缝隙式燃烧器火焰锅炉燃烧系统改造后燃烧调整及运行特性分析

W火焰锅炉主要针对无烟煤的燃烧，通过布置在前后拱的煤粉燃烧器垂直下射以增加煤粉燃烧流程，通过布置较多的下炉膛卫燃带以提高炉膛温度，由此达到较高的燃烧稳定性和较高的燃烧效率，然而在W火焰锅炉中存在着燃烧稳定性和经济性不能兼顾的问题，同时，由于卫燃带增多，结渣也是W火焰锅炉所面临的普遍问题。

　　本文以W火焰锅炉型式之一的狭缝式燃烧器W火焰锅炉作为研究对象。

　　狭缝式燃烧器W火焰锅炉存在的主要问题是：燃烧稳定性差、下炉膛前后墙火焰偏烧严重、燃烧经济性差、炉膛结渣严重等。解决上述问题的关键在于寻找一种着火稳燃性能好的适用于燃烧无烟煤、半无烟煤燃烧器。贵州电力试验研究院在总结W火焰锅炉燃烧经验基础上进行了燃烧机理的详细分析和研究，并通过大量的计算机模拟计算验证，提出了燃烧系统改造方案，改造方案在纳雍二电厂2号锅炉实施。改造完成后，贵州电力试验研究院对纳雍二电厂2号锅炉进行了燃烧调整。本文结合纳雍二电厂2号锅炉改造后的燃烧系统结构特点及运行特性进行分析，并针对锅炉燃烧调整中出现的问题进行分析探讨，以期对缝隙式W型火焰锅炉的设计和运行有所裨益。

　　1锅炉概况改造前缝隙式燃烧器Fig.改造后的缝隙式燃烧器，主要将乏气风火嘴移至靠炉膛中心的两格二次风处，原乏气喷口通二次风，见。

　　靠炉膛中心侧增刊哈尔滨锅炉有限责任公司引进英巴技术生产制造的HG1025/17.3WM18型锅炉，锅炉为单炉膛平衡通风、中间一次再热、亚临界参数、自然循环单汽包固态排渣煤粉炉；采用W火焰燃烧方式，燃烧器为直流缝隙式，制粉系统为双进双出球磨机直吹式，设计煤种为纳雍无烟煤。

　　煤粉燃烧器布置于前后拱上，约88%的送风量（二次风）从拱上垂直送入炉膛，其余12%的送风量（三次风）从拱下与水平呈55°送入炉膛，下炉膛为八角形结构，炉膛四角为翼墙。

　　2燃烧系统改造2.1燃烧器改造W火焰锅炉直流缝隙式燃烧器其主要特点是两列二次风夹一条一次风，为改造前的缝隙式燃烧器，一次风布置于靠炉膛中心侧，乏气布置于靠墙侧。

　　靠炉膛中心则-次风乏气二次风靠墙侧-次风乏气二次风靠墙（则改造后缝隙式燃烧器乏气风的位置对锅炉燃烧影响较大，必须妥善布置。改造方案将乏气风移至靠炉膛中心的二次风处，一方面减少了一次风相间处的二次风，乏气煤粉相对集中布置，整体增加了向火面的煤粉浓度，有利于消除燃烧脉动现象；另一方面原乏气喷口处通入二次风，由此增加了靠墙侧的氧量水平和加大了煤粉中心到锅炉炉墙的距离，有效防止前后墙结渣。改造方案不影响二次风的整体下冲动量。由于乏气煤粉细度较小，靠近高温区域的乏气煤粉很容易着火燃烧，可弥补乏气风温度较低对主燃烧气流的影响。

　　2.2三次风室分割和加装导流板W型火焰锅炉拱下热风倾角对锅炉燃烧的稳定性和经济性有重要影响。狭缝式燃烧器W火焰锅炉三次风主要起燃烧后期补风和调节火焰中心作用。三次风对炉内流动有明显影响，它阻碍了主气流向下流动，使气流行程变短。当三次风下倾一个小角度时，可以进一步延长气流行程，对炉内流动有利。三次风室采用大风箱结构，原设计三次风风道与水平呈55°下倾，实际由于气流经水冷壁管绕流后，出口基本呈水平方向进入炉膛。

　　这样就导致前后墙流场的不对称，使得三次风开大对燃烧稳定性有较大的影响。为此，通过把三次风室分割成小风室并且加装导流板，保证实际三次风呈55.下倾后，下炉膛前后墙火焰对称性得到明显改善，可根据锅炉燃烧情况逐渐开大三次风。

　　2.3翼墙通过开细缝通防结渣的二次风由于炉膛中心的气流膨胀后向两侧边运动，高温甚至融熔煤灰颗粒会直接撞击翼墙，使翼墙结渣机率大增。翼墙卫燃带区域通过在水冷壁鳍片处开细缝通入二次风，改善卫燃带区域的还原性气氛，达到控制结渣的目的，设计风量为5%总风量。

　　在下炉膛四角标高22.966m与26.566m两个高度方向上设置防渣风。

　　3燃烧调整及运行特性分析3.1燃烧调整工况在燃烧调整过程中，锅炉燃烧稳定，炉膛温度分布较均匀，飞灰含碳量和大渣含碳量较改造前均明显降低，锅炉结渣情况得到明显改善，通过改变锅炉的配风方式和磨煤机运行方式等进行了燃烧调整试验，主要的工况和调整结果如表1所示。燃烧调整内容和运行特性分析如下。

　　3.2拱上二次风分配的调整二次风采用中间小，两边大的配风方式，可以使燃烧稳定。二次风挡板开度维持均等开度或采取中间大、两边小的开度运行方式时，锅炉能稳定燃烧，但锅炉两侧墙有结大渣现象。为此，根据炉表1燃烧调整工况Tab.工况三次风开度/%乏气缩孔乏气手动门氧量/%锅炉效率/%开关开关开关开关开内氧量分布情况，通过适当开大边上二次风挡板，保证炉膛两侧的氧量充分，使侧墙结渣得到控制。二次风挡板按中间45%、两侧55%的开度方式运行。

　　3.3拱下三次风的调整通过拱下三次风挡板开度的大小，调整拱下三次风风量，观察锅炉燃烧稳定性。三次风维持较大开度时，由于延长了煤粉气流行程，锅炉燃烧稳定；当三次风开度从60%关至40%时，炉膛负压波动加大，这与拱部二次风量增加，使煤粉着火距离加长有关。可见，适当加大三次风，一方面既有利于拱上煤粉着火，另一方面有利于煤粉燃烧的后期补风。在乏气手动门全开的情况下，T3、T7、T8工况的锅炉效率分别达到了90.72%、90.48%和90.52%，可见开大三次风对燃烧稳定性和经济性都有益。

　　3.4翼墙风的调整通过调整翼墙防渣风挡板开度的大小，观察翼墙的结渣情况和燃烧稳定性。增加翼墙风量，提高翼墙处氧量，翼墙结渣情况得到明显改善。翼墙防渣风上、下层开度逐渐开至100%，锅炉燃烧未见明显扰动，翼墙看火孔处无明显的渣块堆积现象。

　　3.5氧量的调整在燃烧稳定的前提下，根据炉膛出口氧量情况，逐渐增加二次风（送风）风量，维持炉膛出口氧量在3.0%4.5%，燃烧经济性有明显的提高，高氧量同时对防止炉内结渣亦有好处。对比T3和T8工况，氧量水平有一个最佳值，在保证炉膛不结渣的情况下，应维持稍低氧量运行，以达到热负荷在各受热面的合理分配。

　　3.6磨煤机之间的负荷分配在燃烧稳定的前提下，为防止炉内两侧墙结渣，应提高炉膛两侧氧量水平，为此采用中间大，两边小的磨负荷分配方式。根据炉内燃烧器火嘴的分布，磨煤机负荷分配为中间C、D磨比边上A、B磨负荷稍高方式运行。磨煤机的这种运行方式和锅炉配风方式相配合可进一步控制炉内结大渣现象。3.7乏气缩孔和手动门的调整将靠侧墙的8个乏气手动全关（T4、T5、T6工况），燃烧经济性明显下降，燃烧稳定性也有所降低。

　　关掉部分乏气缩孔，同时将三次风开大后（T3、T8工况），燃烧稳定，燃烧经济性也得到提高。

　　改造后的燃烧器，靠炉膛中心形成高浓度的煤粉燃烧，靠前后墙侧形成高氧量的氧化性气氛，在保证燃烧稳定性的同时，控制了前后墙结渣。

　　为改善炉膛中心侧煤粉局部缺氧燃烧的状况和加强煤粉火焰的下冲能力，运行中选择了关小部分乏气缩孔。

　　4与改造前的比较4.1改造后燃烧稳定性得到增强燃烧改造前三次风基本呈水平喷入炉膛，与垂直下倾的主燃烧气流提前相碰，造成炉内气流不稳定，炉膛负压波动大，前后墙偏烧严重。改造后，三次风能开到100%，炉内燃烧稳定，炉膛温度分布均匀，无前后墙偏烧情况。

　　改前锅炉带负荷能力差，改后锅炉对煤种变化适应性增强，带负荷能力强，炉膛负压稳定在正负70Pa以内，机组最低稳燃负荷150MW，燃烧稳定性得到明显改善。

　　4.2改造后燃烧经济性大幅度提高改造后，经过对二次风和三次风配风方式进行调整使燃烧经济性得到进一步的提高，锅炉飞灰含碳量降到了5%左右，大渣含碳量也降到了3.5%左右，锅炉效率最高达到90.72%左右（T3工况）。燃烧系统改造前后结果对比如表2所示。

　　表2燃烧系统改造前后运行对比Tab.2Comparisonontheoperation试验项目2号炉改前2号炉改后（T3）实际电负荷/MW煤质飞灰可燃物含量/%炉渣可燃物含量/%排烟温度/°c空预器入口氧量/%锅炉效率/%增刊4.3锅炉减温水量明显降低。

　　改造前在较低风量和氧量下锅炉减温水在80 100t/h.改造后，虽然锅炉风量和氧量大幅度增加，但锅炉温水然维持在30t/h左右，煤质较好时甚至无需投运减温水。

　　4.4锅炉结渣得到有效控制通过改造加装的防渣风箱在炉内翼墙进行补风，同时结合二、三次风挡板调整和磨煤机之间的负荷分配，锅炉结渣得到有效控制。炉内无明显结大渣情况。

　　5结论改造后燃烧稳定性得到增强，改造后燃烧经济性大幅度提高，消除了炉膛前后墙偏烧现象，有效地解决了W火焰锅炉燃烧稳定性、经济性和控制结渣的之间矛盾。经过燃烧调整，确定了锅炉最佳的运行方式。即：二次风配风方式采用两边大、中间小，磨负荷分配方式采用两边小、中间大，三次风全开，防渣风全开，在乏气手动门全开情况下，适当关小部分乏气缩孔，控制炉内氧量在3.5%左右运行。