[摘要] 燃燒調整中送風調整是鍋爐運行調整的一個重要組成部分，尤其是在煤質變化較頻繁時，燃燒穩定是鍋爐安全、經濟運行的基礎，本文根據劣質煤燃燒的特點，對鍋爐燃燒劣質煤時調整技術進行初步探討。

一、引言

隨著社會的發展，能源的供應日趨緊張，火力發電廠的煤炭供應日趨緊張。同時伴隨著煤炭品質的下降，各個火力發電廠都受到不同情況的影響。劣質煤儲量豐富，對其開發和利用是國家一項重要能源政策。對于大量消耗煤炭行業的火力發電廠來說，劣質煤是鍋爐運行人員最難調整，最難控制，最不愿意燃燒的煤種，因此，燃燒劣質煤的燃燒調整勢在必行。

劣質煤的特點：揮發份低，發熱量低，水分高，灰份高，不易燃燒等特點，鍋爐在燃燒劣質煤時，燃燒不穩，帶不起負荷，易造成滅火放炮的事故。為穩定燃燒就必須投油助燃，同時，飛灰含碳量高，鍋爐效率降低，經濟性差。此外，使鍋爐容易結焦，各受熱面磨損嚴重，運行參數不穩，運行人員調整工作量增加等問題。

二、穩定的煤粉燃燒

1、煤粉火焰

煤粉的著火是靠火熱源以輻射和對流兩種傳熱方式來加熱煤粉。對煤粉氣流著火機理的一種近似處理方法，是引入著火的概念，即煤粉氣流達到著火溫度就著火了，由于煤粉氣流加熱到著火溫度需要一定的熱量(著火熱)，因此，當風粉混合氣流通過輻射與對流傳熱獲得足夠的著火熱時，再過一些孕育時間，它就著火了。若煤粉氣流能穩定連續地著火，就能獲得穩定的煤粉火焰。當燃用劣質煤時，由于爐內溫度低，著火溫度高等原因，導致爐膛火焰穩定性差。為了保持煤粉火焰的穩定，應該著重于組織爐內的氣流結構，使之形成煤粉著火的有利區域，也就是把煤粉盡快地噴入高溫并具有合適的氧濃度的區域，同時使氣流中煤粉在此區域局部分離和集中為高濃度，形成"三高區"，這樣就建立了煤粉穩定燃燒的著火有利區。

2、影響煤粉燃燒穩定的主要因素：

(1)燃料中揮發份、灰分、水分等含量及發熱量的高低。

(2)爐內回流量。強烈的高溫煙氣回流是保證煤粉著火的主要熱源。

(3)煤粉濃度與煤粉細度。

(4)一次風溫與風率。一次風溫高，煤粉著火熱顯著降低，同時煤粉濃度相應提高，有利于煤粉著火。

三、燃燒劣質煤時調整。

1、集中燃燒

鍋爐燃用劣質煤，采用集中燃燒有利于煤粉著火燃燒，是一種有效地措施，原因有以下幾個方面：

(1) 集中燃燒提高了爐膛溫度;

(2) 煤粉濃度增大，集中了燃燒的揮發物;

(3) 提高了火焰溫度水平;

(4) 降低了著火區的過量空氣系數。

集中一次風布置后，氣流射流剛性變強，但同時由于煤粉高度集中，可能出現燃燒初期氧量不足的問題，因此在調整過程中應當適當增大周界風量。

2、風量的調整

(1)一次風的調整

a、一次風量的調整

一次風的作用是滿足進入爐膛風粉混合物揮發分燃燒及固體焦碳質點的氧化需要，以能滿足揮發分的燃燒為原則，一次風量的大小對燃料的著火影響較大。直流燃燒器煤粉的著火，主要是靠射流卷吸周圍高溫煙氣對一次風的氣粉混合物加熱。根據公式：

Q=(Cr+V1Ck)(Ti-To)

Cr,Ck----------燃料和空氣的比熱;

V1-------------每kg燃料的一次風量(nm3/kg);

To-------------氣粉混合物初溫;

Q--------------每kg煤粉所需著火熱量。

可以看出，增大煤粉空氣混合物中一次風量，相應增大了著火熱，將使著火過程推遲。減小一次風量，會使著火熱顯著降低，因而在同樣的卷吸煙氣量下，可將煤粉氣流更快地加熱到著火溫度。但是一次風量過低，會由于著火初期得不到足夠的氧氣而反應速度減慢，阻礙著火的繼續擴展。由此可見，從煤粉著火燃燒考慮，對應于一定的煤種，一次風量有一個最佳值，另外一次風量還應協調磨煤，干燥和輸送煤粉要求。由于現我廠以燃用劣質煤為主且煤種多變，就需對一次風量適時調整。劣質煤著火溫度較高，因此，在保證煤粉管道不積粉堵管的前提下，應盡可能降低一次風氣流動量比例;揮發分較高時，可適當提高些。另外還應密切注視爐膛內的流動工況和燃燒工況，進行及時調整。

b、一次風速的調整

一次風煤粉氣流的出口速度對著火過程也有一定影響。燃燒劣質煤時，一次風速過高或過低都是不合適的。若一次風過高，則通過氣流單位截面積流量將過大，這勢必降低煤粉氣流的加熱程度，使著火推遲，致使著火距離拉長而影響整個燃燒過程，引起燃燒不穩定，而且較粗的煤粉因慣性過大易穿過劇烈燃燒區而落下或逸走，加劇機械不完全燃燒損失，有時甚至射到爐墻上引起結焦。

一次風速過低亦是不利的，原因在于：煤粉氣流剛性削弱，氣流穩定性變差，擾動又不強烈，火炬容易擺動，切圓形成不佳;卷吸周圍高溫煙氣量減少，降低了煤粉氣流著火前的加熱強度;易產生氣粉分層和氣粉分布不均，堵管等不良現象;燃料如能著火，則因著火點距離噴嘴較近，容易燒壞噴嘴。

對于每種煤應該有一較合適的一次風速范圍，對于劣質煤，在保證不堵管的前提下，應盡量減小一次風速。

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參照經驗公式W2/W1=(K1-K2Vr)K3V1/V2

K1,K2,K3為常數

V1/V2為一、二次風量百分比之比值。

可以看出，煤的揮發份Vr愈低時，W2/W1需愈大。因此，燃用劣質煤時(Vr較低)，觀察一次風速不太低的情況下，盡量增大二次風速;注意一次風壓，在保證不堵管前提下，盡量降低一次風速。(W2/W1的調整可通過調整二次風總風門開度來完成，在調整過程中，注意幅度，并密切監視膛負壓和一、二次風壓)。

(2)二次風的調整

二次風的合理分配對鍋爐穩定燃燒起著至關重要的作用，有利于劣質煤穩定燃燒燃盡。

鍋爐在燃用劣質煤時，各層二次風的分配比例對保證鍋爐的穩定燃燒起著至關重要的作用。調整時一般采用下少上多的二次風分配方式，即所謂的"倒寶塔形"配風。

下二次風的作用是提供下層煤粉燃燒所需的氧氣，托浮煤粉防止分析，減少機械未燃盡損失。實際運行中，隨著下二次風率的提升，爐膛溫度有所提升，飛灰、爐渣可燃物逐漸下降。在燃用揮發份較低的煤種時，應將下二次風適當減小，以提高燃燒穩定性。在保持燃燒穩定的前提下，下二次風量不宜太小，以保證燃燒的穩定性。中間小二次風可以關閉，一般下二次風為總二次風量的20%—50%之間，上中二次風的風速一般在40—50m/s范圍內才能有力地穿透煤粉火焰，達到補氧托粉的目的。在實際運行中，由于中二次風口相鄰一次風口較近，當風量過大，風速過高時，提前與一次風煤粉偏轉靠墻，促使煤粉離析，火焰中心偏斜，所以適當降低中二次風的風量。風速還有助于提高燃盡度，降低飛灰可燃物。一般煤質愈差，混合點愈遠些。為實現這一目的，上二次風與一次風之間應有較大的距離，以控制與一次風射流的混合，所以上二次風的風量應稍大些，擴大燃燒，提高燃盡度，降低飛灰、爐渣可燃物。

(3)一次風與二次風合理配合調整

采用一次風相對集中和濃淡燃燒器送粉措施后，一、二次風布置如下：二次風，一次風，一次風，中小二次風，一次風，上大二次風，上上大二次風，三次風，三次風。二次風應在煤粉火焰邊緣著火后與一次風相交，以實現分段送風的目的。煤質愈差，就愈難燃燒，混合點就相應往后推遲。可以控制二次風速的高低來調節一、二次風混合點的距離。一、二次風咀間距對燃料影響頗大。太近是一、二次風提前相交，影響燃料穩定，降低二次風速又易造成爐膛空氣過量系數偏低現象，影響爐效。在實際操作中，對揮發份低的無煙煤在角度固定的情況下，燃燒不穩時，將距離一次風較近的二次風速降低，以免一、二次風混合太早造成燃燒不穩。

3.、制粉系統的調整

燃用劣質煤時，由于水分和灰分較高，制粉系統又漏風較大，使得三次風量和風速往往比設計值高得多，大量的三次風噴入對燃燒的影響主要有：(1)使爐膛火焰溫度降低，著火推遲，燃燒不穩定;(2)大量高速、低溫的三次風穿入火焰，擾亂了爐內正常的空氣動力場，易引起氣流貼壁結焦現象;(3)降低了火焰溫度，惡化了燃燒條件，使飛灰可燃物增加;(4)當三次風中細粉較多時，會使火焰拖長，使爐膛出口煙溫及過熱蒸汽溫度均偏高。

三次風的合理布置，除能把煤粉系統乏氣中煤粉燒掉外，還能加強對火焰中心的擾動，有利于煤火焰的燃盡。一般希望燃燒劣質煤時，把三次風量調整至不大于30%，三次風速不大于52m/s，但燃用水分較高的煤種時，實際運行三次風量往往比此值高，要保證在燃燒劣質煤時燃燒穩定，減少三次風的不良影響，就要盡量降低三次風量和風速。

降低三次風量可以采取以下措施：(1)減少制粉系統的漏風，會收到較好的效果;(2)提高干燥煤粉的熱風溫度也能降低乏氣量，在燃用多水劣質煤時， 盡量高的熱風溫度，在結構上多布置些空氣預熱器受熱面，這不但強化了燃燒的穩定性，而且又效降低了三次風量;(3)在保證磨煤機出口溫度(即：干燥出力足夠)的情況下，盡量投入三次風再循環，把制粉系統的乏氣抽出，部分送至磨煤機入口再循環，有效降低三次風量; (4)在粉位正常情況下，盡量減少制粉系統的運行套數，是減少三次風量最有效的方法。

此外，提高磨煤機出口溫度，保持磨煤機正常出力，防止斷煤及系統積粉，以免三次風帶粉，對爐膛燃燒產生較大擾動。

4、防止鍋爐結焦和積灰

采用較小的假想切圓直徑對易結焦的劣質煤是最有效的。因為假想切圓直徑較大時，氣流易貼邊，雖然氣流貼邊并不意味著結焦，還應考慮兩相氣流的運行特點，由于氣流旋轉會在爐墻四周出現煤粉顆粒較集中的現象，如果再有較大的沖向爐墻的風速，則會容易帶動煤粉結焦。熱態時因氣流膨脹，實際切圓直徑較冷態設計切圓直徑大許多，而且爐內最大旋轉速度亦較冷態高許多，切高溫區靠近爐壁四周，因而過大的切圓直徑使得出現結焦的可能性增加。

燃用劣質煤時，在需要投油穩燃時，常常存在煤、油混燃的情況，如果煤、油在同一燃燒器上混燃，常常會出現嚴重結焦現象，這是由于油的燃燒性能好，著火后很快放出大部分熱量，使火焰中心溫度升高，另一方面是因為一次風大部分都被油燃燒消耗掉，使煤粉得不到著火所需要的一次風量，即所謂的"油槍風"現象，其結果使煤粉燃燒推遲，飛灰可燃物含量增加，并且在爐膛的局部地區產生還原性氣氛，使灰的熔點降低，使該處的結焦可能性大大增加。因此，如果需要穩定燃燒投油時，就盡量避免在同一只燃燒器上進行煤、油混燒，而造成局部結焦的現象。

5、為減少燃用劣質煤式受熱面積灰、結焦，應采取以下調整手段：

(1)加大周界風的利用,開打周界風擋板提高煤粉氣流的剛性、防止貼墻和煤粉離析。

(2)降低煤粉細度。

(3)合理調整一次風速，適當提高一次風速推遲著火點位置，同時也有利于燃燒切圓的形成和防止煤粉氣流貼邊，防止爐膛結焦。

(4)加強水質的監督和控制，避免受熱面結垢防止局部過熱而結焦。

(5)定期進行受熱面吹灰。

四、結束語

鍋爐燃用劣質煤，涉及到一系列的理論和技術問題，尤其需要在實際運行中的經驗總結，通過采取有效地調整、控制手段，保證鍋爐機組的穩定經濟運行。

參考文獻：

《鍋爐設備與運行》，火力發電廠職工培訓教材

《哈爾濱鍋爐廠濃淡燃燒器說明書》

《南方鍋爐廠噴器氣說明書》，南方鍋爐廠

《鍋爐燃燒試驗研究方法及測量技術》，岑可法，浙江大學

《鍋爐原理》，范從振，東南大學