1000MW機組鍋爐燃燒方式選擇研究

陳炯炯

（中國能源建設集團江蘇省電力建設第一工程有限公司，江蘇 南京 210000）

1000MW機組鍋爐燃燒方式選擇研究

陳炯炯

（中國能源建設集團江蘇省電力建設第一工程有限公司，江蘇 南京 210000）

鍋爐的作用是通過燃料使燃料中的化學能最大限度地轉化為熱能，要取得經(jīng)濟高效，必須根據(jù)其結構特點、布置型式選擇合理正確的燃燒方式。本文重點從鍋爐的燃燒方式研究分析，以期對企業(yè)根據(jù)自身需要選擇更加適宜的鍋爐型式以確保高效運行，提供有益的借鑒。

1000mw機組鍋爐；燃燒方式；選擇

1 我國主要生產(chǎn)百萬機組鍋爐生產(chǎn)商技術

目前我國1000mw機組鍋爐生產(chǎn)商主要有東方鍋爐廠、上海鍋爐廠、哈爾濱鍋爐廠、北京巴布科克威爾科克斯有限公司。他們設計、制造的1000mw機組鍋爐代表著國內(nèi)的領先的技術水平，在世界百萬機組鍋爐生產(chǎn)企業(yè)中也具有一定的核心競爭力。國內(nèi)這四家生產(chǎn)商生產(chǎn)的百萬機組鍋爐，技術均引進了日本、美國大公司，布置型式采用了塔式或∏型；水冷壁型式以內(nèi)螺紋螺旋管圈或螺旋管圈+光管為主，有的生產(chǎn)商已經(jīng)對內(nèi)螺紋管圈進行了技術改進，形成了內(nèi)螺紋改進型垂直水冷壁；燃燒器一般采用了進口的低NOx燃燒技術或低NOx同軸燃燒技術、低NOx旋流燃燒技術。因為四大生產(chǎn)生商引進的支持方的技術有所不同，上海鍋爐廠、哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的1000mw機組鍋爐采用切圓燃燒，東方鍋爐廠、北京巴布科克威爾科克斯有限公司生產(chǎn)的1000mw機組鍋爐采用墻式對沖燃燒，所以生產(chǎn)的鍋爐特點也存在一些區(qū)別，鍋爐安裝企業(yè)要根據(jù)實際需要合理選擇。

2 鍋爐的燃燒方式特點分析

根據(jù)燃燒器結構的特點和型式的不同，煤粉的燃燒方式主要分為切向燃燒、墻式燃燒、拱式燃燒三種，切向燃燒方式分四角、六角、八角三種，墻式燃燒分前墻燃燒和對沖燃燒兩種方式，拱式燃燒又稱W型火焰燃燒。1000mw機組鍋爐，塔式布置一般采用的是四角單切圓或墻式對沖，∏型布置一般采用的是單爐膛雙切圓或墻式對沖。下面根據(jù)布置型式的不同，分別介紹幾種不同的燃燒方式的特點。

一是塔式單切圓燃燒方式。切向燃燒是通過把不同的切向所送來的煤粉，與風力互相配合動作，在爐膛內(nèi)部形成一個較強的旋轉火球，極速充分燃燒。其優(yōu)點是：切向燃燒可以使爐膛內(nèi)的煤粉由于旋轉的作用而燃燒殆盡，由于切圓燃燒中四角火焰的相互作用，一、二次風混合可以有效控制風力大小，其煤種適應性更強。缺點是：鍋爐容量增大后，因為切圓燃燒的爐膛出口煙氣流存在的殘余旋轉，加大了爐膛出口煙溫、煙量的分布偏差，致使過熱器和再熱器管的熱負荷分布不均，給過熱器工作帶來不利影響，時間長了，會出現(xiàn)部件結焦、積灰、腐蝕和局部溫度過高等現(xiàn)象。改善舉措：對切向燃燒方式，采用塔式布置，因為過熱器、再熱器受熱面采用了橫向分布，煙氣上升到爐頂后再順勢向下，經(jīng)過了多層次的受熱面，煙溫偏差、煙流量分布不平衡、過熱器受熱不均等現(xiàn)象得到了極大改善。

二是∏型布置雙切圓燃燒方式?！切筒贾秒p切圓燃燒采用雙切圓使燃燒器數(shù)目變?yōu)閮蓚€，對每個燃燒器的風量、煤粉量的輸送控制相對簡單，大大降低了單只燃燒器的熱功率。當鍋爐負荷發(fā)生變化時，燃燒器可以分層次切換，保護爐膛內(nèi)不同截面溫度和熱負荷均勻。優(yōu)點：因為爐膛內(nèi)高溫強烈的旋轉氣流，風力與煤共同作用形成粉末狀顆粒，能燃燒完全，并延長煤粉顆粒在爐內(nèi)停留時間，爐內(nèi)熱負荷分布均勻，對爐膛出口附近的煙溫等起到控制調(diào)解作用，爐膛出口煙溫偏差明顯減小。其缺點是：由于爐膛內(nèi)兩個火球的位置有時會引發(fā)偏移導致容易出現(xiàn)隱患。另外，爐膛內(nèi)旋轉的氣流會使煙氣、煤粉斜向沖刷屏式過熱器，時間久了會形成渣塵附著，影響過熱器工作效果。改善舉措：把兩個相對獨立“燃燒器”的對流熱偏差和火焰輻射系統(tǒng)的輻射熱偏差，進行合理有效的搭配組合，會大大降低爐膛出口附近的煙氣熱偏差。

三是對沖燃燒方式。把旋流燃燒器固定在相對而立的兩面爐墻上，形成對沖式火焰。旋流式燃燒器內(nèi)部的燃燒，主要是通過卷吸燃膛內(nèi)高溫的煙氣來點燃煤粉并燃燒，對沖布置的火焰因為前后兩面爐墻的相對布置，形成的對沖火焰會充滿整個爐膛。其優(yōu)點是：對沖燃燒可以使爐內(nèi)的左右兩側的煙氣保持基本平衡，調(diào)解過熱器和再熱器的最高點溫度，不會因減溫水噴灑而降低循環(huán)熱效率。爐內(nèi)煙氣均勻沖刷屏式過熱器，會降低管子上煤渣附著。其缺點是：對沖式燃燒方式對旋流燃燒器的選擇有一定限制，尤其對一些容易結焦的煤種，要選擇更加適合的類型和布置，控制好燃燒器中過熱器的熱負荷，才能較好的發(fā)揮對沖式燃燒的優(yōu)勢，達到更高效的燃燒目的。

另據(jù)我國現(xiàn)行鍋爐運行情況調(diào)查，大多專業(yè)人士認為，在燃燒的穩(wěn)定性、燃燒經(jīng)濟性、對爐內(nèi)水冷壁結渣的影響等方面，切圓燃燒方式與前后墻對沖燃燒方式對比沒有太大區(qū)別，只是NOx的生成量稍低。采用∏型布置切圓燃燒時，四角鍋爐由于爐膛出口的煙氣側熱力偏差隨著鍋爐容量的增加而增大，當鍋爐容量加大到一定程度時，應改為八角雙切圓燃燒方式，能取得更為理想的燃燒效率。

3 結語

鍋爐的燃燒效率受燃燒方式、煤種質(zhì)量、技術等多條件制約，要取得更加高效的燃燒效果，提升企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益，在選擇鍋爐安裝時，要本著經(jīng)濟、適用、高效的原則，結合煤質(zhì)的特點、電網(wǎng)的需求、廠房布置、技術支持、資金投入等多方面因素，選擇適合自身經(jīng)營特點的鍋爐，選用合理的燃燒方式，有效提高燃燒效率和降低NOx氣體的排放。同時，國內(nèi)鍋爐生產(chǎn)制造商，要進一步加大鍋爐先進技術的引進和優(yōu)化，加強自身的技能改造提升，不斷研究改良出更先進、更優(yōu)良的鍋爐設備，為服務經(jīng)濟社會發(fā)展，提供堅實的物力保障和技術支持。

［1］郭 杰，秦希超.1000MW超超臨界機組鍋爐燃燒優(yōu)化試驗研究［J］. 中國電力，2015（5）：97-102，114.

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Study on Combustion Mode Selection of 1000MW Unit Boiler

C?en Jiongjiong
（C?ina Energy Construction Group First in Jiangsu Electric Power Construction Engineering Co.，Ltd.，Nanjing 210000，C?ina）

T?e function of boiler fuel t?roug? t?e fuel c?emical energy into ?eat energy to maximize，to ac?ieve economic efficiency，must according to t?e c?aracteristics of t?e structure，layout reasonable c?oice combustion mode. T?is paper focuses on t?e analysis of t?e boiler burning，in order to enterprises according to t?eir own needs to c?oose a more suitable type of boiler in order to ensure efficient operation，provide a useful reference.

1000MW unit boiler； combustion mode； c?oice

陳炯炯（1983— ），本科，中國能源建設集團江蘇省電力建設第一工程公司項目副經(jīng)理。