四角布置燃烧器炉膛的燃烧调整试验

四角布置燃烧器炉膛的燃烧调整试验

王朝建

王朝建（黑龙江省火电第一工程公司，黑龙江哈尔滨150001）

摘要：为了更好的适应经济性社会的发展，研究四角布置燃烧器炉膛的燃烧调整试验。

关键词：四角布置燃烧器炉膛；燃烧调整；试验

1四角切圆燃烧的主要特点及其原理

1.1四角切圆燃烧的主要特点

（1）四角射流着火后相交，相互点燃，使煤粉着火稳定；

（2）由于四股射流在炉膛内相交后强烈旋转，湍流的热量、质量和动量交换十分强烈，故能加速着火后燃料的燃尽程度；

（3）四角切圆射流有强烈的湍流扩散和良好的炉内空气动力结构，炉膛充满系数较好，炉内热负荷均匀；

（4）切圆燃烧时每角均由多个一、二次风喷嘴所组成，负荷变化时调节灵活，对煤种适应性强，控制和调节手段也较多；

（5）炉膛结构简单，便于大容量锅炉的布置；

（6）便于实现分段送风、分段燃烧，从而抑制N0X的排放。燃烧器保持适当的一，二，三次风出口速度，是建立正常的空气动力场和稳定燃烧所必须的；一次风速过高会推迟着火；过低则容易烧损燃烧器，并在一次风管内造成煤粉沉积；二次风速过高或过低都可能破坏气流的正常混合扰动，从而降低燃烧的稳定性和经济性；燃烧器出口断面的尺寸及气流速度决定了一、二、三次风量的百分率；一次风率与着火过程密切相关。一次风率愈大，为达到气粉混合物着火温度需要吸收的热量就愈多，因而达到着火所需要的持续时间就愈长。这对挥发分低的燃煤来讲很不利的，当一次风温较低时尤为不利；对高挥发分的燃煤来讲，维持着火并不困难，而着火后为保证挥发分的及时燃尽却需要较高的一次风率。

1.2四角布置直流燃烧器的一、二次风出口速度可以用下述方法进行调整

（1）改变一、二次风率百分比；

（2）改变各层喷嘴的风量分配，或停掉部分喷嘴；

（3）有的燃烧器具有可调的二次风喷嘴出口挡板，可以用来调节出口速度而保持风量不变；

（4）还可以用改变喷口截面尺寸的方法来改变出口速度。

1.3试验注意事项

（1）调整试验可以在经济负荷或常用负荷下进行，其他负荷可以根据一般规律推导；

（2）判断风速或风率是否是适宜的标准，首先，是燃烧的稳定性，炉膛温度分布的合理性，及对过热汽温的影响；其次是比较经济指标，主要是排烟损失和灰渣未完全燃烧热损失（q2+q4）的数值；

（3）调整燃烧器风速的各项试验，可以和冷态空气动力场的观测结果相印证，并进行燃烧效果的分析；

（4）为求得燃烧器一，二，三次风的风率和出口速度，在进行这类调整试验时应同时测定炉膛的风平衡，即在锅炉的风系统上安装一些必要的风量测点，从而确定一，二，三次风的风量及风速；

（5）在降低一次风量进行试验时，应考虑到不致引起一次风管道中发生煤粉堵塞（管内平均风速一般不应小于20米/秒）；

（6）如果采用制粉系统废风作为一次风时，最佳的一次风量应根据燃烧条件及制粉系统的出力和经济性综合考虑。

2四角布置直流燃烧器的空气动力结构

四角直流燃烧器设计时，假想切圆直径为：对固态排渣煤粉炉d0=（0.05～０.1）A，A为炉膛横断面长短边长的平均值。实际运行时的切圆直径可膨胀至假想切圆直径的7~8倍。真正切圆直径并非是一个常数，实际上它是一个倒锥形的旋涡核心，即上大下小，特别是当离开燃烧器作用平面后，旋转速度逐渐衰减，旋涡的直径不断增大。实际切圆直径的大小与假想切圆直径、各喷口出口气流动量、多层燃烧器各层速比、炉膛断面形状等有关。

3直流燃烧器射流的刚性

所谓射流的刚性，是指射流喷入炉内后射流的轨迹偏离假想射流轴心线的程度。射流刚性越小越容易偏离，严重时还会产生气流贴墙、冲墙、引起堆灰结焦。

直流燃烧器射流喷出后产生偏离现象的主要原因：

（1）射流卷吸使两侧产生压差所引起的射流偏转；

（2）射流自燃烧器喷出后受邻角气流的冲击挤压以及离心力的作用而使射流偏轴线，这是实际切圆直径比假想切圆大好几倍的主要原因；

（3）直流燃烧器结构对射流偏转的影响。主要影响参数为直流燃烧器的高宽比h/b，各燃烧器间的相对间隔△/b及燃烧器总面积与炉膛截面积F之比。

4燃烧器的负荷分配及投停方式

4.1原理及注意事项

（1）一般是将投入运行的主燃烧器负荷尽量分配均匀，即将各燃烧器的风量和给粉量调整一致。但有时为了调整燃烧中心，改变火焰的偏斜现象，避免结渣，调节过热汽温分布或提高运行经济性等原因，常有意识地改变各燃烧器之间的风粉分配比；

（2）对于四角布置的直流燃烧器，为了减少火焰偏斜，避免结渣，当风道及喷口布置以至气流射程不对称时，将一侧或两侧的风粉量降低运行也有可能有些效果；

（3）改变四角布置燃烧器给粉量或二次风量也是调整燃烧中心，改善气粉混合及增加燃烧效果的常用措施：例如有所谓“正塔形”送风（即上二次风小，下二次风大）或“反塔形”送风（即上二次风大，下二次风小）等配风方式；

（4）当进行这类调整时，判断调整措施的好坏，除了燃烧的稳定性，炉膛出口烟温及炉内的温度分布和燃烧经济性之外，还应注意炉膛两侧的燃烧产物（RO2，飞灰可燃物，炉渣沉淀物等）是否均衡，以及锅内过程方面的均匀性（如过热汽温分布，汽包两侧炉水浓度及水位等）；

（5）有些锅炉四角布置的直流燃烧器喷嘴是可以摆动的，它对调节燃烧中心的位置，改变汽温和煤粉燃烧的完善程度是相当起作用的。一般在保证正常汽温的条件下，多尽量增加其下倾角，以取得较高的燃烧经济性，但需注意冷灰斗不应因温度过高而产生结渣；

（6）为考察对所有燃烧器供粉的均匀性，可以从各一次风管等速抽取煤粉样，比较其样品的相对重。

（7）为保持燃烧器一、二、三次风的出口风速，有时要停一部分燃烧器，在低负荷运行时尤属必要；

（8）制粉系统为直吹系统时，与备用磨煤机或检修中的磨煤机相连的燃烧器也必然要停掉。除了被迫停用的情况外，在正常工况下，或在低负荷运行时，停哪个为好，需要通过试验分析来确定。燃烧器的投停对锅炉运行更较甚于燃烧器负荷分配。

4.2燃烧器调整试验时可按照下述原则进行

（1）停用燃烧器的主要目的是保证锅炉参数和稳定燃烧，经济性方面的考虑常是次要的；

（2）停上投下，降低火焰中心，以利燃尽；

（3）停用部分燃烧器时，应停用上排的，保留下排的，且对角停用，定时切换，以利水冷壁受热均匀；

（4）停主燃烧器，必要时应投入点火枪或点火炉加以助燃。停用的燃烧器应通以少量的空气，以保证喷口安全。

（5）切换燃烧器时，应先投入备用的，待调整正常后再停用运行的，以防止燃烧减弱或中断；

（6）在改变燃烧器运行方式时，必须全面考虑对燃烧，汽温，水循环等各方面的影响，不可以随意进行。