超临界“W”型锅炉稳燃调整对策

王金林

(国电南宁发电有限公司，广西 南宁 531307)

1 燃烧器及各配风口的布置方式

燃烧器水平间距为2 240 mm，最外侧燃烧器中心线与侧水冷壁中心线之间距离为3 695.7 mm。双旋风煤粉浓缩型燃烧器是专门用于低挥发分燃料的燃烧器。其设计的着眼点是采用旋风管进行煤粉浓缩，并提供多种调节手段。双旋风煤粉燃烧器由煤粉进口管、煤粉均分器、双旋风筒壳体、煤粉喷口、乏气管、乏气调节蝶阀等组成。

一次风粉混合物经煤粉管道输送至燃烧器入口。进入燃烧器后，煤粉均分器将其等分成2股气流分别切向送入相应的2个旋风管，风粉混合物在旋风筒内旋转。在离心力作用下，大部分煤粉被分离至筒壁附近，旋风筒中心部位的一次风含粉量极少，即为“乏气”。乏气由乏气管引出，并从乏气喷口送入炉膛，其余一次风的煤粉浓度因此而大大提高，从旋风筒下端的主煤粉喷口向下喷射送入炉膛，组织“W”型火焰燃烧。乏气管上设有乏气调节蝶阀，可以通过调节乏气引出量来调节主煤粉气流中的煤粉浓度。每个旋风筒内均有消旋装置，它由一个调节杆和3个直叶片组成，用于调节、抑制主煤粉气流的旋流强度，使煤粉气流保持足够的刚度和最佳扩散角。

图1 燃烧器和磨煤机连接关系示意

二次风配置的合理性是无烟煤燃烧的关键之一。该“W”型火焰锅炉无烟煤燃烧技术为独具特色的分级配风方式。分级配风的原则是：拱上只送入适量二次风，以满足喷口冷却和燃烧初期需要为原则。煤粉着火后，在拱下适当部位逐级送入燃烧所需的大量二次风，以满足燃尽的需要。二次风系统分上、下部风箱：上风箱负责拱上配风，分为3部分，分别由A，B，C 3个挡板控制。其中A风控制乏气喷口的冷却风；B风控制燃烧器煤粉主喷口的周界风，用于调节煤粉着火点及冷却喷口；C风控制点火稳燃油枪燃烧所需的风量，提供油枪、油火检的冷却风，还提供部分煤粉燃烧初期所需的二次风。下风箱用于拱下配风，分为2部分，分别由D，F挡板控制。D风风量较小，与拱部之间有适当距离，作为分级送风的调节手段，避免二次风与煤粉气流过早混合；F风风量大，燃烧所需风量主要从挡板送入，是控制火焰行程和形状的最主要调节手段。

2 影响燃烧稳定的因素和强化燃烧的措施

2.1 煤粉细度的影响

煤粉越细，表面积越大，在其他条件相同的情况下，加热时温升越快，挥发分的析出、着火及化学反应速度就越快，因而越容易着火。所需着火时间越短，燃烧也就越完全。

要想保持最佳的煤粉细度可从以下4个方面来考虑。

(1) 采用低料位运行，会使煤粉变粗，风量及风煤比增大；高料位运行，会使煤粉变细，风量及风煤比减小。

(2) 在磨煤机里面加不同型号的钢球，一直到细度和磨煤机的出力达到最理想的状态。电厂6台磨煤机的钢球有30 mm，40 mm，50 mm 3种型号，从2012年2月9号开始增加钢球量，一直加到3月中旬，使每台磨煤机的电流由原来的165 A增加到185 A。从化验单里抽取的数据来看，煤粉细度随着加球量的增加而好转。

(3) 磨煤机分离器挡板调到合适位置。

试验工作在科神公司自制的土豆播种机试验台上进行,测试播在蓖麻油带上的种子粒距。供试验的土豆种子根据新疆当地土豆种子的特点取为切块种子，种子尺寸长宽高均在35～50mm。在其他因素不变的条件下，考察种架倾角、种勺线速度和种勺空间尺寸对株距合格率、重播率和漏播率的影响。

(4) 经常检查回粉管及锁气器，防止锁气器堵塞，使粗粉不能有效地分离，从而影响煤粉细度。

2.2 一次风风量、风速、风温的影响

正常运行中，减少风粉混合物中一次风的数量，一方面相当于提高煤粉浓度，可使煤粉的着火点降低，另一方面在同样高温烟气量的回流下，可使煤粉达到更高的温度，因而可加速着火过程，对煤粉的着火和燃烧有利。但一次风量过低，往往会由于煤粉着火初期得不到充足的氧气，使反应速度减慢而不利于着火扩展。因此，一次风量应以能满足挥发分的燃烧为原则。

一次风速过高，将降低煤粉气流的加热程度，使着火点推迟，容易引起燃烧不稳定，且煤粉燃烧也不易完全。特别是降负荷的时候，由于炉内温度变低，甚至有可能造成火焰中断或熄火。此时应设法降低一次风速，但一次风速过低会造成粉管堵塞，而且使着火点过于靠前，还可能烧坏燃烧器。

一次风温越高，煤粉气流达到着火点所需的热量就越少，着火速度就越快。但一次风温过高时，燃用高挥发分的煤种往往会由于着火点离燃烧器喷口过近而烧坏燃烧器或结渣。反之，一次风温过低，则会使煤粉的着火点推迟，对着火不利。

2.3 一次风与二次风配合的影响

一次风与二次风的混合特性也是影响着火和燃烧的重要因素。二次风在煤粉着火以前过早的混合，对着火是不利的，因为这种过早的混合等于增加了一次风量，将使煤粉气流加热到着火温度的时间延长，着火点推迟。如果二次风过迟混合，又会使着火后的燃烧缺氧。故二次风的送入应与火焰根部有一定的距离，使煤粉气流先着火，当燃烧过程发展到迫切需要氧量的时候，再与二次风混合。

2.4 各风门挡板开度的影响

(1) 消旋叶片安装在燃烧器喷口，用于调整风粉混合物的旋流强度及气流形状。在调整时，消旋叶片在零位的消旋作用最强；若将消旋叶片上提，则消旋作用变差，气流的扩散增强，火焰穿透力差；若将消旋叶片的位置调低，则消旋作用增强，气流的刚性增强。同时，消旋叶片对调节炉膛燃烧中心的作用也比较明显，煤质差时消旋叶片应上提，以增大旋流强度，提高稳定性；在煤质好时，应放低消旋叶片，以延长火焰行程。

(2) A挡板用于调节拱上乏气喷口的环形二次风风量，乏气周围的环形二次风可增加乏气的穿透深度。开大A档板的开度，可提高环形风的速度，增加乏气的穿透深度和刚性。由于乏气射流的含粉量较少，煤粉细且位于炉膛中心，容易燃尽，其穿透深度就不显得那么重要。

(3) B挡板用于调节拱上燃料喷口的环形二次风风量，燃烧器燃料喷口环形二次风可以提高煤粉的穿透能力。开大环形二次风挡板，提高环形二次风的速度，增加煤粉气流的刚性，可使煤粉气流的穿透能力增强，使着火略有推迟，火焰行程增长；反之，则着火提前，火焰行程变短。B挡板开度过大，使一次风速增加，不利于煤粉的着火和燃尽。

(4) D，E挡板用于调整垂直墙上、中层的二次风量，使拱上风和垂直墙分级二次风的动量比达到一个最佳值，以及时供给煤粉主气流着火燃烧所需风量，获得理想的火焰形状和火焰行程。 开大D，E挡板时，由于上层和中层二次风的风速提高，使得垂直墙的分级二次风对从拱上下来的煤粉主气流的冲击作用加剧，造成煤粉主气流波动，着火稳定性变差，主火焰有比较明显的上飘，不利于锅炉的稳定燃烧。因此，D，E挡板开度不宜过大。

(5) F挡板用于调节垂直墙下层的二次风风量，供给煤粉主气流燃烧所需的大量二次风，是调节沿炉膛宽度方向风量分布均匀性的主要手段。由于“W”型火焰锅炉炉膛较宽，采用大风箱结构，左右两侧进风，风量分布不均，且每台磨煤机一次风管风粉不均，因此需对每个燃烧器对应的F挡板进行调整，使沿炉膛宽度方向上的进风量分布均匀。一般情况下，F挡板开的开度呈拱桥形设置，两边小、中间大。

综上所述，稳燃的调节措施可归纳为:

(1) 提高热风温度，通过加钢球、保持合适料位、调节分离器出口折向挡板、检查回粉管锁气器等控制好煤粉细度；

(2) 保持适量的空气，根据煤种控制合理的一次风量和一次风速。控制合适的气流速度，以保证适当的火焰位置；

(3) 根据燃烧过程的发展，及时送入二次风，做到既不使燃烧缺氧，又不降低火焰温度；

(4) 保持着火区的高温，增强气流中高温烟气的卷吸。