水平浓淡燃烧器技术控制煤粉流向技术在130 t/h燃煤锅炉中的应用

刘文山

摘   要：据资料显示，很多电站发生锅炉事故都是因为煤种问题，设计使用煤种和实际燃煤误差过大是常见的煤种问题。为了对实际问题进行分析，文章根据某电厂的例子，探讨水平浓淡燃烧器技术控制煤粉流向技术在130 t/h燃煤锅炉中的应用，对实际的锅炉炉内燃烧状况进行最大化的优化，从而对上述结渣现象进行改善。文章通过多个角度的分析得出，水平浓淡燃烧器技术能够很好的避免结渣现象。

关键词：水平浓淡燃烧器;控制煤粉流向;130 t/h燃煤锅炉;应用

通过对130 t/h燃煤锅炉机组的了解以及对实际电厂情况的分析发现，近年电厂实际燃煤与设计燃煤的偏差越来越大，锅炉结渣情况越来越明显，对生产的影响越来越大，并且这些情况都需要依靠人工直接接触才能解决，存在很大的安全隐患。因此，电厂决定依靠先进技术对该炉进行改造，全面避免结渣问题。文章通过数值模拟来判断改造的可行性，对水平浓淡燃烧器与该炉的实际吻合程度进行分析，并介绍该燃烧器的实际改造过程。

1    设备问题概述

分析近年来的资料、对炉进行实际考察、将该电厂炉与其他锅炉进行对比可以发现，该炉的卫燃带面积最小，但炉内结渣的问题却最为明显。炉内结渣现象一般都是在卫燃带上出现，结渣的厚度可到大约1 m，该炉结渣成块问题与其他锅炉相比更大，导致炉内排渣情况受阻，派闸口堵塞，产生的渣块越来越多、越来越大。

通过对锅炉的实际情况考察发现，该炉结渣现象严重主要是因为燃煤变质，对燃煤质量进行严格控制之后发现该炉的结渣情况得到了很好的控制，这就更证明了燃煤质量是该锅炉结渣问题的源头。该炉的实际使用煤种热量大致为16 000 kJ/kg，热量要略微小于设计煤种。燃煤消耗量在符合一定条件的情况之下上涨大约1 t。这样的现象使一次风速提升的同时又将三次风速提到了可控范围之外，与预期设计情况比较，额定条件之下二次风速会减少，而二次风速减少之后就不能很好地完成其托粉任务，这是结渣现象的主要原因之一。

由于此设备在最初设计时存在缺陷，不能使用常规的“风包火”燃烧技术来解决，因此，使用水平浓淡燃烧器技术最为合适，通过该技术能够达到上述的“风包火”效果，是解决炉内结渣现象的良方[1]。

2    数值模拟

水平浓淡燃烧器主要由3方面组成：调节风管、连接风管和喷口。在实际使用时，需要先对调节风管进行调节，挡块变化之后就可以发挥浓淡分离的作用，对煤粉气流进行实际作用，而挡块的变动主要是通过转动螺栓来实现。挡块变动需要耐磨陶瓷片的帮助来达到水平浓淡分离的效果。水平浓淡分离其实就是在水平方向之上达到左浓右淡的效果，根据这种现象进行设置，将浓侧与向火对应，淡側与被火对应。向火侧有较良好的燃烧条件，背火侧能够预防结渣问题，水平浓淡燃烧器的结构如图1所示。

（1）将数值模拟情况设定为燃烧器的挡块处于初始位置，对这种情况之下的分离效果进行数值模拟，采用k—Ω湍流模型，对燃烧器的各项数据进行具体设定，将煤粉的平均粒径设定为200 μm，一次风速为20 m/s，燃煤为0.8 kg/s。此种模拟结果显示：燃烧炉可以实现浓淡分离，浓淡煤粉的分布符合预期情况，在这种情况下能够满足稳定着火，可以有效地避免NOx生成。

（2）更改设定条件再次进行数值模拟，其他条件设定不变，对挡块位置进行更改，将挡块分别处于10 mm，20 mm，30 mm，40 mm，50 mm。此种模拟结果是，浓淡分离的效果在燃烧器挡块移动之后逐渐变弱，挡块位置与分离效果成反比。从以上几种情况得出，这种设定可以应用到煤粉气流着火过早的情况。

这两种数值模拟的结果显示，燃烧器能够在锅炉运行良好的状况之下表现出较好的浓淡分离效果，所以运用这种方式对电厂设备进行改造是可行的。

3    设备改造

3.1  切圆校正

实际考察情况发现，该设备由于使用期过于长久，发生了切圆直径变化的现象，与实际情况大大偏离，切圆偏离的现象催生了火焰刷墙。所以在进行燃烧器的实际安装时，需要对锅炉的一次风口进行切圆校正，操作主要如下。

3.1.1  找准炉内几何中心

首先，需要焊接钢筋，将钢筋分布在炉内的四角三次风口之上。其次，悬吊重锤，悬吊位置一定要把握在与水冷壁相距的等距地方，重锤的悬吊主要是作为基准，以便更精确地测定几何中心。最后，测对角距离，在此基础上找到中垂线，炉膛的几何中心就是中垂线的中心，也就是两条中垂线的相交之处。

3.1.2  对喷口位置进行实际调整

根据找出的几何中心进行设置，首先，将圆盘当作工具，圆盘的特征为直径550 mm，可以进行自由的高度调节。其次，在几何中心出竖立，需要线绳作为辅助，将其栓到内隔板上;再次，调整线绳使其达到与燃烧器的相切地方。最后，调整燃烧器，按照水平方向进行动作，将线绳布置到与内隔板平行的位置，并判定中心线与圆相切。

3.1.3  对调整效果进行实际验证

为了保障上文中喷口调整的精确，需要用激光笔进行验证，实际的验证主要有两种。（1）首先，将激光笔固定在内隔板上，对激光笔射出的光线进行调整，将光线与隔板置于同一平面。其次，将光束射向切圆，将光点置于圆盘之内。最后，观察实际情况，如果出现相切，那么上文中的调整符合预期效果;如果外切或内含，那么就需要再次调整喷口位置以达到预期效果。（2）首先，将激光笔固定在内隔板上面，对激光笔射出的光线进行调整，使光线射向对面炉壁。其次，记录光点位置，在对角进行同样操作。最后，观察光点位置，保证光点位置的固定。如果光点的位置在水冷管壁，则喷口位置调整符合预期效果;否则，就需要再次调整喷口位置，以保证位置符合。

3.2  設备的改造效果

此设备改造后进入运行阶段。在设备重新运行的第一周使用优质煤种，此煤种不易结渣，性能方面灰熔点较高，使用时不曾出现结渣问题。从设备重新运行的第二周开始换用质量较差的煤种，并对实际效果进行考察记录，得出虽然使用这种煤种仍有结渣情况，但是已经符合设定预期。炉内的结渣问题已得到明显缓解。

同时，为了进一步验证燃烧器的实际使用性能，还需要做低负荷稳燃试验，实验结果表明，在设备的蒸发量低至80 t/h时，设备能够保证正常的燃烧情况，进行改造之后的设备就算在低负荷的条件之下依然能够燃烧，不需要对其他条件进行变化[2]。

4    结语

文章对130 t/h燃煤锅炉进行实际改造，通过数值模拟手段验证水平浓淡燃烧器技术在此设备上的适应性，对设备的改造过程及改造后的实际使用效果进行简单介绍。改造后，炉内结渣问题得到了有效缓解，但由于设备的初始设计问题还会出现一些结渣情况，不过大量结渣导致设备停用的问题已经完全解决。水平浓淡燃烧器利用水平分离的方法来进一步缓解炉内结渣，并对设备进行切圆校正，保证了正常的炉内流动。

[参考文献]

[1]秦裕琨，李争起，孙锐，等.风包粉系列浓淡煤粉燃烧技术的研究[J].中国工程科学，2002（11）：42-49.

[2]王亚军，王宏格.三菱1 205 t/h锅炉低负荷再热汽温偏低原因分析[J].山西电力，2005（1）：11-13.

Abstract：According to the data， the boiler accidents in many power stations are caused by coal types. It is a common problem that the error between the design about use of coal types and actual coal burning are too large. In order to analyze the practical problems， according to the example of a power plant， this paper discusses the application of horizontal dense and light burner technology to control the flow direction of pulverized coal in 130t/h coal-fired boiler， and optimizes the combustion condition in the actual boiler. As a result， the phenomenon of slagging is improved. Through the analysis of several angles， it is concluded that the horizontal concentration-light burner technology can avoid slagging phenomenon well.

Key words：horizontal concentration lean burner; control of pulverized coal flow direction; 130 t/h coal-fired boiler; application