淺析某廠220 t/h流化床鍋爐點火燃氣燃燒器設計中的弊端及解決方案

續笑祖(西北工業學校，陜西 西安 710129)

來江(西安博遠能源工程有限公司，陜西 西安 710129)

某廠水汽車間1#鍋爐為某鍋爐廠制造的220/9.8-Ⅱ型高壓循環流化床鍋爐。鍋爐設計主燃料為煤，摻燒工藝廢氣。

鍋爐點火啟動采用天然氣床下點火方式，點火燃氣燃燒器的設計熱容量為鍋爐額定負荷的15%B-MCR。該鍋爐自投運以來點火燃燒器一直存在點火燃燒不穩定、耗氣量大、點火時間長等問題。因此，我們對該鍋爐點火燃氣燃燒器進行技術分析，找出該鍋爐點火燃氣燃燒器存在的問題，并針對其存在的問題進行相關技術改造。

1 設備概況

1.1 鍋爐基本參數

名 稱額定蒸發量過熱蒸汽壓力過熱蒸汽溫度給水溫度鍋爐效率鍋爐類型燃料種類參 數2209.8540144≥87單 位t/h Mp a℃℃%循環流化床以煤為主燃料、摻燒工藝廢氣

鍋爐以煤為主燃料、摻燒工藝廢氣，點火采用床下點火方式，點火燃料為天然氣。

1.2 點火燃燒器設計參數及配風結構

1.2.1 設計參數

點火燃燒器數量： 2個

設計燃料： 天然氣；

單只點火燃燒器出力： 1500Nm3/h

單只燃燒器設計風量： 33150Nm3/h

燃燒器設計風溫： 233℃

燃燒器設計風壓： 12Kpa

燃燒器設計阻力： 3.2 Kpa

燃燒器設計風速： -43m/s

配有輔助點火槍。

1.2.2 配風結構

配風主要由三個通道組成。內通道風量主要提供鍋爐點火時氣槍正常穩定燃燒時所需的燃燒風；環形通道為混合風風道，最外層通道為一次風主風道。

內通道上布置有氣槍導管、點火器導管、看火孔等。

燃燒器燃燒風和混合風及一次風進口為法蘭連接，每個風通道進口處均設有一個風門擋板，用以調節燃燒所需風量。

在氣槍點火時，只打開內通道及混合風通道上的風門檔板，用來調節點火燃燒所需的風量，此時一次風道上的風門擋板全關閉，點火燃燒器運行后，三個風門全開。

2 原點火燃燒器存在的問題

2.2.1 設計中未采用與燃氣量及空氣量相適應的、匹配的、合理的縮口；

2.2.2 設計中沒有預混區域和穩燃區域；

2.2.3 設計中未采用旋流風進行天然氣和空氣的混合與擾動，應該將燃燒風采用旋流設計；

2.2.4 設計中未采用穩燃措施；

2.2.5 設計中氣槍與配風器的結合位置不合理；

2.2.6 點火槍與主燃燒器的點火間距偏大；

2.2.7 冷卻風和燃燒風取值存在一些偏差，設計中計算不合理；

政策一：6月25日，財政部、稅務總局和科技部三部門下發了《關于企業委托境外研究開發費用稅前加計扣除有關政策問題的通知》，《通知》對有關稅收優惠政策進行了明確。

2.2.8 采用風箱式結構風門，風門關閉不嚴會影響到點火過程中風量調節。

3 改造方案：（見圖2）

3.1 設計與相應燃氣量及空氣量適應的、匹配的、合理的縮口；

3.2 設計預混區域；

3.3 設計采用旋流燃料風，進行天然氣和空氣的混合與擾動；

3.4 調整氣槍位置到被燃料風包容的位置（見設計圖中）；

3.5 調整點火槍與主燃燒器的點火間距；

3.6 重新設計冷卻風和燃料風的管徑，匹配合理的燃料風、冷卻風配比，使氣槍前形成獨立的燃燒區。

3.7 檢查風門的變形情況，盡量減少由于風道變形引起風門關閉不嚴、漏風等問題。

4 方案中的關鍵要素

4.1 采用中心進氣的方式

中心進氣的天然氣燃燒器結構簡單，低負荷穩定性好，加上原設計采用中心進氣方式，改動中工作量小，對原風道結構變動較小，并不改變原來的控制方式，使改造前后的操作程序不發生改變。

4.2 采用燃料風旋流

為了加快混合，可使氣流在燃燒器中產生旋轉，因為結構限制，不能采用燃料風蝸殼式產生旋流的方式，所以在燃料風通道中設計固定旋流葉片，并對旋流強度進行計算。

旋轉氣流在噴出燃燒器后就會向外擴展，能進一步縮短火炬長度，有利于后來的氣流著火。同時，由于氣流的旋轉，使燃燒器出口附近形成回流區，有利于高速噴出的混合氣流的溫度著火。

4.3 每個燃燒器燃燒1500Nm3/h天然氣

設計中選用天然氣從氣槍小孔中以130m/s的流速射出，設計此處的空氣流速為30m/s，兩股氣流互相垂直以利于迅速混合，在縮口前預混，縮口流速大約為40m/s。

這類燃燒器的火炬接近于預混燃燒，火炬長度較短，當煙道的容積熱負荷為qv=230-300kW/m3、過量空氣系數為a=1.05時，燃燒效率能達到99.9%。

4.4 預混

在工程應用中，當燃氣量較大的時候，均采用預混式燃燒器，這類燃燒器大都是燒高熱值燃氣。

通常燃氣槍插入燃燒器的空氣管道中，在靠近燃燒器噴口處有一段長度不大的預混區域，使燃氣和部分空氣在噴出噴口之前盡快混合，以防止燃氣受熱產生熱解，形成難以燃盡的碳黑，出口后，混合氣流應該在噴口外不遠處著火時就把燃燒所需要的全部空氣迅速而均勻的和燃氣混合完全。

5 改造后的效果

該方案改動中工作量小，對原風道結構變動較小，并不改變原來的控制方式，使改造前后的操作程序不發生改變。經過對該鍋爐床下點火燃燒器的改造，成功解決了點火燃燒不穩定、耗氣量大、點火時間長等問題。

[1]陳立勛,曹子棟《鍋爐本體與計算》.西安交通大學出版社,1990年出版.

[2]林宗虎,魏敦菘,安恩科《循環流化床鍋爐》.化學工業出版社2004年出版.

[3]趙欽新,惠世恩《燃油燃氣鍋爐》.西安交通大學出版社,2000年出版.