電廠燃燒器的調(diào)節(jié)及運行方式

宋日旺

（山西興能發(fā)電有限責任公司， 山西 太原 030200）

引言

電廠生產(chǎn)運行中鍋爐的燃燒特性各不相同，因此調(diào)節(jié)方法也不盡相同，即使同一臺鍋爐不同工況的調(diào)節(jié)手段也是多樣的。但是燃燒調(diào)整必須遵循一些基本的原則和理論，只有這樣才能保證燃燒的合理性和穩(wěn)定性，其中燃燒器的特點和調(diào)整尤其重要。

1 燃燒器的燃燒特點

目前常用的鍋爐燃燒器主要有直流燃燒器、旋流燃燒器、低負荷穩(wěn)燃新型燃燒器三種，每種燃燒器的燃燒方式和特點各不一樣，配風方式也不同。

1.1 直流燃燒器的燃燒特點

直流燃燒器一般由圓形噴嘴組成，一次風粉和助燃空氣通過不同的噴嘴進入爐膛。煤粉直流燃燒器一般布置在爐膛四角，噴入的風粉在爐內(nèi)形成一個假想的切圓。

燃燒器出口風粉的動量越大，穿透能力越強，風粉可以盡量射入爐內(nèi)，否則會上擺，形成較好的切圓，使煤粉盡可能燃盡。一次風攜帶煤粉進入爐膛，著火燃燒后動量很快減弱，因此爐內(nèi)空氣動力場主要受助燃風影響。射入爐膛內(nèi)風粉氣流抵抗偏轉(zhuǎn)的能力為氣流剛性。四角切圓的鍋爐允許氣流有一定的偏轉(zhuǎn)，便于鄰角點燃和煤粉燃盡。但不允許太大，否則會沖刷水冷壁，引起大面積積灰結(jié)焦和高溫腐蝕。

直流燃燒器采用四角切圓的燃燒方式，因此四角風粉氣流的互相配合對燃燒有重要的影響，主要體現(xiàn)在切圓的形成。切圓直徑較大有利于火球掃到各角噴口，使煤粉燃盡。同時切圓過大也會在爐膛形成大的回流，影響煙氣的有效流通面積，爐膛和燃燒器容易結(jié)焦。因此在實際運行中要通過調(diào)整風粉比例和風速來控制切圓。

1.2 旋流燃燒器的燃燒特性

旋流燃燒器主要是利用強烈的旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生強大的高溫回流區(qū)，把遠處的火焰吸到燃燒器的根部，強化燃料的著火、混合及燃燒。這類燃燒器的燃燒取決于回流區(qū)的大小，回流區(qū)對風粉的著火和燃燒影響較大。另外旋流燃燒器的射程和旋流強度也決定其的工作性能。

1.3 低負荷穩(wěn)燃新型燃燒器的燃燒特性

此種燃燒器是基于機組為了調(diào)峰和滿足低負荷要求而產(chǎn)生的，工作原理有煤粉濃淡分離、在燃燒器出口形成三高區(qū)域（高氧、高溫、高濃度）、直流射流形成的回流區(qū)提高燃燒器出口溫度三種。

2 燃燒器的調(diào)節(jié)

2.1 直流燃燒器布置

目前大部分直流燃燒器采用四角切圓的燃燒方式。二次風的布置有分級配風和均等配風。分級配風的一次風集中布置，二次風分上、中、下布置，這樣的布置相對集中，爐溫易于保持，適用于無煙煤、貧煤；均等配風的風口布置是一、二次風相間布置，距離較小，易于混合，適用于煙煤和褐煤。

興能電廠300 MW機組CE鍋爐采用平衡通風直流式燃燒器，以此為例說明燃燒器的配風與燃燒。燃燒器采用四角切圓方式，每角采用傳統(tǒng)的大風箱結(jié)構(gòu)，由隔板將大風箱分隔成若干分室，各分室布置不同的燃燒器噴嘴。每角燃燒器共有14個分室，從上至下以此布置為頂部燃盡分室2個，上部燃盡分室1個，上端部分室1個，煤粉分室5個，油分室3個，中間空氣分室1個，下端部分室1個。燃盡分室用以控制NOx的生產(chǎn)量和爐膛主燃燒區(qū)的溫度。每臺磨煤機控制一層燃燒器的燃燒，同層4個一次風噴口與磨煤機的出口粉管相連。一次風噴口外圈是燃料風（周界風）。燃料風的風溫風速都高于煤粉氣流。鍋爐最大負荷時燃燒器部分參數(shù)如下頁表1所示。

制粉系統(tǒng)為正壓直吹式，配5臺ZGM95G中速磨煤機，按照設計保證鍋爐最大出力時磨煤機4臺運行1臺備用。運行中總有一層燃燒器停用，若停用中間的煤粉燃燒器，等同于燃燒器“分組”；若停用頂層或者底層煤粉燃燒器，等同于減小了整租燃燒器的高寬比例。

表1 鍋爐最大負荷時燃燒器部分參數(shù)

二次風采用大風箱供風。每角燃燒器的噴嘴連接于一個共同的大風箱。風箱內(nèi)部有風隔室與每一個噴嘴連接，各個分隔室入口有百葉窗調(diào)節(jié)擋板，可以調(diào)節(jié)風量。

2.2 燃燒器出口風的調(diào)整

2.2.1 一次風的調(diào)整

一次風的調(diào)整主要是為了建立良好的燃燒工況，主要通過風率和風速來調(diào)節(jié)。一次風率（一次風占鍋爐總風量的百分比）用來衡量一次風量的大小，一次風率過大或者過小都對燃燒不利，運行中只要滿足燃盡揮發(fā)分的需要即可。一次風速對燃燒器的出口煙氣溫度和氣流的偏轉(zhuǎn)都有影響，風速過大著火距離長，不易著火；風速較小剛性不足，易偏轉(zhuǎn)和貼墻，卷吸高溫煙氣的能力差，且風速過小容易造成煤粉堵管。

鍋爐負荷變化，一次風相應變化，在運行調(diào)節(jié)中予以重視。通常保證鍋爐穩(wěn)定著火的一次風率和一次風速是一個區(qū)間，一次風的調(diào)整主要保證著火的穩(wěn)定性。直吹式制粉系統(tǒng)，當磨煤機給煤量減少，為防止堵磨一次風不會成比例減少，而是相對變大；磨煤機負荷減少，一次風率增大，煤粉濃度變小，這也是低負荷燃燒不穩(wěn)的重要原因。

2.2.2 輔助風的調(diào)整

輔助風的作用是擾動混合和煤粉著火后補充氧氣，而且他的動量足以穿透到一次風粉內(nèi)部。其風率、風速以及配風方式都對燃燒影響重大。輔助風的風率和風速比一次風要大得多，占二次風總量的65%左右，是各角燃燒器出口氣流動量最主要的部分。二、一次風動量比是影響爐膛空氣動力結(jié)構(gòu)的重要指標，其過小或者過大都對燃燒有不利的影響。

輔助風在各層燃燒器的分配方式一般為四種：上中下均勻分配（均勻型）、上大下?。ǖ箤毸停?、中間小兩頭大（縮腰型）、上小下大（正寶塔型）。興能電廠燃用山西煙煤，采用均勻型的配風方式，此種方式煤粉與輔助風混合及補氧非常及時。

目前鍋爐輔助風量的控制普遍采用爐膛/風箱差壓控制方式。總風量由燃料量信號以及氧量信號改變送風機入口動葉來控制，輔助風開度調(diào)節(jié)爐膛/風箱差壓。運行中各層磨煤機的出力可能各有不同，且需要不同的配風，因此每層輔助風門有一個操作員偏置站。在總風量不變的情況下，當關小某一層輔助風擋板時，該層風量減小，同時其余各輔助風擋板自動開大，以此維持爐膛/風箱差壓恒定。

2.2.3 燃料風的調(diào)整

燃料風是在一次風口周圍補入純空氣，稱為周界風。目前國內(nèi)機組普遍設置周界風，在一次風口周圍設置周界風可以擴大燃燒器對煤種的適應范圍。在燃用較好的煙煤時，可以起到推遲著火、迅速補充燃燒需要的氧氣的作用；當使用貧煤或無煙煤時，應該適當關小或者全關周界風擋板，以減少周界風量和一次風的剛性，擴大切圓直徑，使著火提前。

2.2.4 反切風的調(diào)整

爐膛出口煙氣殘余旋轉(zhuǎn)，是大型四角切圓鍋爐的通病，嚴重影響運行。因此人們提出多種解決辦法，反切風技術(shù)就是其中之一。氣流反切的目的在于消弱爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)，但是對反切風的風量風速應謹慎調(diào)整，避免影響燃燒穩(wěn)定

2.3 燃燒器擺角及四角配風均勻性調(diào)整

2.3.1 燃燒器擺角調(diào)整

燃燒器擺角的調(diào)整主要是為了調(diào)節(jié)氣溫。但擺角的改變會對火焰中心的位置、煤粉的停留時間等產(chǎn)生影響，因此擺角的調(diào)整會對爐內(nèi)燃燒工況產(chǎn)生影響：燃燒器上傾角過大會使可燃物和燃燒損失增大，下傾角過大會引起火焰沖刷冷灰斗，結(jié)焦嚴重。還有一點非常重要，各層燃燒器擺角的調(diào)整必須同步，否則四角配風受到嚴重影響，從而影響切圓的正常形成。

2.3.2 四角配風的均勻性

四角配風的均勻性主要取決于二次風和一次風的均勻性。二次風的配風均勻性依靠調(diào)整爐前各角小風門的開度實現(xiàn)，運行中各層爐前小風門的開度一般不會影響四角氣流的均勻性。

直吹式制粉系統(tǒng)一次風粉均勻性調(diào)整：直吹式制粉系統(tǒng)風管的風速偏差，可以通過調(diào)節(jié)節(jié)流孔板的孔徑達到允許的數(shù)值（一般小于5%）；但是各風管的煤粉濃度偏差不好控制，這是因為磨煤機風速主要由管路特性決定，而煤粉濃度除了與管路特性有關，還與煤粉分配器的結(jié)構(gòu)、磨煤機的出力、通風量等因素有關。

3 燃燒器運行方式的調(diào)節(jié)

燃燒器的運行方式指燃燒器負荷分配及其投停方式。負荷分配指煤粉在各層噴口的分配；投停方式指投、停燃燒器的只數(shù)與位置。燃燒器運行應建立合理的火焰中心，避免火焰偏斜，一般將投運的燃燒器盡量均勻分配。特殊情況則可以改變原則：為解決超溫的問題，可減小上層燃燒器煤量增加下層燃燒器煤量，降低火焰中心位置。

鍋爐高負荷運行，由于爐溫高燃燒穩(wěn)定，主要問題是防止結(jié)焦和汽溫偏高，這時力求燃燒器全部投入，可以降低燃燒區(qū)域的熱負荷和降低火焰中心；鍋爐低負荷運行，合理選擇減負荷方式：當負荷降低不多時，各燃燒器可以均勻減風減粉，有利于保持好的切圓；當負荷降低較多時，停掉部分燃燒器，保持合適的風率風速。

4 結(jié)語

在國家環(huán)保要求日益增高和液氨價格不斷增長的情況下，火電廠的配置脫硝系統(tǒng)及運行中通過鍋爐燃燒調(diào)整降低環(huán)保指標工作顯的更加重要，進而最大限度保證了機組安全運行。通過對鍋爐燃燒系統(tǒng)及運行優(yōu)化調(diào)整，電廠在鍋爐氮氧化物（NOx）排放方面達到環(huán)保要求，最大程度減少了氮氧化物對人類環(huán)境的危害，同時也提高機組運行的經(jīng)濟性。