浅析某厂220 t/h流化床锅炉点火燃气燃烧器设计中的弊端及解决方案

续笑祖(西北工业学校，陕西 西安 710129)

来江(西安博远能源工程有限公司，陕西 西安 710129)

某厂水汽车间1#锅炉为某锅炉厂制造的220/9.8-Ⅱ型高压循环流化床锅炉。锅炉设计主燃料为煤，掺烧工艺废气。

锅炉点火启动采用天然气床下点火方式，点火燃气燃烧器的设计热容量为锅炉额定负荷的15%B-MCR。该锅炉自投运以来点火燃烧器一直存在点火燃烧不稳定、耗气量大、点火时间长等问题。因此，我们对该锅炉点火燃气燃烧器进行技术分析，找出该锅炉点火燃气燃烧器存在的问题，并针对其存在的问题进行相关技术改造。

1 设备概况

1.1 锅炉基本参数

名 称额定蒸发量过热蒸汽压力过热蒸汽温度给水温度锅炉效率锅炉类型燃料种类参 数2209.8540144≥87单 位t/h Mp a℃℃%循环流化床以煤为主燃料、掺烧工艺废气

锅炉以煤为主燃料、掺烧工艺废气，点火采用床下点火方式，点火燃料为天然气。

1.2 点火燃烧器设计参数及配风结构

1.2.1 设计参数

点火燃烧器数量： 2个

设计燃料： 天然气；

单只点火燃烧器出力： 1500Nm3/h

单只燃烧器设计风量： 33150Nm3/h

燃烧器设计风温： 233℃

燃烧器设计风压： 12Kpa

燃烧器设计阻力： 3.2 Kpa

燃烧器设计风速： -43m/s

配有辅助点火枪。

1.2.2 配风结构

配风主要由三个通道组成。内通道风量主要提供锅炉点火时气枪正常稳定燃烧时所需的燃烧风；环形通道为混合风风道，最外层通道为一次风主风道。

内通道上布置有气枪导管、点火器导管、看火孔等。

燃烧器燃烧风和混合风及一次风进口为法兰连接，每个风通道进口处均设有一个风门挡板，用以调节燃烧所需风量。

在气枪点火时，只打开内通道及混合风通道上的风门档板，用来调节点火燃烧所需的风量，此时一次风道上的风门挡板全关闭，点火燃烧器运行后，三个风门全开。

2 原点火燃烧器存在的问题

2.2.1 设计中未采用与燃气量及空气量相适应的、匹配的、合理的缩口；

2.2.2 设计中没有预混区域和稳燃区域；

2.2.3 设计中未采用旋流风进行天然气和空气的混合与扰动，应该将燃烧风采用旋流设计；

2.2.4 设计中未采用稳燃措施；

2.2.5 设计中气枪与配风器的结合位置不合理；

2.2.6 点火枪与主燃烧器的点火间距偏大；

2.2.7 冷却风和燃烧风取值存在一些偏差，设计中计算不合理；

政策一：6月25日，财政部、税务总局和科技部三部门下发了《关于企业委托境外研究开发费用税前加计扣除有关政策问题的通知》，《通知》对有关税收优惠政策进行了明确。

2.2.8 采用风箱式结构风门，风门关闭不严会影响到点火过程中风量调节。

3 改造方案：（见图2）

3.1 设计与相应燃气量及空气量适应的、匹配的、合理的缩口；

3.2 设计预混区域；

3.3 设计采用旋流燃料风，进行天然气和空气的混合与扰动；

3.4 调整气枪位置到被燃料风包容的位置（见设计图中）；

3.5 调整点火枪与主燃烧器的点火间距；

3.6 重新设计冷却风和燃料风的管径，匹配合理的燃料风、冷却风配比，使气枪前形成独立的燃烧区。

3.7 检查风门的变形情况，尽量减少由于风道变形引起风门关闭不严、漏风等问题。

4 方案中的关键要素

4.1 采用中心进气的方式

中心进气的天然气燃烧器结构简单，低负荷稳定性好，加上原设计采用中心进气方式，改动中工作量小，对原风道结构变动较小，并不改变原来的控制方式，使改造前后的操作程序不发生改变。

4.2 采用燃料风旋流

为了加快混合，可使气流在燃烧器中产生旋转，因为结构限制，不能采用燃料风蜗壳式产生旋流的方式，所以在燃料风通道中设计固定旋流叶片，并对旋流强度进行计算。

旋转气流在喷出燃烧器后就会向外扩展，能进一步缩短火炬长度，有利于后来的气流着火。同时，由于气流的旋转，使燃烧器出口附近形成回流区，有利于高速喷出的混合气流的温度着火。

4.3 每个燃烧器燃烧1500Nm3/h天然气

设计中选用天然气从气枪小孔中以130m/s的流速射出，设计此处的空气流速为30m/s，两股气流互相垂直以利于迅速混合，在缩口前预混，缩口流速大约为40m/s。

这类燃烧器的火炬接近于预混燃烧，火炬长度较短，当烟道的容积热负荷为qv=230-300kW/m3、过量空气系数为a=1.05时，燃烧效率能达到99.9%。

4.4 预混

在工程应用中，当燃气量较大的时候，均采用预混式燃烧器，这类燃烧器大都是烧高热值燃气。

通常燃气枪插入燃烧器的空气管道中，在靠近燃烧器喷口处有一段长度不大的预混区域，使燃气和部分空气在喷出喷口之前尽快混合，以防止燃气受热产生热解，形成难以燃尽的碳黑，出口后，混合气流应该在喷口外不远处着火时就把燃烧所需要的全部空气迅速而均匀的和燃气混合完全。

5 改造后的效果

该方案改动中工作量小，对原风道结构变动较小，并不改变原来的控制方式，使改造前后的操作程序不发生改变。经过对该锅炉床下点火燃烧器的改造，成功解决了点火燃烧不稳定、耗气量大、点火时间长等问题。

[1]陈立勋,曹子栋《锅炉本体与计算》.西安交通大学出版社,1990年出版.

[2]林宗虎,魏敦菘,安恩科《循环流化床锅炉》.化学工业出版社2004年出版.

[3]赵钦新,惠世恩《燃油燃气锅炉》.西安交通大学出版社,2000年出版.