130t/h鍋爐主燃燒器結構設計與燃燒優化措施分析

莫才頌王崗罡何 明

（1.廣東石油化工學院機電工程學院，廣東 茂名 525000；2.中國人民解放軍駐211廠軍事代表室，北京 100076；3.茂名熱電廠，廣東 茂名 525000）

130t/h鍋爐主燃燒器結構設計與燃燒優化措施分析

莫才頌1王崗罡2何 明3

（1.廣東石油化工學院機電工程學院，廣東 茂名 525000；2.中國人民解放軍駐211廠軍事代表室，北京 100076；3.茂名熱電廠，廣東 茂名 525000）

針對某熱電廠130t/h鍋爐爐膛燃燒情況，對主燃燒器進行了結構設計，并提出燃燒過程的優化措施，解決了該爐長期以來存在的嚴重結焦問題，擴大了燃煤適應性，實現了鍋爐燃燒優化，保證了鍋爐運行的安全和經濟性。

鍋爐；燃燒器；燃燒優化

一、鍋爐概況

1.鍋爐主要設計參數

燃料耗量：14 950kg/h；熱風溫度：330℃；排煙溫度：160℃；爐膛斷面尺寸：6 225mm×6 375mm；爐膛容積：678.73m3；爐膛出口煙溫：1 012℃；燃燒器及布置方式：四角、直流切向布置。

2.燃燒器設計參數

燃燒器設計參數如表1所示。

表1 燃燒器設計參數

二、主燃燒器結構設計分析

燃燒方式采用擺動式四角切圓燃燒技術與低NOx燃燒系統。通過分析煤粉燃燒時NOx的生成機理，低NOx煤粉燃燒系統設計的主要任務是減少揮發份氮轉化成NOx，其主要方法是建立早期著火和使用控制氧量的燃料及空氣分段燃燒技術。主要組件為：主燃燒器，分離布置的三次風，高位布置的可水平擺動的分離燃盡風（SOFA），水平濃淡煤粉燃燒器。

在降低NOx排放的同時，著重考慮提高鍋爐不投油低負荷穩燃能力和燃燒效率。通過采用合適的技術來防止爐內結渣、高溫腐蝕和降低爐膛出口煙溫偏差。

主燃燒器由5層一次風，6層二次風和2層備用二次風噴嘴組成。其中A層為水平濃淡煤粉燃燒器，B層仍然是原來的微油點火燃燒器，C、D、E層為水平濃淡燃燒器；BC和DE層二次風為油風室，共有8支油槍。A、B一次風之間布置有風量較少的AB層二次風以實現一次風相對集中布置，CD層二次風結構與其相同。為滿足調節再熱汽溫的需要，C、D、E層一次風和BC、CD、DE、EE層二次風采用擺動結構，由內外連桿組成一個擺動系統，由一臺氣動執行器集中帶動作上下擺動，擺動角度為±20°。為滿足鍋爐汽溫調節的需要，主燃燒器噴嘴采用擺動結構，由內外連桿組成1個擺動系統，由1臺氣執行器集中帶動作上下擺動。SOFA燃燒器同樣由1臺氣執行器集中帶動作上下擺動，同時手動驅動機構也可以使SOFA噴嘴在±15°范圍內水平擺動。

在燃燒器二次風室中配置了二層共8支油槍，點火裝置采用高能電火花點火器，油槍、點火器和火焰檢測器均采用原配設備。煤粉燃燒器平面布置圖如圖1所示。

在主風箱上部布置有SOFA（Separated OFA，分離燃盡風）風箱，包括2層可上下和水平擺動的分離燃盡風（SOFA）噴嘴以及2層固定的三次風（圖2）。

連同煤粉噴嘴的周界風，每角主燃燒器和SOFA燃燒器各有二次風擋板17組，除三次風的周界風以外均由氣動執行器單獨操作。三次風停運時另有風冷卻，周界風僅僅是備用的手段，所以擋板手動調節。

圖1 煤粉燃燒器平面布置圖

圖2 主風箱布置圖

燃燒器采用水冷套結構，由角部水冷壁彎成以保護噴嘴不致過熱。

三、燃燒器燃燒優化措施

1.減少A、B和C、D層一次風之間的二次風量以實現一次風相對集中布置。減少著火初期混入一次風的相對低溫的二次風量是穩定著火的有效措施。在燒劣質煤時可以關小這兩層二次風，燃燒器的布置方式就變成了完全的劣質煤型方式。

2. A、C、D、E層一次風采用百葉窗式水平濃淡燃燒器。水平濃淡燃燒使一次風出口處沿水平方向形成濃、淡兩部分氣流，濃煤粉氣流被引至一次風燃燒器噴口的向火側；淡煤粉氣流被引至燃燒器噴口的背火側。向火側一次風進入爐膛后與爐內上游的高溫煙氣湍動混合，可使濃煤粉迅速升溫著火燃燒。濃側煤粉氣流著火后，淡氣流及時混入，可實現總體的穩定著火和燃燒。

3.為強化著火，水平濃淡燃燒器設有豎直鈍體，已著火的熱煙氣可以通過鈍體所形成的回流區進入一次風氣流內部。

4.水平濃淡燃燒器的周界風僅位于背火側，這樣設計減少了著火初期混入的周界風量，有利穩定燃燒。低負荷時減少甚至關閉周界風可以起到推遲送風、穩定燃燒的作用。

5.水平濃淡燃燒器濃側氣流以一定角度反切布置，可以強化風粉氣流與熱煙氣的換熱穩定燃燒。

四、結語

1.通過燃燒器設計改造及燃燒優化措施，成功解決了某廠130t/h鍋爐結焦嚴重、無法滿負荷運行等問題。

2.改造的130t/h燃氣鍋爐經過1年多的運行，事實證明此燃燒優化改造措施是可行性，大大降低了生產運行成本，提高了機組的運行可靠性。

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2014-03-12）