水平濃淡燃燒器技術控制煤粉流向技術在130 t/h燃煤鍋爐中的應用

劉文山

摘? ?要：據資料顯示，很多電站發生鍋爐事故都是因為煤種問題，設計使用煤種和實際燃煤誤差過大是常見的煤種問題。為了對實際問題進行分析，文章根據某電廠的例子，探討水平濃淡燃燒器技術控制煤粉流向技術在130 t/h燃煤鍋爐中的應用，對實際的鍋爐爐內燃燒狀況進行最大化的優化，從而對上述結渣現象進行改善。文章通過多個角度的分析得出，水平濃淡燃燒器技術能夠很好的避免結渣現象。

關鍵詞：水平濃淡燃燒器;控制煤粉流向;130 t/h燃煤鍋爐;應用

通過對130 t/h燃煤鍋爐機組的了解以及對實際電廠情況的分析發現，近年電廠實際燃煤與設計燃煤的偏差越來越大，鍋爐結渣情況越來越明顯，對生產的影響越來越大，并且這些情況都需要依靠人工直接接觸才能解決，存在很大的安全隱患。因此，電廠決定依靠先進技術對該爐進行改造，全面避免結渣問題。文章通過數值模擬來判斷改造的可行性，對水平濃淡燃燒器與該爐的實際吻合程度進行分析，并介紹該燃燒器的實際改造過程。

1? ? 設備問題概述

分析近年來的資料、對爐進行實際考察、將該電廠爐與其他鍋爐進行對比可以發現，該爐的衛燃帶面積最小，但爐內結渣的問題卻最為明顯。爐內結渣現象一般都是在衛燃帶上出現，結渣的厚度可到大約1 m，該爐結渣成塊問題與其他鍋爐相比更大，導致爐內排渣情況受阻，派閘口堵塞，產生的渣塊越來越多、越來越大。

通過對鍋爐的實際情況考察發現，該爐結渣現象嚴重主要是因為燃煤變質，對燃煤質量進行嚴格控制之后發現該爐的結渣情況得到了很好的控制，這就更證明了燃煤質量是該鍋爐結渣問題的源頭。該爐的實際使用煤種熱量大致為16 000 kJ/kg，熱量要略微小于設計煤種。燃煤消耗量在符合一定條件的情況之下上漲大約1 t。這樣的現象使一次風速提升的同時又將三次風速提到了可控范圍之外，與預期設計情況比較，額定條件之下二次風速會減少，而二次風速減少之后就不能很好地完成其托粉任務，這是結渣現象的主要原因之一。

由于此設備在最初設計時存在缺陷，不能使用常規的“風包火”燃燒技術來解決，因此，使用水平濃淡燃燒器技術最為合適，通過該技術能夠達到上述的“風包火”效果，是解決爐內結渣現象的良方[1]。

2? ? 數值模擬

水平濃淡燃燒器主要由3方面組成：調節風管、連接風管和噴口。在實際使用時，需要先對調節風管進行調節，擋塊變化之后就可以發揮濃淡分離的作用，對煤粉氣流進行實際作用，而擋塊的變動主要是通過轉動螺栓來實現。擋塊變動需要耐磨陶瓷片的幫助來達到水平濃淡分離的效果。水平濃淡分離其實就是在水平方向之上達到左濃右淡的效果，根據這種現象進行設置，將濃側與向火對應，淡側與被火對應。向火側有較良好的燃燒條件，背火側能夠預防結渣問題，水平濃淡燃燒器的結構如圖1所示。

（1）將數值模擬情況設定為燃燒器的擋塊處于初始位置，對這種情況之下的分離效果進行數值模擬，采用k—Ω湍流模型，對燃燒器的各項數據進行具體設定，將煤粉的平均粒徑設定為200 μm，一次風速為20 m/s，燃煤為0.8 kg/s。此種模擬結果顯示：燃燒爐可以實現濃淡分離，濃淡煤粉的分布符合預期情況，在這種情況下能夠滿足穩定著火，可以有效地避免NOx生成。

（2）更改設定條件再次進行數值模擬，其他條件設定不變，對擋塊位置進行更改，將擋塊分別處于10 mm，20 mm，30 mm，40 mm，50 mm。此種模擬結果是，濃淡分離的效果在燃燒器擋塊移動之后逐漸變弱，擋塊位置與分離效果成反比。從以上幾種情況得出，這種設定可以應用到煤粉氣流著火過早的情況。

這兩種數值模擬的結果顯示，燃燒器能夠在鍋爐運行良好的狀況之下表現出較好的濃淡分離效果，所以運用這種方式對電廠設備進行改造是可行的。

3? ? 設備改造

3.1? 切圓校正

實際考察情況發現，該設備由于使用期過于長久，發生了切圓直徑變化的現象，與實際情況大大偏離，切圓偏離的現象催生了火焰刷墻。所以在進行燃燒器的實際安裝時，需要對鍋爐的一次風口進行切圓校正，操作主要如下。

3.1.1? 找準爐內幾何中心

首先，需要焊接鋼筋，將鋼筋分布在爐內的四角三次風口之上。其次，懸吊重錘，懸吊位置一定要把握在與水冷壁相距的等距地方，重錘的懸吊主要是作為基準，以便更精確地測定幾何中心。最后，測對角距離，在此基礎上找到中垂線，爐膛的幾何中心就是中垂線的中心，也就是兩條中垂線的相交之處。

3.1.2? 對噴口位置進行實際調整

根據找出的幾何中心進行設置，首先，將圓盤當作工具，圓盤的特征為直徑550 mm，可以進行自由的高度調節。其次，在幾何中心出豎立，需要線繩作為輔助，將其栓到內隔板上;再次，調整線繩使其達到與燃燒器的相切地方。最后，調整燃燒器，按照水平方向進行動作，將線繩布置到與內隔板平行的位置，并判定中心線與圓相切。

3.1.3? 對調整效果進行實際驗證

為了保障上文中噴口調整的精確，需要用激光筆進行驗證，實際的驗證主要有兩種。（1）首先，將激光筆固定在內隔板上，對激光筆射出的光線進行調整，將光線與隔板置于同一平面。其次，將光束射向切圓，將光點置于圓盤之內。最后，觀察實際情況，如果出現相切，那么上文中的調整符合預期效果;如果外切或內含，那么就需要再次調整噴口位置以達到預期效果。（2）首先，將激光筆固定在內隔板上面，對激光筆射出的光線進行調整，使光線射向對面爐壁。其次，記錄光點位置，在對角進行同樣操作。最后，觀察光點位置，保證光點位置的固定。如果光點的位置在水冷管壁，則噴口位置調整符合預期效果;否則，就需要再次調整噴口位置，以保證位置符合。

3.2? 設備的改造效果

此設備改造后進入運行階段。在設備重新運行的第一周使用優質煤種，此煤種不易結渣，性能方面灰熔點較高，使用時不曾出現結渣問題。從設備重新運行的第二周開始換用質量較差的煤種，并對實際效果進行考察記錄，得出雖然使用這種煤種仍有結渣情況，但是已經符合設定預期。爐內的結渣問題已得到明顯緩解。

同時，為了進一步驗證燃燒器的實際使用性能，還需要做低負荷穩燃試驗，實驗結果表明，在設備的蒸發量低至80 t/h時，設備能夠保證正常的燃燒情況，進行改造之后的設備就算在低負荷的條件之下依然能夠燃燒，不需要對其他條件進行變化[2]。

4? ? 結語

文章對130 t/h燃煤鍋爐進行實際改造，通過數值模擬手段驗證水平濃淡燃燒器技術在此設備上的適應性，對設備的改造過程及改造后的實際使用效果進行簡單介紹。改造后，爐內結渣問題得到了有效緩解，但由于設備的初始設計問題還會出現一些結渣情況，不過大量結渣導致設備停用的問題已經完全解決。水平濃淡燃燒器利用水平分離的方法來進一步緩解爐內結渣，并對設備進行切圓校正，保證了正常的爐內流動。

[參考文獻]

[1]秦裕琨，李爭起，孫銳，等.風包粉系列濃淡煤粉燃燒技術的研究[J].中國工程科學，2002（11）：42-49.

[2]王亞軍，王宏格.三菱1 205 t/h鍋爐低負荷再熱汽溫偏低原因分析[J].山西電力，2005（1）：11-13.

Abstract：According to the data， the boiler accidents in many power stations are caused by coal types. It is a common problem that the error between the design about use of coal types and actual coal burning are too large. In order to analyze the practical problems， according to the example of a power plant， this paper discusses the application of horizontal dense and light burner technology to control the flow direction of pulverized coal in 130t/h coal-fired boiler， and optimizes the combustion condition in the actual boiler. As a result， the phenomenon of slagging is improved. Through the analysis of several angles， it is concluded that the horizontal concentration-light burner technology can avoid slagging phenomenon well.

Key words：horizontal concentration lean burner; control of pulverized coal flow direction; 130 t/h coal-fired boiler; application