[摘要] 燃燒調(diào)整中送風(fēng)調(diào)整是鍋爐運(yùn)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(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)，本文根據(jù)劣質(zhì)煤燃燒的特點(diǎn)，對鍋爐燃燒劣質(zhì)煤時調(diào)整技術(shù)進(jìn)行初步探討。
一、引言
隨著社會的發(fā)展，能源的供應(yīng)日趨緊張，火力發(fā)電廠的煤炭供應(yīng)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(xiàng)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(yùn)行人員難調(diào)整，難控制，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(diǎn)：揮發(fā)份低，發(fā)熱量低，水分高，灰份高，不易燃燒等特點(diǎn)，鍋爐在燃燒劣質(zhì)煤時，燃燒不穩(wěn)，帶不起負(fù)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(jì)性差。此外，使鍋爐容易結(jié)焦，各受熱面磨損嚴(yán)重，運(yùn)行參數(shù)不穩(wěn)，運(yùn)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(jī)理的一種近似處理方法，是引入著火的概念，即煤粉氣流達(dá)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(dāng)風(fēng)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(dāng)燃用劣質(zhì)煤時，由于爐內(nèi)溫度低，著火溫度高等原因，導(dǎo)致爐膛火焰穩(wěn)定性差。為了保持煤粉火焰的穩(wěn)定，應(yīng)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(qiáng)烈的高溫?zé)煔饣亓魇潜ＷC煤粉著火的主要熱源。
(3)煤粉濃度與煤粉細(xì)度。
(4)一次風(fēng)溫與風(fēng)率。一次風(fēng)溫高，煤粉著火熱降低，同時煤粉濃度相應(yīng)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(fēng)布置后，氣流射流剛性變強(qiáng)，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(yīng)當(dāng)適當(dāng)增大周界風(fēng)量。
2、風(fēng)量的調(diào)整
(1)一次風(fēng)的調(diào)整
a、一次風(fēng)量的調(diào)整
一次風(fēng)的作用是滿足進(jìn)入爐膛風(fēng)粉混合物揮發(fā)分燃燒及固體焦碳質(zhì)點(diǎn)的氧化需要，以能滿足揮發(fā)分的燃燒為原則，一次風(fēng)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?zé)煔鈱σ淮物L(fēng)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(fēng)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(fēng)量，相應(yīng)增大了著火熱，將使著火過程推遲。減小一次風(fēng)量，會使著火熱降低，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(fēng)量過低，會由于著火初期得不到足夠的氧氣而反應(yīng)速度減慢，阻礙著火的繼續(xù)擴(kuò)展。由此可見，從煤粉著火燃燒考慮，對應(yīng)于一定的煤種，一次風(fēng)量有一個值，另外一次風(fēng)量還應(yīng)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(fēng)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(yīng)盡可能降低一次風(fēng)氣流動量比例;揮發(fā)分較高時，可適當(dāng)提高些。另外還應(yīng)密切注視爐膛內(nèi)的流動工況和燃燒工況，進(jìn)行及時調(diào)整。
b、一次風(fēng)速的調(diào)整
一次風(fēng)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(fēng)速過高或過低都是不合適的。若一次風(fēng)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(jī)械不燃燒損失，有時甚至射到爐墻上引起結(jié)焦。
一次風(fēng)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(qiáng)烈，火炬容易擺動，切圓形成不佳;卷吸周圍高溫?zé)煔饬繙p少，降低了煤粉氣流著火前的加熱強(qiáng)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(diǎn)距離噴嘴較近，容易燒壞噴嘴。
對于每種煤應(yīng)該有一較合適的一次風(fēng)速范圍，對于劣質(zhì)煤，在保證不堵管的前提下，應(yīng)盡量減小一次風(fēng)速。
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參照經(jīng)驗(yàn)公式W2/W1=(K1-K2Vr)K3V1/V2
K1,K2,K3為常數(shù)
V1/V2為一、二次風(fēng)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(fēng)速不太低的情況下，盡量增大二次風(fēng)速;注意一次風(fēng)壓，在保證不堵管前提下，盡量降低一次風(fēng)速。(W2/W1的調(diào)整可通過調(diào)整二次風(fēng)總風(fēng)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(fù)壓和一、二次風(fēng)壓)。
(2)二次風(fēng)的調(diào)整
二次風(fēng)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(fēng)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(fēng)分配方式，即所謂的"倒寶塔形"配風(fēng)。
下二次風(fēng)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(jī)械未燃盡損失。實(shí)際運(yùn)行中，隨著下二次風(fēng)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(yīng)將下二次風(fēng)適當(dāng)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(fēng)量不宜太小，以保證燃燒的穩(wěn)定性。中間小二次風(fēng)可以關(guān)閉，一般下二次風(fēng)為總二次風(fēng)量的20%—50%之間，上中二次風(fēng)的風(fēng)速一般在40—50m/s范圍內(nèi)才能有力地穿透煤粉火焰，達(dá)到補(bǔ)氧托粉的目的。在實(shí)際運(yùn)行中，由于中二次風(fēng)口相鄰一次風(fēng)口較近，當(dāng)風(fēng)量過大，風(fēng)速過高時，提前與一次風(fēng)煤粉偏轉(zhuǎn)靠墻，促使煤粉離析，火焰中心偏斜，所以適當(dāng)降低中二次風(fēng)的風(fēng)量。風(fēng)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(diǎn)愈遠(yuǎn)些。為實(shí)現(xiàn)這一目的，上二次風(fēng)與一次風(fēng)之間應(yīng)有較大的距離，以控制與一次風(fēng)射流的混合，所以上二次風(fēng)的風(fēng)量應(yīng)稍大些，擴(kuò)大燃燒，提高燃盡度，降低飛灰、爐渣可燃物。
(3)一次風(fēng)與二次風(fēng)合理配合調(diào)整
采用一次風(fēng)相對集中和濃淡燃燒器送粉措施后，一、二次風(fēng)布置如下：二次風(fēng)，一次風(fēng)，一次風(fēng)，中小二次風(fēng)，一次風(fēng)，上大二次風(fēng)，上上大二次風(fēng)，三次風(fēng)，三次風(fēng)。二次風(fēng)應(yīng)在煤粉火焰邊緣著火后與一次風(fēng)相交，以實(shí)現(xiàn)分段送風(fēng)的目的。煤質(zhì)愈差，就愈難燃燒，混合點(diǎn)就相應(yīng)往后推遲?？梢钥刂贫物L(fēng)速的高低來調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)混合點(diǎn)的距離。一、二次風(fēng)咀間距對燃料影響頗大。太近是一、二次風(fēng)提前相交，影響燃料穩(wěn)定，降低二次風(fēng)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(shí)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(fēng)較近的二次風(fēng)速降低，以免一、二次風(fēng)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(fēng)較大，使得三次風(fēng)量和風(fēng)速往往比設(shè)計(jì)值高得多，大量的三次風(fēng)噴入對燃燒的影響主要有：(1)使?fàn)t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(fēng)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(dāng)三次風(fēng)中細(xì)粉較多時，會使火焰拖長，使?fàn)t膛出口煙溫及過熱蒸汽溫度均偏高。
三次風(fēng)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(qiáng)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(fēng)量調(diào)整至不大于30%，三次風(fēng)速不大于52m/s，但燃用水分較高的煤種時，實(shí)際運(yùn)行三次風(fēng)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(fēng)的不良影響，就要盡量降低三次風(fēng)量和風(fēng)速。
降低三次風(fēng)量可以采取以下措施：(1)減少制粉系統(tǒng)的漏風(fēng)，會收到較好的效果;(2)提高干燥煤粉的熱風(fēng)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(fēng)溫度，在結(jié)構(gòu)上多布置些空氣預(yù)熱器受熱面，這不但強(qiáng)化了燃燒的穩(wěn)定性，而且又效降低了三次風(fēng)量;(3)在保證磨煤機(jī)出口溫度(即：干燥出力足夠)的情況下，盡量投入三次風(fēng)再循環(huán)，把制粉系統(tǒng)的乏氣抽出，部分送至磨煤機(jī)入口再循環(huán)，有效降低三次風(fēng)量; (4)在粉位正常情況下，盡量減少制粉系統(tǒng)的運(yùn)行套數(shù)，是減少三次風(fēng)量有效的方法。
此外，提高磨煤機(jī)出口溫度，保持磨煤機(jī)正常出力，防止斷煤及系統(tǒng)積粉，以免三次風(fēng)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)煤是有效的。因?yàn)榧傧肭袌A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(yīng)考慮兩相氣流的運(yùn)行特點(diǎn)，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(fēng)速，則會容易帶動煤粉結(jié)焦。熱態(tài)時因氣流膨脹，實(shí)際切圓直徑較冷態(tài)設(shè)計(jì)切圓直徑大許多，而且爐內(nèi)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(yán)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?yàn)橐淮物L(fēng)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(fēng)量，即所謂的"油槍風(fēng)"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(diǎn)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(jìn)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(yīng)采取以下調(diào)整手段：
(1)加大周界風(fēng)的利用,開打周界風(fēng)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(xì)度。
(3)合理調(diào)整一次風(fēng)速，適當(dāng)提高一次風(fēng)速推遲著火點(diǎn)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?fàn)t膛結(jié)焦。
(4)加強(qiáng)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(jìn)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(shí)際運(yùn)行中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，通過采取有效地調(diào)整、控制手段，保證鍋爐機(jī)組的穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)：
《鍋爐設(shè)備與運(yùn)行》，火力發(fā)電廠職工培訓(xùn)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(yàn)研究方法及測量技術(shù)》，岑可法，浙江大學(xué)
《鍋爐原理》，范從振，東南大學(xué)
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