[摘要] 燃燒調(diào)整中送風調(diào)整是鍋爐運行調(diào)整的一個重要組成部分，尤其是在煤質(zhì)變化較頻繁時，燃燒穩(wěn)定是鍋爐安全、經(jīng)濟運行的基礎(chǔ)，本文根據(jù)劣質(zhì)煤燃燒的特點，對鍋爐燃燒劣質(zhì)煤時調(diào)整技術(shù)進行初步探討。

一、引言

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

劣質(zhì)煤的特點：揮發(fā)份低，發(fā)熱量低，水分高，灰份高，不易燃燒等特點，鍋爐在燃燒劣質(zhì)煤時，燃燒不穩(wěn)，帶不起負荷，易造成滅火放炮的事故。為穩(wěn)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(jīng)濟性差。此外，使鍋爐容易結(jié)焦，各受熱面磨損嚴重，運行參數(shù)不穩(wěn)，運行人員調(diào)整工作量增加等問題。

二、穩(wěn)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(wěn)定連續(xù)地著火，就能獲得穩(wěn)定的煤粉火焰。當燃用劣質(zhì)煤時，由于爐內(nèi)溫度低，著火溫度高等原因，導致爐膛火焰穩(wěn)定性差。為了保持煤粉火焰的穩(wěn)定，應該著重于組織爐內(nèi)的氣流結(jié)構(gòu)，使之形成煤粉著火的有利區(qū)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(qū)域，同時使氣流中煤粉在此區(qū)域局部分離和集中為高濃度，形成"三高區(qū)"，這樣就建立了煤粉穩(wěn)定燃燒的著火有利區(qū)。

2、影響煤粉燃燒穩(wěn)定的主要因素：

(1)燃料中揮發(fā)份、灰分、水分等含量及發(fā)熱量的高低。

(2)爐內(nèi)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(zhì)煤時調(diào)整。

1、集中燃燒

鍋爐燃用劣質(zhì)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(fā)物;

(3) 提高了火焰溫度水平;

(4) 降低了著火區(qū)的過量空氣系數(shù)。

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(xiàn)燃燒初期氧量不足的問題，因此在調(diào)整過程中應當適當增大周界風量。

2、風量的調(diào)整

(1)一次風的調(diào)整

a、一次風量的調(diào)整

一次風的作用是滿足進入爐膛風粉混合物揮發(fā)分燃燒及固體焦碳質(zhì)點的氧化需要，以能滿足揮發(fā)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(jù)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(xù)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(xié)調(diào)磨煤，干燥和輸送煤粉要求。由于現(xiàn)我廠以燃用劣質(zhì)煤為主且煤種多變，就需對一次風量適時調(diào)整。劣質(zhì)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(fā)分較高時，可適當提高些。另外還應密切注視爐膛內(nèi)的流動工況和燃燒工況，進行及時調(diào)整。

b、一次風速的調(diào)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(zhì)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(wěn)定，而且較粗的煤粉因慣性過大易穿過劇烈燃燒區(qū)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(jié)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(wěn)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(chǎn)生氣粉分層和氣粉分布不均，堵管等不良現(xiàn)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(zhì)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(jīng)驗公式W2/W1=(K1-K2Vr)K3V1/V2

K1,K2,K3為常數(shù)

V1/V2為一、二次風量百分比之比值。

可以看出，煤的揮發(fā)份Vr愈低時，W2/W1需愈大。因此，燃用劣質(zhì)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(diào)整可通過調(diào)整二次風總風門開度來完成，在調(diào)整過程中，注意幅度，并密切監(jiān)視膛負壓和一、二次風壓)。

(2)二次風的調(diào)整

二次風的合理分配對鍋爐穩(wěn)定燃燒起著至關(guān)重要的作用，有利于劣質(zhì)煤穩(wěn)定燃燒燃盡。

鍋爐在燃用劣質(zhì)煤時，各層二次風的分配比例對保證鍋爐的穩(wěn)定燃燒起著至關(guān)重要的作用。調(diào)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(fā)份較低的煤種時，應將下二次風適當減小，以提高燃燒穩(wěn)定性。在保持燃燒穩(wěn)定的前提下，下二次風量不宜太小，以保證燃燒的穩(wěn)定性。中間小二次風可以關(guān)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(nèi)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(zhuǎn)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(zhì)愈差，混合點愈遠些。為實現(xiàn)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(diào)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(xiàn)分段送風的目的。煤質(zhì)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(diào)節(jié)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(wěn)定，降低二次風速又易造成爐膛空氣過量系數(shù)偏低現(xiàn)象，影響爐效。在實際操作中，對揮發(fā)份低的無煙煤在角度固定的情況下，燃燒不穩(wěn)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(wěn)。

3.、制粉系統(tǒng)的調(diào)整

燃用劣質(zhì)煤時，由于水分和灰分較高，制粉系統(tǒng)又漏風較大，使得三次風量和風速往往比設(shè)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(wěn)定;(2)大量高速、低溫的三次風穿入火焰，擾亂了爐內(nèi)正常的空氣動力場，易引起氣流貼壁結(jié)焦現(xiàn)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(tǒng)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(zhì)煤時，把三次風量調(diào)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(zhì)煤時燃燒穩(wěn)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(tǒng)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(zhì)煤時， 盡量高的熱風溫度，在結(jié)構(gòu)上多布置些空氣預熱器受熱面，這不但強化了燃燒的穩(wěn)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(huán)，把制粉系統(tǒng)的乏氣抽出，部分送至磨煤機入口再循環(huán)，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(tǒng)的運行套數(shù)，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(tǒng)積粉，以免三次風帶粉，對爐膛燃燒產(chǎn)生較大擾動。

4、防止鍋爐結(jié)焦和積灰

采用較小的假想切圓直徑對易結(jié)焦的劣質(zhì)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(jié)焦，還應考慮兩相氣流的運行特點，由于氣流旋轉(zhuǎn)會在爐墻四周出現(xiàn)煤粉顆粒較集中的現(xiàn)象，如果再有較大的沖向爐墻的風速，則會容易帶動煤粉結(jié)焦。熱態(tài)時因氣流膨脹，實際切圓直徑較冷態(tài)設(shè)計切圓直徑大許多，而且爐內(nèi)最大旋轉(zhuǎn)速度亦較冷態(tài)高許多，切高溫區(qū)靠近爐壁四周，因而過大的切圓直徑使得出現(xiàn)結(jié)焦的可能性增加。

燃用劣質(zhì)煤時，在需要投油穩(wěn)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(xiàn)嚴重結(jié)焦現(xiàn)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(xiàn)象，其結(jié)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(qū)產(chǎn)生還原性氣氛，使灰的熔點降低，使該處的結(jié)焦可能性大大增加。因此，如果需要穩(wěn)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(jié)焦的現(xiàn)象。

5、為減少燃用劣質(zhì)煤式受熱面積灰、結(jié)焦，應采取以下調(diào)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(diào)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(jié)焦。

(4)加強水質(zhì)的監(jiān)督和控制，避免受熱面結(jié)垢防止局部過熱而結(jié)焦。

(5)定期進行受熱面吹灰。

四、結(jié)束語

鍋爐燃用劣質(zhì)煤，涉及到一系列的理論和技術(shù)問題，尤其需要在實際運行中的經(jīng)驗總結(jié)，通過采取有效地調(diào)整、控制手段，保證鍋爐機組的穩(wěn)定經(jīng)濟運行。

參考文獻：

《鍋爐設(shè)備與運行》，火力發(fā)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(shù)》，岑可法，浙江大學

《鍋爐原理》，范從振，東南大學