超臨界“W”型鍋爐穩(wěn)燃調(diào)整對策

王金林

(國電南寧發(fā)電有限公司，廣西 南寧 531307)

1 燃燒器及各配風(fēng)口的布置方式

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

一次風(fēng)粉混合物經(jīng)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(yīng)的2個旋風(fēng)管，風(fēng)粉混合物在旋風(fēng)筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)。在離心力作用下，大部分煤粉被分離至筒壁附近，旋風(fēng)筒中心部位的一次風(fēng)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(fēng)的煤粉濃度因此而大大提高，從旋風(fēng)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(shè)有乏氣調(diào)節(jié)蝶閥，可以通過調(diào)節(jié)乏氣引出量來調(diào)節(jié)主煤粉氣流中的煤粉濃度。每個旋風(fēng)筒內(nèi)均有消旋裝置，它由一個調(diào)節(jié)桿和3個直葉片組成，用于調(diào)節(jié)、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(guān)系示意

二次風(fēng)配置的合理性是無煙煤燃燒的關(guān)鍵之一。該“W”型火焰鍋爐無煙煤燃燒技術(shù)為獨具特色的分級配風(fēng)方式。分級配風(fēng)的原則是：拱上只送入適量二次風(fēng)，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(fēng)，以滿足燃盡的需要。二次風(fēng)系統(tǒng)分上、下部風(fēng)箱：上風(fēng)箱負責(zé)拱上配風(fēng)，分為3部分，分別由A，B，C 3個擋板控制。其中A風(fēng)控制乏氣噴口的冷卻風(fēng)；B風(fēng)控制燃燒器煤粉主噴口的周界風(fēng)，用于調(diào)節(jié)煤粉著火點及冷卻噴口；C風(fēng)控制點火穩(wěn)燃油槍燃燒所需的風(fēng)量，提供油槍、油火檢的冷卻風(fēng)，還提供部分煤粉燃燒初期所需的二次風(fēng)。下風(fēng)箱用于拱下配風(fēng)，分為2部分，分別由D，F(xiàn)擋板控制。D風(fēng)風(fēng)量較小，與拱部之間有適當距離，作為分級送風(fēng)的調(diào)節(jié)手段，避免二次風(fēng)與煤粉氣流過早混合；F風(fēng)風(fēng)量大，燃燒所需風(fēng)量主要從擋板送入，是控制火焰行程和形狀的最主要調(diào)節(jié)手段。

2 影響燃燒穩(wěn)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(fā)分的析出、著火及化學(xué)反應(yīng)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(fēng)量及風(fēng)煤比增大；高料位運行，會使煤粉變細，風(fēng)量及風(fēng)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(tài)。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(shù)據(jù)來看，煤粉細度隨著加球量的增加而好轉(zhuǎn)。

(3) 磨煤機分離器擋板調(diào)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(jù)新疆當?shù)赝炼狗N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(jīng)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(fēng)風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)溫的影響

正常運行中，減少風(fēng)粉混合物中一次風(fēng)的數(shù)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?zé)煔饬康幕亓飨拢墒姑悍圻_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(fēng)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(yīng)速度減慢而不利于著火擴展。因此，一次風(fēng)量應(yīng)以能滿足揮發(fā)分的燃燒為原則。

一次風(fēng)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(wěn)定，且煤粉燃燒也不易完全。特別是降負荷的時候，由于爐內(nèi)溫度變低，甚至有可能造成火焰中斷或熄火。此時應(yīng)設(shè)法降低一次風(fēng)速，但一次風(fēng)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(fēng)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(fēng)溫過高時，燃用高揮發(fā)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(jié)渣。反之，一次風(fēng)溫過低，則會使煤粉的著火點推遲，對著火不利。

2.3 一次風(fēng)與二次風(fēng)配合的影響

一次風(fēng)與二次風(fēng)的混合特性也是影響著火和燃燒的重要因素。二次風(fēng)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(fēng)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(fēng)過遲混合，又會使著火后的燃燒缺氧。故二次風(fēng)的送入應(yīng)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(fā)展到迫切需要氧量的時候，再與二次風(fēng)混合。

2.4 各風(fēng)門擋板開度的影響

(1) 消旋葉片安裝在燃燒器噴口，用于調(diào)整風(fēng)粉混合物的旋流強度及氣流形狀。在調(diào)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(diào)低，則消旋作用增強，氣流的剛性增強。同時，消旋葉片對調(diào)節(jié)爐膛燃燒中心的作用也比較明顯，煤質(zhì)差時消旋葉片應(yīng)上提，以增大旋流強度，提高穩(wěn)定性；在煤質(zhì)好時，應(yīng)放低消旋葉片，以延長火焰行程。

(2) A擋板用于調(diào)節(jié)拱上乏氣噴口的環(huán)形二次風(fēng)風(fēng)量，乏氣周圍的環(huán)形二次風(fēng)可增加乏氣的穿透深度。開大A檔板的開度，可提高環(huán)形風(fēng)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(diào)節(jié)拱上燃料噴口的環(huán)形二次風(fēng)風(fēng)量，燃燒器燃料噴口環(huán)形二次風(fēng)可以提高煤粉的穿透能力。開大環(huán)形二次風(fēng)擋板，提高環(huán)形二次風(fēng)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(fēng)速增加，不利于煤粉的著火和燃盡。

(4) D，E擋板用于調(diào)整垂直墻上、中層的二次風(fēng)量，使拱上風(fēng)和垂直墻分級二次風(fēng)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(fēng)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(fēng)的風(fēng)速提高，使得垂直墻的分級二次風(fēng)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(wěn)定性變差，主火焰有比較明顯的上飄，不利于鍋爐的穩(wěn)定燃燒。因此，D，E擋板開度不宜過大。

(5) F擋板用于調(diào)節(jié)垂直墻下層的二次風(fēng)風(fēng)量，供給煤粉主氣流燃燒所需的大量二次風(fēng)，是調(diào)節(jié)沿爐膛寬度方向風(fēng)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(fēng)箱結(jié)構(gòu)，左右兩側(cè)進風(fēng)，風(fēng)量分布不均，且每臺磨煤機一次風(fēng)管風(fēng)粉不均，因此需對每個燃燒器對應(yīng)的F擋板進行調(diào)整，使沿爐膛寬度方向上的進風(fēng)量分布均勻。一般情況下，F(xiàn)擋板開的開度呈拱橋形設(shè)置，兩邊小、中間大。

綜上所述，穩(wěn)燃的調(diào)節(jié)措施可歸納為:

(1) 提高熱風(fēng)溫度，通過加鋼球、保持合適料位、調(diào)節(jié)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(jù)煤種控制合理的一次風(fēng)量和一次風(fēng)速。控制合適的氣流速度，以保證適當?shù)幕鹧嫖恢茫?/p>

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

(4) 保持著火區(qū)的高溫，增強氣流中高溫?zé)煔獾木砦?/p>