛中心，容易燃盡，其穿透深度就不顯得那么重要。

(3) B擋板用于調節拱上燃料噴口的環形二次風風量，燃燒器燃料噴口環形二次風可以提高煤粉的穿透能力。開大環形二次風擋板，提高環形二次風的速度，增加煤粉氣流的剛性，可使煤粉氣流的穿透能力增強，使著火略有推遲，火焰行程增長；反之，則著火提前，火焰行程變短。B擋板開度過大，使一次風速增加，不利于煤粉的著火和燃盡。

(4) D，E擋板用于調整垂直墻上、中層的二次風量，使拱上風和垂直墻分級二次風的動量比達到一個最佳值，以及時供給煤粉主氣流著火燃燒所需風量，獲得理想的火焰形狀和火焰行程。 開大D，E擋板時，由于上層和中層二次風的風速提高，使得垂直墻的分級二次風對從拱上下來的煤粉主氣流的沖擊作用加劇，造成煤粉主氣流波動，著火穩定性變差，主火焰有比較明顯的上飄，不利于鍋爐的穩定燃燒。因此，D，E擋板開度不宜過大。

(5) F擋板用于調節垂直墻下層的二次風風量，供給煤粉主氣流燃燒所需的大量二次風，是調節沿爐膛寬度方向風量分布均勻性的主要手段。由于“W”型火焰鍋爐爐膛較寬，采用大風箱結構，左右兩側進風，風量分布不均，且每臺磨煤機一次風管風粉不均，因此需對每個燃燒器對應的F擋板進行調整，使沿爐膛寬度方向上的進風量分布均勻。一般情況下，F擋板開的開度呈拱橋形設置，兩邊小、中間大。

綜上所述，穩燃的調節措施可歸納為:

(1) 提高熱風溫度，通過加鋼球、保持合適料位、調節分離器出口折向擋板、檢查回粉管鎖氣器等控制好煤粉細度；

(2) 保持適量的空氣，根據煤種控制合理的一次風量和一次風速。控制合適的氣流速度，以保證適當的火焰位置；

(3) 根據燃燒過程的發展，及時送入二次風，做到既不使燃燒缺氧，又不降低火焰溫度；

(4) 保持著火區的高溫，增強氣流中高溫煙氣的卷吸。