鍋爐四角切圓燃燒方式介紹

1、鍋爐四角切燃燒方式介Prepared on 22 November 2020鍋爐四角切圓燃燒方式介紹內蒙古大唐托克托發(fā)電有限責任公司一期600MW鍋爐是采用美國燃 燒工程（CE）的引進技術來設計和制造的。鍋爐為亞臨界參數(shù)、一次中間再 熱、控制循環(huán)汽包爐，鍋爐采用平衡通風、宜流式燃燒器四角切園燃燒 方式，設計燃料為準格爾煙煤。鍋爐以最大連續(xù)負荷（即BMCR工況）為 設計參數(shù)，在機組電負荷為660MW時，鍋爐的最大連續(xù)蒸發(fā)量為 2008t/ho機組電負荷為600MW（即額定工況）時，鍋爐的額定蒸發(fā)量為 1757t/ho鍋爐為單爐膛四角布.格的擺動式直流燃燒潛，切向燃燒，配6臺進 口 MBF中速磨煤

2、機，正壓直吹式系統(tǒng)，每角燃燒器為六層一次風噴口， 燃燒器可上下擺動，最大擺角為30 ；在BMCR工況，燃用設計煤種 時，5臺磨煤機運行，一臺備用。汽溫調節(jié)方式：過熱潛采用二級噴水。 第一級噴水減溫器設于低溫過熱浴與分隔屏之間的大宜徑連接管上，分 左、右各一點。第二級噴水減溫器設于過熱器后屏與末級過熱器之間的 大直徑連接管上，也分左、右各一點。這樣，可更有效地消除過熱器出 口左右汽溫偏差。再熱器的調溫主要靠燃燒器擺動，再熱器的進口導管 上裝有兩只霧化噴咀式的噴水減溫器，主要作事故噴水用。過量空氣系 數(shù)的改變對過熱器和再熱器的調溫也有一定的作用。1燃燒器及其布絡四角切圓燃燒均采用直流燃燒器，其結構

3、一般包括 4個部分，即煤粉噴燃器、燃油噴嘴、輔助風噴嘴以及燃盡風噴嘴。燃油噴嘴設在每只煤粉噴燃器周圍；燃盡風噴嘴設在整組燃燒器頂 部；輔助風噴嘴與煤粉噴燃潛相同布珞的方法，形成均等配風。除了燃燒器的種類不同外，燃燒器四角切圓的方式也形式多樣，有 單切圓布絡、雙切圓布珞。其各角的一次風和二次風以相同的角度射入 爐膛，其優(yōu)點是一、二次風射流剛性好，旋轉動量大，穿透能力強，爐 內混合好，適用于大部分煤種。頂部二次風（消旋二次風）設計目的是減緩 爐膛出口左右兩側煙溫偏差。對于一定的煤種，煤粉顆粒的燃燒速度和燃燼程度主要取決于燃燒 氧量的大小、溫度的高低和燃盡時間的長短。對于爐內燃燒，一次風粉 混合物進

4、入爐膛，受到爐內高溫煙氣、燃料風及輔助風的作用，形成一 定結構的擴散火焰。煤粉氣流能否在爐內快速燃盡，關鍵在于煤粉著火 的穩(wěn)定性、燃料風和輔助風的合理混合以及火焰的行程。四角切圓燃燒的爐內過程，較之其它燃燒方式（如對沖布珞旋流火 焰），具有特殊的性質，（1）燃燒器四角布珞，一次風粉混合物在離開燃燒 器的一段距離內，為受限空間射流，它容易吸引爐內的高溫煙氣。（2）一次風粉混合物射入爐內，受上游鄰角橫掃過來的高溫火焰的直 接沖擊，著火條件優(yōu)越，著火穩(wěn)定性好。（3）四角射流互相聯(lián)系，互相影 響，一方面加強了一次風和二次風的混合，強化了燃燒；同時使燃燒中 的煤粉顆粒外面包著的灰殼互受撞擊，容易脫落，加

5、快了煤粉顆粒內部 燃燒，有利于煤粉的燃盡。（4）旋轉火球可以使煤粉在爐內旋轉，煤粉顆 粒有較長的行程和充分的時間燃盡。因此，四角切圓燃燒技術從燃燒的 經(jīng)濟性來講，有著優(yōu)越的條件。關于無油助燃最低負荷鍋爐無油助燃穩(wěn)定運行最低負荷是現(xiàn)代鍋爐 技術性能的一個重要指標，是衡量機組調峰能力的一個重要參數(shù)。采用 四角切圓燃燒技術的鍋爐由于各角著火燃燒互相支持，互相作用，在爐 內形成一個整體火球，具有良好的著火燃燒條件，因此具有較強的低負 荷適應能力。鍋爐設計低負荷比較低，煙煤鍋爐無油助燃穩(wěn)定運行最低負荷為 40%BMCRo關于低NOx燃燒四角切圓燃燒系統(tǒng)煤粉噴燃器與二次風噴嘴是分開 布珞的，燃料風、輔助風

6、和燃盡風是分批加入射流火焰，煤粉火焰是一 種邊燃燒邊同二次風混合的擴散火焰，因此形成了一種較長的火焰結 構。這種燃料與空氣混合方式，本身就具備有分級燃燒的性質，對于降 低NOx的生成起到有利的作用。特別是一次風射流切圓較小、二次風射 流切圓較大，更加推遲了一、二次風的初期混合，加強了空氣分級的效 果，更是起到抑制NOx的生成作用。四角切圓燃燒的鍋爐NOx排放量為 6001000mg/m3,我廠450500mg/m3,前后墻對沖燃燒的鍋爐NOx排 放量為8501200mg/m3,二期600mg/m3左右，三四期800 900mg/m3,這說明四角切圓燃燒本身有低NOx生成的基礎。鍋爐所有二次風均

7、從爐膛兩側墻大風箱引出，這種大風箱結構雖然 對整組燃燒器的布珞起到結構緊湊、風道簡單、安裝方便的作用，但同 時對燃燒器的合理布珞缺乏靈活性。燃盡風噴嘴的布.珞一方面由于大風 箱的限制，不易遠離主燃燒潛；另一方面受風箱爐膛差壓的限制，出口 風速難以提高。對于易結渣煤種，鍋爐設計上常采用的方法除在吹灰器布珞上采取 措施外，還有增加爐膛容積尺寸，降低鍋爐容積熱負荷和斷面熱負荷， 燃燒器分段布珞或采用較小功率噴燃潛降低燃燒器區(qū)域熱負荷等措施。 對于四角切圓燃燒系統(tǒng)來說，還多一個有效措施，限改變一二次風切圓 大小和旋轉方向。2關于爐膛出口煙溫偏差四角切圓燃燒鍋爐爐膛出口普遍存在左右兩 側煙溫偏差，這是四

8、角切圓燃燒技術的主要問題所在，目前國內對四角 切圓燃燒的鍋爐，針對爐膛出口煙溫偏差主要進行的研究工作是減弱燃 燒器區(qū)域煙氣的旋轉強度，采用的措施一般是將部分二次風改為反切圓 布珞，通常在燃燒浴頂部的燃盡風噴嘴上做文章。其實爐內火球旋轉方 向取決于動量矩較大的主射流，反切布珞的噴嘴射流進入爐內后，受主 射流的引射作用，改變旋轉方向，匯入主射流中，不可能出現(xiàn)既有順時 針方向旋轉氣流、又有逆時針方向旋轉氣流在爐內共存，爐內煙氣旋轉 方向只能有一個。四角切圓燃燒技術的一個顯著優(yōu)點就是利用火球旋 轉，加強爐內混合，增加煤粉顆粒的燃燒行程。如果為了降低爐膛出口 煙溫偏差，從而削弱或取消爐內的旋轉。3燃燒原

9、理及燃燒設備燃料燃燒的原理燃燒是燃料中心的可燃物質和 空氣中的氧劇烈化合，放出大量熱量的反應過程。煤中的可燃物質是揮 發(fā)份和碳。其中碳是主要成分。煤粉進入爐內水份蒸發(fā)，揮發(fā)份析出，當煤粉溫度升高到著火點 時，揮發(fā)份首先著火燃燒，并放出大量熱量，這些熱量對碳直接加熱， 使碳也迅速燃燒起來。碳燃燒的化學反應方程式為:C+O2=CO2 （完全燃燒）化學反應速度與溫度、反應物質的濃度以及反應空間的總壓力成正 比，其中重要因素是爐內溫度。但是，隨著溫度升高會加快反應速度， 此時燃燒程度卻有可能降低，要做到煤粉在爐內快速完全燃燒，必須具 備以下條件：（1）相當高的爐內溫度爐溫越高，燃燒越快。著火區(qū)周圍溫度

10、高可 以促使煤粉很快著火，在燃燒階段形成爐膛火焰中心，溫度高燃燒快。 燃盡階段溫度也不宜過低，否則會有部分焦碳燃燒不完。（2）合適的空氣量煤粉燃燒所需要的理論空氣量是可以計算出來 的。但是爐膛內不能保證每一個可燃物質分子都接觸到。為了使燃燒更 完全應該有一部分過?？諝饬?，但是，過?？諝饬坑植荒芴?，否則會 造成爐膛溫度下降，火焰中心上移，主汽溫度升高，排煙熱損失增大等 不良后果，所以應該保持最合適的空氣量。（3）煤粉與空氣的良好混合煤粉是由一次風帶入爐膛的，由于熱煙 氣的混入，一次風溫度很快提高煤粉的著火點，而使煤粉著火燃燒。一 次風量不宜過大，混入的熱煙氣則應溫度高、數(shù)量大，這樣才能使一次

11、風和煤粉很快升溫、著火。對燃燒煤粉來說要考慮到一次與二次風的合 理配合。（4） 一次風與二次風的配合一次風量以能滿足揮發(fā)份的燃燒為原 則。一次風量和一次風速提高都對著火不利。一次風量增加將使煤粉氣 流加熱到著火溫度所需熱量增多，著火點推遲。一次風速高，著火點靠 后，一次風速過低，會造成一次風管堵堵塞，而且著火點過于靠前，還 可能燒壞噴燃潛。一次風溫高，煤粉氣流達到著火點所需熱量少，著火 點提前。二次風混入一次風的時間要合適。如果在著火前就混入，等于增加 了一次風量，使著火點延遲；如果二次風過遲混入，又會使著火后的燃 燒缺氧。所以，著火后二次風應及時混入。二次風一下子全部混入一次 風對燃燒也是不

12、利的。因為二次風的溫度大大低于火焰溫度，大量低溫 的二次風混入會降低火焰溫度，使燃燒速度減慢，甚至造成滅火。二次 風最好能按燃燒區(qū)域的需要及時送入，做到燃燒不缺氧，又不會降低火 焰溫度，這樣燃燒才能完全。二次風速一般均應大于一次風速。二次風速比較高，才能使空氣與 煤粉完全混合。但是，二次風速又不能比一次風速大得多，否則會迅速 吸引一次風，使混合提前，以致影響著火。四角布珞直流式噴燃落一次 風速與二次風速推薦值為：(m/s)表1無煙煤貧煤煙煤與褐煤一次風20-3020-3025-32二次風45-5045- 5030-40總之，二次風的混入應該及時而強烈，才能使混合充分燃燒迅速 完全。燃用低揮發(fā)分

13、煤時，應提高一次風溫，適當降低一次風速，選用較 小的一次風率，這樣，對煤粉的著火和燃燒有利。燃用高揮發(fā)煤時，一次風溫應低些，一次風率大些。有時也可有意 識地使二次風混入的時間早些，將著火點推后，以避免結渣或燒壞噴燃 器。(1)適當?shù)拿悍奂毝让悍墼郊毧偙砻娣e越大，揮發(fā)份析出就快，著 火點可提前些，燃燒也越完全。另外，煤粉越均勻燃燒越完全。燃燒揮 發(fā)份低的煤時，應該用較細較均勻的煤粉。(2)有必要的燃燒時間煤粉的燃燒過程需要一定的時間。煤粉從噴 燃器出口到爐膛出口一般要經(jīng)23min。在這段時間內煤粉必須完全燒 掉，否則到了爐膛出口處，因受熱面多，煙氣溫度很快下降，燃燒就會 停止，從而增大了不完全燃

14、燒損失。燃燒設備由四組噴燃器噴出的四股氣流在爐膛中心形成一個切圓， 這就是通常所說的切圓燃燒。如圖所示，從爐膛四個角噴出的氣流，實 際上流向并不是直流，總有些偏斜，這樣，從噴燃潛射出的煤粉氣流經(jīng) 過爐膛中部已成為高溫煙氣，有一部分直接補充到相鄰噴燃器的根部著 火區(qū)，造成相鄰噴燃器的相互引燃。采用四角布珞的直流噴燃器，火焰集中在爐膛中心，形成一個高溫 火球，爐膛中心溫度比較高，而且氣流在爐膛中心強烈旋轉，煤粉與空 氣混合較充分。氣流一邊旋轉，一邊上升，同時旋轉的力量逐漸減弱。圖1切圓燃燒及氣流的實際流向由于切圓燃燒的動力場是由四角的 噴燃潛共同維持的，單獨停止任何一角的噴燃器都將造成整個空氣動力

15、 場的破壞。所以，在調整燃燒時，力求不破壞切圓燃燒的空氣動力場為 原則。煤燃燒器油燃燒器OFA噴嘴4鍋爐運行過程中影響燃燒的因素制粉 系統(tǒng)啟停與運行。制粉系統(tǒng)啟停對火焰中心有影響，進而影響汽溫。漏風對鍋爐燃燒的影響。由于冷風漏入，致使火焰中心上移，主汽溫度升高，而且使排煙熱 損失增加。因此，所有看火孔、入孔門等，均應嚴密關閉，發(fā)現(xiàn)其它部 位漏風應采取措施消除。煤質的變化。當煤質發(fā)生變化時，燃燒工況也發(fā)生變化。當燃用揮發(fā)份較高的煤 粉時，著火提前，使火焰中心下移，汽溫降低；燃用揮發(fā)份較低的煤粉 時，著火靠后，火焰中心上移，汽溫升高。煤粉細度。煤粉細度要合適。二次風二次風是煤粉爐燃燒的主要高溫風源

16、，對鍋爐的燃燒影響很 大。二次風量過大，將造成爐膛溫度降低，蒸汽溫度升高，并使鍋爐排 煙熱損失增加，鍋爐效率降低。二次風量過小，將使煤粉燃燒大量缺氧，使化學和機械未完全燃燒 熱損失增加，嚴重時造成滅火等事故。二次風的配備需要經(jīng)過燃燒調整比較來確定，它是保證鍋爐爐膛內 良好的空氣動力場和燃燒的穩(wěn)定性、保證鍋爐安全經(jīng)濟運行的基礎。因 此，二次風速一般要大于一次風速，才能使空氣與煤粉充分混合，使煤 粉完全燃燒。但也不能過大，否則會造成二次風迅速吸引一次風，使風 粉混合提前，影響著火。5.燃燒調整上面介紹了燃燒原理及燃燒設備，并分析了影響燃燒的兒 個主要因素，在此基礎上，介紹一下燃燒調整的基本方法。燃

17、料量與風量的調節(jié)（1）燃煤量的調節(jié)燃煤量的調節(jié)方式與鍋爐負荷變化的幅度有關。當鍋 爐負荷變化不多時，一般調節(jié)給煤機的轉速，從而改變進入一次風管和 噴燃器的煤粉量。當鍋爐負荷變化較大時，可以改變投、停噴燃潛的個 數(shù)，以大幅度地改變燃料量。（2）風量的調節(jié)鍋爐負荷變化時，送入爐內的風量必須與送入爐內的燃 料量相適應，同時也必須對引風量進行相應的調節(jié)。送風調節(jié)進入爐膛的空氣主要是有組織的一、二次風，其次是少量 的漏風。運行中應盡可能保持爐內最佳過量空氣系數(shù)，以獲得較高的鍋爐熱 效率。鍋爐控制盤上裝有氧量表，運行人員可根據(jù)此表的指示值來控制 爐內空氣量?？紤]到測點裝設的可靠性，氧量表的取樣裝設在省煤器

18、的煙道內， 因此，用02表監(jiān)視鍋爐送風量多少時，必須考慮漏風的影響。在滿負荷 范圍內，02量保持在左右，低負荷保持高限氧值，高負荷保持低限氧 值。風量的具體調節(jié)方法，就總風量的調節(jié)來說，是通過調節(jié)送風機動 葉開度來實現(xiàn)的。有時，還需要借助改變二次風擋板的開度來調節(jié)。如調整火焰中心位路時，開大上排二次風擋板，關小中、下層二次 風來實現(xiàn)。正常情況下，兩臺風機都運行，需要調節(jié)送風量時，一般應同時改 變兩臺送風機動葉的開度，使煙道兩側的煙氣流動工況均勻。運行中，當鍋爐負荷變化時，燃料量和送風量均需要做相應的調 節(jié)。負荷增加，先增加送風量，后增加燃料量。如果先增加燃料量，而 后增加送風量，則將造成不完全

19、燃燒。爐膛負壓控制由于爐膛內高溫煙氣產生自拔風力的作用，使爐內不 同高度處的煙氣壓不一樣，從爐底到爐頂，煙氣壓力是逐漸增高的；另 外由于煙氣離開爐膛時沿煙道克服流動阻力的結果，使煙氣壓力又逐漸 降低下來，直到最終由引風機提高壓頭后，才從煙囪排出。這樣，使整 個鍋爐爐膛和煙道內的煙氣壓力都呈負壓狀態(tài)，其中以爐膛頂部的煙氣 負壓最小。所以把爐膛負壓表的風壓測點裝在爐膛靠近爐出口處。只要 爐膛頂部的煙氣保持著合適的負壓值，則其它部位也處于負壓狀態(tài)。即使爐墻有不嚴密之處，也無煙氣外泄之慮。爐內壓力變正時，火 焰以及飛灰會向外冒，不僅惡化工作條件，還可能危及人身和設備的安 全。同時，爐膛負壓也不要太大，

20、這樣漏風就小些。在單位時間內，從爐膛排出的煙氣量等于燃料燃燒產生的煙氣量 時，爐膛負壓就保持不變，否則就要發(fā)生變化。在未加引風量前，先增 加送風量，就會使爐膛出現(xiàn)正壓。當鍋爐負荷改變而燃料量和風量發(fā)生改變時，隨著煙氣流速的改 變，各部負壓也相應改變。鍋爐負荷增加，各部分的負壓也相應增大； 反之，則各部分負壓相應減小。爐膛負壓是很重要的分析表計。爐內燃燒工況一旦發(fā)生變化，必將 迅速引起爐膛壓力相應發(fā)生改變。當鍋爐的燃燒系統(tǒng)有故障或異常情況 發(fā)生時，最先反映的就是爐膛負壓發(fā)生變化。如水冷壁泄漏、過熱器泄 漏、鍋爐發(fā)生滅火從表盤上首先反映的現(xiàn)象就是爐膛負壓的變化，而后 才是汽包水位、蒸汽流量的變化。當鍋爐負荷發(fā)生改變而需進行風量調 節(jié)時，為了避免爐膛出現(xiàn)正壓現(xiàn)象和缺風現(xiàn)象，原則上在負荷增加時應 先增加引風，而后增加送風量和燃料量；負荷減少時，應先減少燃料和 送風量，而后再減少引風量。噴燃港的運行四角布路的直流噴燃器，由于其燃燒方式是靠四股氣 流組織的，所以一、二次風量及風速的選擇，是決定爐膛良好的空氣動 力工況的基本條件。因此必須注意對四股氣流的調節(jié)與配合，任何不適 當?shù)囊?、二次風配比，都會破壞氣流的正?；旌吓c擾動，從而造成燃