種創(chuàng)新的煤粉燃燒理念-煤粉預(yù)熱燃燒課件

05十一月2022種創(chuàng)新的煤粉燃燒理念—煤粉預(yù)熱燃燒02十一月2022種創(chuàng)新的煤粉燃燒理念—煤粉預(yù)熱燃燒1前言目前我國(guó)發(fā)電企業(yè)出現(xiàn)了前所未有的困難，發(fā)電量下降、煤價(jià)高、煤質(zhì)下降且煤質(zhì)多變，給電廠鍋爐安全優(yōu)化運(yùn)行帶來(lái)了新的困難；面對(duì)這樣的挑戰(zhàn)，擺在我們面前的問題是：我們應(yīng)該采取怎樣的技術(shù)措施，來(lái)保證安全、高效生產(chǎn)？這是當(dāng)前值得討論的重要議題。11/5/20222前言目前我國(guó)發(fā)電企業(yè)出現(xiàn)了前所未有的困難，發(fā)電量下降、煤價(jià)高煤質(zhì)問題給鍋爐燃燒帶來(lái)的主要困難著火和穩(wěn)定燃燒困難；

煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變時(shí)，由于燃煤的燃燒特性存在很大差異，使電廠正在使用中的燃燒器很難適應(yīng)，給安全運(yùn)行帶來(lái)了很大的困難,增大了穩(wěn)燃用油耗。低負(fù)荷困難；爐膛溫度低時(shí)，穩(wěn)定燃燒更為困難，極易發(fā)生滅火必需投油助燃，增加了油耗。爐膛易結(jié)焦；為保證穩(wěn)定燃燒，有些措施常會(huì)引發(fā)結(jié)焦，影響安全運(yùn)行；低揮發(fā)份煤火焰行程長(zhǎng)，易結(jié)焦。NOx排放高。

低揮發(fā)份煤NOx產(chǎn)生量大，不易控制。11/5/20223煤質(zhì)問題給鍋爐燃燒帶來(lái)的主要困難著火和穩(wěn)定燃燒困難；11/2

煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變帶來(lái)的問題是多方面的，既有燃燒問題，也有制粉、除灰除渣等等問題。因此需要各個(gè)方面的部門通力合作，分頭研究解決辦法，分別采取應(yīng)對(duì)措施。

其中燃燒問題很重要，因此就這個(gè)問題介紹一下我們長(zhǎng)期以來(lái)的實(shí)踐情況和一些有限的心得體會(huì),供大家參考。

11/5/20224

煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變帶來(lái)的問題是多方面的，既有燃燒問燃燒的基本要素燃燒的三要素，（對(duì)鍋爐而言）：1，燃料——（煤粉）；2，氧氣——（空氣）；3，溫度。其中溫度是最為關(guān)鍵的因素。

11/5/20225燃燒的基本要素燃燒的三要素，（對(duì)鍋爐而言）：11/2/202燃燒三要素的合理組織

三要素必須進(jìn)行合理的組織才能良好的燃燒。

①“風(fēng)/煤”比例：

應(yīng)根據(jù)不同的煤種，組織相應(yīng)的最佳“風(fēng)/煤”比例（重量），以保證良好的著火燃燒性能。

難點(diǎn)在于：煤質(zhì)變化時(shí)，燃燒器如何隨機(jī)改變最佳“風(fēng)/煤”比例？②風(fēng)煤混合物的溫度：根據(jù)不同的煤質(zhì)怎樣才能創(chuàng)造合適的風(fēng)煤混合物溫度，使得燃料能夠快速、順利的穩(wěn)定著火和燃燒。

難點(diǎn)在于：鍋爐的熱風(fēng)溫度已定，風(fēng)粉混合物溫度不能改變。如何在煤種無(wú)規(guī)律的變化時(shí)，及時(shí)改變風(fēng)煤混合物的溫度來(lái)保證及時(shí)著火和穩(wěn)定燃燒？③所有措施必須兼顧到環(huán)保指標(biāo)NOx排放的要求。而控制NOx必須欠氧燃燒，但氧氣濃度低會(huì)造成熄火。處理不好還會(huì)引起高溫腐蝕。

難點(diǎn)在于：煤質(zhì)變化時(shí)怎樣控制NOx的生成？

11/5/20226燃燒三要素的合理組織三要素必須進(jìn)行合理的11/5/2022711/2/20227低氧燃燒在煤粉著火階段有利于控制NOx的生成，但低氧可能導(dǎo)致火焰不穩(wěn)定。欠氧燃燒控制NOx生成11/5/20228低氧燃燒在煤粉著火階段有利于控制NOx的生成，但低氧可能解決煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變問題的一種可靠手段

——應(yīng)用煤粉預(yù)熱燃燒器

針對(duì)煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變的問題，我們是應(yīng)用了一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)——“煤粉預(yù)熱燃燒器”，獲得了很好的效果。即，運(yùn)用了這項(xiàng)技術(shù)的三個(gè)突出特點(diǎn)：①著火、穩(wěn)燃性能特別強(qiáng)；②煤種適應(yīng)范圍特別寬；③控制NOx能力很強(qiáng)。

來(lái)適應(yīng)煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變的問題我們首先從保證任何煤種（從無(wú)煙煤到劣質(zhì)煙煤）的快速著火和穩(wěn)定燃燒著手，再靈活運(yùn)用一些輔助措施來(lái)解決相關(guān)的問題。11/5/20229解決煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變問題的一種可靠手段

——應(yīng)用煤粉預(yù)熱燃燒

煤粉濃縮預(yù)熱低NOx燃燒器

PulverizedCoalRichandPreheatingLowNOxBurner

(簡(jiǎn)稱PRP燃燒器)

11/5/202210煤粉濃縮預(yù)熱低NOx燃燒器

PRP燃燒器原理示意圖負(fù)壓區(qū)控制風(fēng)補(bǔ)氣門（自動(dòng)控制）強(qiáng)烈換熱卷吸高溫?zé)煔鉂饪s后的煤粉溫度傳感器預(yù)熱室噴口11/5/202211PRP燃燒器原理示意圖負(fù)壓區(qū)控制風(fēng)補(bǔ)氣門強(qiáng)烈換熱卷吸高溫?zé)煔?1/5/20221211/2/202212預(yù)熱效果實(shí)測(cè)曲線圖

一

PRP燃燒器與常規(guī)燃燒器的火炬溫度比較

一次風(fēng)粉混合物在預(yù)熱室中的升溫過程和在噴口外著火后的火炬溫度分布11/5/202213預(yù)熱效果實(shí)測(cè)曲線圖一

PRP燃燒器與常規(guī)燃燒預(yù)熱效果（圖一的分析）

PRP燃燒器預(yù)熱室內(nèi)一次風(fēng)粉的升溫速率的量級(jí)是104℃/s

(溫升速率≥104℃/s就達(dá)到了煤的快速裂解條件）

PRP燃燒器－藍(lán)，紫和黃色曲線；常規(guī)低NOx燃燒器－綠色曲線

以右圖黃線工況為例:一次風(fēng)粉混合物從進(jìn)入預(yù)熱室時(shí)的90℃升溫至燃燒器出口處時(shí)已達(dá)1160℃,即在0.6米的距離內(nèi)升溫1070℃。一次風(fēng)粉混合物的流速為20m/s,通過預(yù)熱室的時(shí)間只有0.03秒。故其在預(yù)熱室內(nèi)的每秒升溫速率是26000℃/s。（2.6×104℃/s

）所以，PRP燃燒器預(yù)熱室對(duì)一次風(fēng)/煤粉混合物起著快速加熱，升溫，熱解的作用，因此能夠保證煤粉在噴口外穩(wěn)定著火燃燒。燃燒器噴口位置火焰溫度（℃）測(cè)量點(diǎn)位（mm）11/5/202214預(yù)熱效果（圖一的分析）

PRP燃燒器預(yù)熱室預(yù)熱效果實(shí)測(cè)曲線圖

二

PRP燃燒器與常規(guī)燃燒器的火炬溫度比較PRP燃燒器和常規(guī)低NOx燃燒器在噴口外的火焰溫度分布測(cè)量值的比較11/5/202215預(yù)熱效果實(shí)測(cè)曲線圖二

PRP燃燒器與常規(guī)燃預(yù)熱效果實(shí)測(cè)曲線圖

三

爐膛出口處PRP燃燒器、常規(guī)低NOx燃燒器的

NOx排放值比較(無(wú)煙煤)鍋爐負(fù)荷，％PRP燃燒器常規(guī)低NOx燃燒器NOxppm

100%負(fù)荷時(shí)PRP的NOx排放值比DF降低了37.5%11/5/202216預(yù)熱效果實(shí)測(cè)曲線圖三

爐膛出口處PRP燃燒預(yù)熱措施的效果經(jīng)過專門的工業(yè)測(cè)試證明：在煤粉穿行預(yù)熱室的（～0.03秒）短暫時(shí)間內(nèi)，可將進(jìn)口時(shí)只有90℃的一次風(fēng)粉到達(dá)出口時(shí)迅速升溫到1100℃以上；能使很難著火的煤種（如：鴻基煤、石油焦、加福無(wú)煙煤）保證在噴口外～300mm處及時(shí)著火、連續(xù)燃燒。因此其著火、穩(wěn)燃性能出眾；著火后的火炬溫度比常規(guī)火炬的溫度高出＞400℃。因此相對(duì)的加快了燃燒速度，提高了燃燒效率。同時(shí)，火炬特別穩(wěn)定，燃燒無(wú)煙煤可以無(wú)需衛(wèi)燃帶保護(hù)。煤粉快速升溫（溫升速率高達(dá)26000℃/s）促使揮發(fā)分快速裂解，有利于煤中的燃料氮大量轉(zhuǎn)化為揮發(fā)分氮，這為降低NOx排放創(chuàng)造了極為有利的條件，所以它確實(shí)是低NOx燃燒器。11/5/202217預(yù)熱措施的效果經(jīng)過專門的工業(yè)測(cè)試證明：在煤粉穿行預(yù)熱室的（～低氧燃燒在煤粉著火階段有利于控制NOx的生成，但低氧可能導(dǎo)致火焰不穩(wěn)定甚至熄火。高溫預(yù)熱可擴(kuò)大低氧穩(wěn)定燃燒的范圍。當(dāng)溫度＞800oC時(shí)，氧的濃度即使低到3－5％，火焰也是穩(wěn)定的。這就為降低NOx創(chuàng)造了極其有利的條件。高溫預(yù)熱燃燒為

低氧控制NOx創(chuàng)造了條件11/5/202218低氧燃燒在煤粉著火階段有利于控制高溫預(yù)熱燃燒為

低氧控制NO煤粉預(yù)熱燃燒器可根據(jù)煤種

自動(dòng)控制預(yù)熱程度和調(diào)整A/C比值可根據(jù)煤質(zhì)、煤種的改變，通過：①調(diào)節(jié)預(yù)熱室的負(fù)壓來(lái)控制卷吸熱煙氣的數(shù)量，自動(dòng)、動(dòng)態(tài)的控制預(yù)熱度；②自動(dòng)、動(dòng)態(tài)的改變一次風(fēng)粉的A/C比值。兩項(xiàng)措施的合成效果，可保證煤粉（包括石油焦、鴻基煤、加福煤）在噴口外一定的距離（～0.3米）開始著火；自動(dòng)控制可以保證預(yù)熱室內(nèi)不出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象，因此噴口是安全的，使用壽命長(zhǎng)；保證了各種煤質(zhì)的著火和穩(wěn)燃性能，因此可以單獨(dú)一層燃燒器運(yùn)行，故可擴(kuò)大低負(fù)荷調(diào)峰幅度。11/5/202219煤粉預(yù)熱燃燒器可根據(jù)煤種

自動(dòng)控制預(yù)熱程度和調(diào)整A/C比值可煤粉預(yù)熱燃燒器煤種適應(yīng)范圍很寬由于具有出色的穩(wěn)燃性能、保證一定的著火距離，自動(dòng)適應(yīng)不同性質(zhì)的煤種，所以該燃燒器的煤種適應(yīng)范圍很寬，故可以用同一燃燒器燃燒多種煤種。（迄今為止還沒有同樣性能的燃燒器）煤種變換過程中，自動(dòng)控制系統(tǒng)可以輕松、自然地維持正常燃燒。因此可以顯著地減少運(yùn)行人員的運(yùn)行操作困難和減輕精神壓力，也大幅度減少了助燃用油；有了良好的穩(wěn)燃效果，可以擴(kuò)大低負(fù)荷無(wú)油穩(wěn)燃的調(diào)峰幅度。一般都可以在額定負(fù)荷的40%時(shí)平穩(wěn)運(yùn)行。11/5/202220煤粉預(yù)熱燃燒器煤種適應(yīng)范圍很寬由于具有出色的穩(wěn)燃性能、保證一PRP燃燒器使用過的煤種煤種Vdaf%Had%Kcal/kg極低揮發(fā)分無(wú)煙煤1.03~1.561.03~1.565190~5563一般無(wú)煙煤

7.36~11.27

2.164690~5057?越南鴻基無(wú)煙煤7.89（旋）

2.446579?美國(guó)石油焦11.68（旋）

3.648487貧煤14.39~19.80

3.23~3.575332~6102劣煙煤17.80~23.40

2.432900~4029煙/貧混煤17.22/5168低揮發(fā)分煙煤21.69/4923混煙煤36.25/4906高揮發(fā)份煙煤42.564.73558611/5/202221PRP燃燒器使用過的煤種煤種Vdaf%Had%K“常規(guī)燃燒技術(shù)”在燃燒低揮發(fā)分煤種時(shí)

通常采取的措施（1）一次風(fēng)集中布置；（2）增設(shè)衛(wèi)燃帶；（3）加大假想切園直徑，等措施；（4）跨煤種摻混燃燒。這幾項(xiàng)措施都是從促進(jìn)低揮發(fā)分煤的著火、穩(wěn)燃出發(fā)的，但是都存在著一定的負(fù)面影響。11/5/202222“常規(guī)燃燒技術(shù)”在燃燒低揮發(fā)分煤種時(shí)

通常采取的措施（1（1）一次風(fēng)集中布置的副作用：

一次風(fēng)集中布置，其目的是：推遲著火后的一次風(fēng)粉與二次風(fēng)相遇的時(shí)間，保證煤粉穩(wěn)定燃燒。

這顯然對(duì)提高燃燒速度不利，會(huì)造成火炬行程更為延長(zhǎng)，使得火焰中心上升。

由此帶來(lái)的副作用有：1，升高了爐膛出口溫度，可能造成過熱器超溫、減溫水超量使用。2，爐膛出口溫度升高，有可能引發(fā)爐膛高位結(jié)渣，對(duì)安全運(yùn)行構(gòu)成威脅；3，會(huì)造成飛灰可燃物增大、排煙溫度升高，影響鍋爐效率。11/5/202223（1）一次風(fēng)集中布置的副作用：（2）設(shè)置衛(wèi)燃帶的副作用

設(shè)置衛(wèi)燃帶的目的是，保持燃燒區(qū)域有較高的溫度，以滿足低揮發(fā)分煤著火溫度高的需求，使之能夠順利著火。但是，衛(wèi)燃帶也有其副作用：1，衛(wèi)燃帶往往是引發(fā)嚴(yán)重結(jié)焦的原因；2，有了衛(wèi)燃帶，爐溫高對(duì)降低NOx不利；3，煤種發(fā)生變化時(shí)容易出問題。11/5/202224（2）設(shè)置衛(wèi)燃帶的副作用設(shè)置衛(wèi)燃帶的目的是，保持燃燒（3）加大假想切園直徑的副作用

假想切園直徑大，有利于更多的卷吸上游火焰，可對(duì)本角一次風(fēng)粉提供更多的著火熱，保證煤粉及時(shí)著火；切園大煙氣在爐膛內(nèi)流動(dòng)的廻轉(zhuǎn)空間大，爐膛充滿度好，煙氣行程長(zhǎng)，增加了煤粉的停留時(shí)間有利于降低飛灰可燃物。但是，切園大有可能引起火焰掃墻，造成水冷壁衛(wèi)燃帶結(jié)渣；有些煤種不一定需要大切園；而切園一旦做好便不能改動(dòng)，在煤質(zhì)變化時(shí)會(huì)帶來(lái)問題。11/5/202225（3）加大假想切園直徑的副作用假想切園直徑大，（4）跨煤種摻混燃燒的副作用

采用跨煤種摻混燃燒，是將高揮發(fā)份煤種和低揮發(fā)份煤種以一定的重量比例預(yù)先進(jìn)行摻混，組成混煤來(lái)燃燒。表面上看可使燃煤的平均揮發(fā)分得到提高，可以改善燃燒狀況。但是，實(shí)際情況并非如此。因?yàn)檫@種辦法并不能改變混煤中不同煤種各自的燃燒屬性。固然其中的高輝發(fā)分煤容易著火燃燒，有了它的燃燒釋熱可以加熱低揮發(fā)分煤，似乎有利于低揮發(fā)分煤的著火、“改善”了整體的燃燒。其實(shí)不然，這種混燒的結(jié)果，會(huì)發(fā)生搶風(fēng)現(xiàn)象。高揮發(fā)分煤一旦著火后會(huì)急劇爭(zhēng)奪氧氣，發(fā)展它自身的燃燒。此時(shí)，低揮發(fā)分煤雖然溫度得到了提升，但卻因?yàn)樗幕瘜W(xué)活性差，爭(zhēng)奪氧氣的能力不及高揮發(fā)分煤種，由于缺氧，因而并不能正常燃燒。因此，低揮發(fā)分煤的燃燒將更為滯后，因此解決不了低揮發(fā)分煤火炬行程長(zhǎng)、燃燒不完全的弊病。

11/5/202226（4）跨煤種摻混燃燒的副作用采用跨煤種摻混燃燒采用煤粉預(yù)熱燃燒器后，

可以不必顧慮著火、穩(wěn)燃的困難采用煤粉預(yù)熱燃燒器后，著火穩(wěn)燃有了充分的保證，我們實(shí)行了以下幾項(xiàng)更為有利的措施：11/5/202227采用煤粉預(yù)熱燃燒器后，

可以不必顧慮著火、穩(wěn)燃的困難1，一次風(fēng)口與二次風(fēng)口實(shí)行間隔布置

（燃燒低質(zhì)煤時(shí)如同煙煤燃燒器的做法）目的：（1）及時(shí)為著火后的一次風(fēng)粉補(bǔ)充氧氣，促使快速發(fā)展燃燒；（2）防止產(chǎn)生還原性氣氛，有利于防止結(jié)渣和高溫腐蝕；（3）因?yàn)镻RP燃燒器是低NOx燃燒器，因此二次風(fēng)早些介入不會(huì)對(duì)降低NOx產(chǎn)生矛盾。11/5/2022281，一次風(fēng)口與二次風(fēng)口實(shí)行間隔布置

（燃燒低質(zhì)煤時(shí)如2，適當(dāng)縮小假想切園直徑

PRP燃燒器不需要依賴大的假想切園來(lái)穩(wěn)燃，故

可以采用較小的假想切圓。因此，可避免煙氣掃墻

所引發(fā)的許多問題。對(duì)于防止水冷壁、衛(wèi)燃帶結(jié)渣

很有利。

11/5/2022292，適當(dāng)縮小假想切園直徑

PRP燃燒器不需要依賴3，不設(shè)衛(wèi)燃帶

采用PRP燃燒器，因其火炬溫度比常規(guī)技術(shù)的火炬溫度要高出～400℃.所以即使是燃燒無(wú)煙煤也可以不設(shè)衛(wèi)燃帶。

所以我們?cè)谠瓉?lái)燃燒煙煤的鍋爐改造成燒無(wú)煙煤時(shí)，不加設(shè)衛(wèi)燃帶；

在改造原來(lái)燃燒無(wú)煙煤的燃燒器時(shí)，要把原有的衛(wèi)燃帶打掉。11/5/2022303，不設(shè)衛(wèi)燃帶

采用PRP燃燒器，因其火炬溫度比常4，采用“水平擺動(dòng)式二次風(fēng)噴口”這種二次風(fēng)口可以在運(yùn)行中根據(jù)需要，調(diào)整二次風(fēng)口的角度。改變一次風(fēng)運(yùn)動(dòng)軌跡，使得熱態(tài)情況下可以適當(dāng)調(diào)整切園大小。

實(shí)踐證明：該措施可以在運(yùn)行中逐層消除火焰偏斜、糾正動(dòng)力切園過大、過小、不對(duì)稱等問題。

由此，對(duì)于防止水冷壁結(jié)渣、降低飛灰可燃物、控制爐膛出口溫度等，都有良好的作用。11/5/2022314，采用“水平擺動(dòng)式二次風(fēng)噴口”這種二次風(fēng)口5，對(duì)三次風(fēng)也采用預(yù)熱措施三次風(fēng)含粉量達(dá)15%左右，煤粉細(xì)，風(fēng)量大（煤粉濃度很低）、溫度低、水分高而燃燒困難。尤其是其噴口位置高，離爐膛出口較近，若燃燒不好細(xì)煤粉會(huì)直接從爐膛出口逃逸，對(duì)降低飛灰可燃物很不利。

采用預(yù)熱措施后，可使三次風(fēng)從噴口噴出時(shí)溫度達(dá)到900℃以上，獲得了良好的燃燒條件，可以有效的降低飛灰可燃物。如：

一般燃燒無(wú)煙煤的鍋爐飛灰可燃物≤4%。11/5/2022325，對(duì)三次風(fēng)也采用預(yù)熱措施三次風(fēng)含粉量采用以上幾條措施的積極效果采用這些措施后：煤種適應(yīng)性明顯改善，尤其對(duì)煤種無(wú)規(guī)律變化的適應(yīng)性大大提高；燃燒效率得到了提高；節(jié)約了低負(fù)荷穩(wěn)燃和鍋爐啟動(dòng)用油；過熱器超溫現(xiàn)象得到了糾正、減溫水用量明顯降低或恢復(fù)到了設(shè)計(jì)值；結(jié)焦問題得到了解決，垮渣熄火問題得到徹底解決；我們已將這些設(shè)計(jì)思想應(yīng)用到了新項(xiàng)目設(shè)計(jì)中。11/5/202233采用以上幾條措施的積極效果采用這些措施后：11/2/2022對(duì)于劣質(zhì)煙煤

劣質(zhì)煙煤因其可燃質(zhì)含量少而發(fā)熱量低，但其揮發(fā)分不一定低，有時(shí)和煙煤差不多。然而，由于其灰分高會(huì)阻礙揮發(fā)分的析出，因此是很難燃燒的煤種。我們應(yīng)用PRP燃燒器可以快速預(yù)熱、升高煤粉噴出時(shí)的溫度，有效的改變其著火燃燒性能。因此即使是其熱值低于3000大卡/公斤，照樣能夠很好的著火燃燒，平穩(wěn)運(yùn)行。而且可以不用助燃油維持40%的低負(fù)荷運(yùn)行。11/5/202234對(duì)于劣質(zhì)煙煤劣質(zhì)煙煤因其可燃質(zhì)含量少而發(fā)熱量低PRP燃燒器的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)

改造的鍋爐一覽表鍋爐容量MWe鍋爐單爐蒸發(fā)量t/h鍋爐臺(tái)數(shù)臺(tái)燃燒的煤種和改造的鍋爐臺(tái)數(shù)33014502無(wú)煙煤[注]新設(shè)計(jì)鍋爐30010252無(wú)煙煤[注]新設(shè)計(jì)鍋爐20067021貧煤3，劣煙煤5，煙煤9，無(wú)煙煤41254205劣煙4，無(wú)煙煤11004101福建加福無(wú)煙煤653002無(wú)煙煤502205煙煤1（液渣爐），煙煤（直吹）1無(wú)煙煤2≤1590756514福建無(wú)煙煤4，貴州無(wú)煙煤1，貧煤5，遼寧當(dāng)?shù)鼗烀?11/5/202235PRP燃燒器的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)

改造的鍋爐一覽表鍋爐容量MWe鍋爐PRP燃燒器適用的煤粉系統(tǒng)煤粉系統(tǒng)磨煤機(jī)輸送煤粉的方式中間儲(chǔ)倉(cāng)式鋼球磨煤機(jī)A,熱風(fēng)送粉；B,乏氣送粉直吹式（1）中速磨E型磨；MPS磨（2）風(fēng)扇磨11/5/202236PRP燃燒器適用的煤粉系統(tǒng)煤粉系統(tǒng)磨煤機(jī)輸送煤粉的方式中間儲(chǔ)例1，

華電清鎮(zhèn)電廠四角燃燒鍋爐

由原來(lái)燒煙煤改燒無(wú)煙煤時(shí)

采取的措施不用衛(wèi)燃帶；采用一、二次風(fēng)間隔布置；三次風(fēng)也采用預(yù)熱結(jié)構(gòu)。11/5/202237例1，

華電清鎮(zhèn)電廠四角燃燒鍋爐

由原來(lái)燒煙煤改燒無(wú)煙煤時(shí)PRP燃燒器在華電貴州清鎮(zhèn)電廠的經(jīng)驗(yàn)該廠總裝機(jī)容量為530MWe,裝有有2臺(tái)65MWe和2臺(tái)200MWe切向燃燒煤粉鍋爐。

這四臺(tái)鍋爐原來(lái)均按照燃燒煙煤(Vdaf=25%)設(shè)計(jì)的。2004年起，該電廠周邊地區(qū)煙煤資源枯竭，鍋爐只能燃用混煤、貧煤，甚至無(wú)煙煤，其實(shí)際入爐燃煤的平均揮發(fā)分Vdaf為8-13％。因?yàn)檫\(yùn)行煤種和鍋爐設(shè)計(jì)煤種差別很大，原有燃燒器不能適應(yīng)煤種變化，引起鍋爐燃燒不穩(wěn)定，經(jīng)常投油助燃，頻繁滅火。嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。最后該電廠在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上經(jīng)過反復(fù)比較論證，決定采用PRP燃燒器對(duì)該廠的4臺(tái)鍋爐的所有燃燒器系統(tǒng)進(jìn)行改造，從2005年6月至2006年2月，完成了全部4臺(tái)鍋爐的改造。改造后的運(yùn)行實(shí)踐表明，在原按煙煤設(shè)計(jì)的鍋爐爐膛、沒有衛(wèi)燃帶的情況下燃燒無(wú)煙煤和貧煤的混煤、Vdaf≮6%的無(wú)煙煤時(shí)，鍋爐達(dá)到了穩(wěn)定燃燒，不需投油助燃。11/5/202238PRP燃燒器在華電貴州清鎮(zhèn)電廠的經(jīng)驗(yàn)該廠總裝機(jī)容量為530M清鎮(zhèn)發(fā)電公司四臺(tái)鍋爐的設(shè)計(jì)煤種（水城煙煤）的煤質(zhì)參數(shù)

項(xiàng)目C％H％O％N％S％A％M％V％LHVkJ/kg設(shè)計(jì)煤種46.402.833.670.981.6134.0110.52518158（4337）考核煤種44.052.413.610.861.8735.2122516928（4043）11/5/202239清鎮(zhèn)發(fā)電公司四臺(tái)鍋爐的設(shè)計(jì)煤種（水城煙煤）的煤質(zhì)參數(shù)項(xiàng)目C清鎮(zhèn)發(fā)電公司實(shí)際燃用的

各種煤種的煤質(zhì)參數(shù)燃用煤種水分％灰分％揮發(fā)分％低位熱值MJ/kg固定碳％MtMadAadAdAarVdafVad混煤4.620.8430.0130.2628.8616.3610.8822.565（5383）57貧煤5.640.9332.6632.9731.1121.4813.5921.046（5027）51.14無(wú)煙煤4.610.7726.3426.5425.3211.99最低＞6%8.424.163（5771）64.1511/5/202240清鎮(zhèn)發(fā)電公司實(shí)際燃用的

各種煤種的煤質(zhì)參數(shù)水分灰分揮發(fā)分低位

清鎮(zhèn)電廠5、6號(hào)爐（265MWe）采用

PRP燃燒器改造前、后性能對(duì)比一覽表

時(shí)間最低穩(wěn)燃負(fù)荷平均飛灰含碳量熄火次數(shù)月均耗油量05年1至8月（改造前）52MWe(80%MCR)15%62次54噸05年9月至06年9月（改造后）25MWe(38%MCR)8%0次15噸后將三次風(fēng)改造成預(yù)熱結(jié)構(gòu)，飛灰含碳量降低到≈4%。11/5/202241清鎮(zhèn)電廠5、6號(hào)爐（265MWe）采用

PRP燃燒器改造清鎮(zhèn)電廠7、8號(hào)爐（2200MWe）采用

PRP燃燒器改造前、后性能對(duì)比一覽表

時(shí)間最低穩(wěn)燃負(fù)荷平均飛灰含碳量熄火次數(shù)月均耗油量05年1至8月（改造前）180MWe(90%MCR)20%12次69噸05年9月至06年9月（改造后）80MWe(40%MCR10％0次18噸后對(duì)三次風(fēng)改造成預(yù)熱室結(jié)構(gòu)，飛灰含碳量下降到≈4%11/5/202242清鎮(zhèn)電廠7、8號(hào)爐（2200MWe）采用

PRP燃燒器改造例2，國(guó)電太原第一熱電廠＃15爐的改造太原第一熱電廠＃15爐50MW機(jī)組,是四川鍋爐廠生產(chǎn)的CG-220/9.81-M14型的第一臺(tái)鍋爐。設(shè)計(jì)煤種為貧煤，中儲(chǔ)式、熱風(fēng)送粉、四角燃燒、假想切園Ф800，敷設(shè)了34.56m2的衛(wèi)燃帶，采用水封式的撈渣機(jī)除渣。燃燒器設(shè)計(jì)上采?。阂淮物L(fēng)集中布置；一次風(fēng)上面的兩層二次風(fēng)下傾0～15°；三次風(fēng)也是下傾0～15°。

從2001年投產(chǎn)以來(lái)，因設(shè)計(jì)問題和輔機(jī)質(zhì)量問題的干擾，燃燒穩(wěn)定性一直很差，不敢給二次風(fēng)，爐膛負(fù)壓波動(dòng)大，噴煙噴火環(huán)境很差，助燃油耗很高；爐膛嚴(yán)重結(jié)焦，年平均垮焦滅火事故近20次。飛灰可燃物高達(dá)18%，鍋爐效率很低。近幾年又因煤質(zhì)沒有保證，經(jīng)常要燃燒無(wú)煙煤，問題更為嚴(yán)重。電廠曾經(jīng)計(jì)劃將撈渣機(jī)改成干式的，但因成本太高未能實(shí)施。11/5/202243例2，國(guó)電太原第一熱電廠＃15爐的改造太原第一2008年3月采用了PRP燃燒技術(shù)進(jìn)行改造。改造采用了以下措施：⑴一次風(fēng)間隔布置；⑵縮小假想切園到Ф700；⑶提高二次風(fēng)速度、二次風(fēng)噴口一律取消下傾角并且改成可左右擺動(dòng)式的噴口；⑷三次風(fēng)也取消下傾角、增加預(yù)熱措施；⑸打掉衛(wèi)燃帶，等措施。由此一舉解決了長(zhǎng)期嚴(yán)重結(jié)焦、垮渣熄火的問題。改造后：a，燃用無(wú)煙煤(Vdaf=10.27%)時(shí)燃燒穩(wěn)定，爐膛負(fù)壓平穩(wěn)。

b，爐內(nèi)不再結(jié)焦，因此解決了電廠嚴(yán)重關(guān)切的垮焦滅火問題；c，可單層一次風(fēng)運(yùn)行和上下層一次風(fēng)任意投停，不投油最低負(fù)荷可達(dá)126t/h(因供熱不能再降低負(fù)荷）；d，投運(yùn)已一年多，未再投油助燃，安全性顯著提高，節(jié)油量較大；e，燃燒穩(wěn)定性提高后，爐膛出口含氧量可在3～5%范圍內(nèi)調(diào)整。一改以往不敢送風(fēng)只能維持氧量在3%以下運(yùn)行；f，過熱器減溫水量較改前減少了30～50%，基本恢復(fù)到了設(shè)計(jì)值。11/5/2022442008年3月采用了PRP燃燒技術(shù)進(jìn)行改造。11/2/202PRP能夠單層獨(dú)立穩(wěn)定燃燒

不僅可以在沒有衛(wèi)燃帶、一、二次風(fēng)間隔布置的情況下穩(wěn)定燃燒無(wú)煙煤，而且可以單層運(yùn)行以及調(diào)節(jié)該層燃燒器的功率。

這一點(diǎn)對(duì)于超超臨界大型鍋爐具有重要意義：可以拉開每層一次風(fēng)之間的距離，避免爐膛熱負(fù)荷過于集中。因此可避爐膛內(nèi)局部溫度過高，產(chǎn)生熱力型NOx；對(duì)于超超臨界直流鍋爐的汽、水過渡段具有特殊意

義，它可以很好的配合鍋內(nèi)過程的需要。

11/5/202245PRP能夠單層獨(dú)立穩(wěn)定燃燒不僅可以在沒有衛(wèi)燃帶、一、[例3下吹式]下吹式“W”型火焰鍋爐

燃燒器改造（陽(yáng)城電廠350MWe）陽(yáng)城電廠鍋爐燃燒的主要問題：（1）由于提供給設(shè)計(jì)方FW公司的煤質(zhì)資料出錯(cuò)，導(dǎo)致磨煤機(jī)選型偏小，以致實(shí)際磨煤機(jī)出力不足。為了保證鍋爐出力，只得放寬煤粉細(xì)度，致使燃燒著火困難、飛灰可燃物高達(dá)45％，甚至有時(shí)超過50％；（2）原雙旋風(fēng)子濃淡型燃燒器性能有問題，煤粉自噴口噴出后4米開外仍然不能正常著火，使得上下爐膛燃燒份額失衡，下部爐膛燃燒不充分，上部爐膛燃燒份額過高，導(dǎo)致上下爐膛熱量分配失衡，由此過熱器超溫，減溫水用量很大；燃燒效率低、助燃油耗大；（3）由于著火困難，無(wú)法正常投入二次風(fēng)，否則就有熄火的危險(xiǎn)，因此爐膛出口氧量只有1.05%以下，嚴(yán)重缺氧。被迫高負(fù)荷時(shí)投入油槍來(lái)穩(wěn)燃才敢開大二次風(fēng)門。因此油耗很高，每年達(dá)到萬(wàn)余噸。

11/5/202246[例3下吹式]下吹式“W”型火焰鍋爐

W爐燃燒器改造試驗(yàn)為了驗(yàn)證PRP燃燒器在“W”火焰鍋爐上的使用性能和效果，陽(yáng)城電廠要求在一臺(tái)鍋爐上24組燃燒器中先改造其中的兩組燃燒器做試驗(yàn)，以觀察PRP燃燒器的實(shí)際效果。2007年11月中旬兩組燃燒器改造完畢投產(chǎn)運(yùn)行。

11/5/202247W爐燃燒器改造試驗(yàn)為了驗(yàn)證PRP燃燒器在“W”西安熱工院測(cè)量數(shù)據(jù)改造前的情況11/5/202248西安熱工院11/2/202248西安熱工院測(cè)量數(shù)據(jù)改造前情況11/5/202249西安熱工院11/2/202249同一臺(tái)爐未改造的燃燒器

看火孔溫度11/5/202250同一臺(tái)爐未改造的燃燒器

看火孔溫度11/2/202250采用PRP技術(shù)改造后

燃燒器看火孔處明亮的火焰11/5/202251采用PRP技術(shù)改造后

燃燒器看火孔處明亮的火焰11/2/20下部爐膛出渣口上方的看火孔觀察到的情況11/5/202252下部爐膛出渣口上方的看火孔觀察到的情況11/2/20225結(jié)論

我們采用了PRP燃燒器來(lái)克服燃燒低揮發(fā)分煤、低質(zhì)煤的困難，以及依靠它作為基礎(chǔ)，來(lái)應(yīng)對(duì)容易出現(xiàn)的諸多問題。所有采用的措施，都是實(shí)用、可行、有效的，收到了良好的效果。尤其是，PRP燃燒器可以單獨(dú)一層運(yùn)行，而且可以選擇運(yùn)行某一層或者選擇某幾層搭配運(yùn)行。這些都給鍋爐運(yùn)行帶來(lái)了更多的方便；既擴(kuò)大了調(diào)峰幅度，又在低負(fù)荷時(shí)可以兼顧到過熱蒸汽溫度的要求。

11/5/202253結(jié)論我們采用了PRP燃結(jié)束語(yǔ)煤質(zhì)差總是要影響鍋爐效率和發(fā)電經(jīng)濟(jì)性的，煤質(zhì)多變更會(huì)給運(yùn)行帶來(lái)較多的困難。但是當(dāng)前必須采取有效措施來(lái)應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，因?yàn)楸ＷC發(fā)電生產(chǎn)是當(dāng)務(wù)之急。然而，事物總是有限度的。有了好技術(shù)好措施可以緩解燃燒方面的問題，但也不能一味的降低煤質(zhì)。因?yàn)楝F(xiàn)有的磨煤機(jī)、制粉系統(tǒng)、除灰除渣設(shè)備的出力情況會(huì)起到制約作用；它們的設(shè)備狀況就是控制煤質(zhì)下限的參照物。我們不能拼設(shè)備，太差的煤應(yīng)由流化床鍋爐去使用。11/5/202254結(jié)束語(yǔ)煤質(zhì)差總是要影響鍋爐效率和發(fā)電經(jīng)濟(jì)性的，謝謝！

如有興趣，可參閱《動(dòng)力工程》2008NO.1的有關(guān)文章本次會(huì)議的《論文集》也已收錄本文。

11/5/202255謝謝！

原電力工業(yè)部頒發(fā)的科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)11/5/202256原電力工業(yè)部頒發(fā)的科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)11/2/202256國(guó)家科委頒發(fā)的國(guó)家科技成果證書11/5/202257國(guó)家科委頒發(fā)的國(guó)家科技成果證書11/2/202257原國(guó)家科委頒發(fā)的國(guó)家科技成果完成者證書11/5/202258原國(guó)家科委頒發(fā)的國(guó)家科技成果完成者證書11/2/202258PRP燃燒器試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)燃燒器平臺(tái)11/5/202259PRP燃燒器試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)燃燒器平臺(tái)11/2/202259熱態(tài)燃燒試驗(yàn)爐的測(cè)點(diǎn)位置

燃燒器燃燒器預(yù)熱室和燃燒器出口（熱電偶）爐膛溫度（輻射高溫計(jì)）錄像機(jī)，數(shù)碼相機(jī)11/5/202260熱態(tài)燃燒試驗(yàn)爐的測(cè)點(diǎn)位置燃燒器燃燒器預(yù)熱室和爐膛溫度11/PRP煤粉濃縮預(yù)熱低NOx旋流燃燒器

燃燒石油焦時(shí)的火焰燃燒器出口處即出現(xiàn)明亮的火焰后墻部分清晰透明11/5/202261PRP煤粉濃縮預(yù)熱低NOx旋流燃燒器

燃燒石油焦時(shí)的火焰燃燒(PRP燃燒器)

靠近燃燒器出口處的

石油焦火焰

熱煙氣回流燃燒器出口11/5/202262(PRP燃燒器)

靠近燃燒器出口處的

石油焦火11/5/20226311/2/20226311/5/20226411/2/2022646，主燃燒器上增設(shè)小油槍點(diǎn)火措施1爐墻2預(yù)熱室本體；3小油槍；4油槍套管；5油槍固定座；6油炬中心風(fēng)進(jìn)口；7煤粉進(jìn)口管；11/5/2022656，主燃燒器上增設(shè)小油槍點(diǎn)火措施1爐墻05十一月2022種創(chuàng)新的煤粉燃燒理念—煤粉預(yù)熱燃燒02十一月2022種創(chuàng)新的煤粉燃燒理念—煤粉預(yù)熱燃燒66前言目前我國(guó)發(fā)電企業(yè)出現(xiàn)了前所未有的困難，發(fā)電量下降、煤價(jià)高、煤質(zhì)下降且煤質(zhì)多變，給電廠鍋爐安全優(yōu)化運(yùn)行帶來(lái)了新的困難；面對(duì)這樣的挑戰(zhàn)，擺在我們面前的問題是：我們應(yīng)該采取怎樣的技術(shù)措施，來(lái)保證安全、高效生產(chǎn)？這是當(dāng)前值得討論的重要議題。11/5/202267前言目前我國(guó)發(fā)電企業(yè)出現(xiàn)了前所未有的困難，發(fā)電量下降、煤價(jià)高煤質(zhì)問題給鍋爐燃燒帶來(lái)的主要困難著火和穩(wěn)定燃燒困難；

煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變時(shí)，由于燃煤的燃燒特性存在很大差異，使電廠正在使用中的燃燒器很難適應(yīng)，給安全運(yùn)行帶來(lái)了很大的困難,增大了穩(wěn)燃用油耗。低負(fù)荷困難；爐膛溫度低時(shí)，穩(wěn)定燃燒更為困難，極易發(fā)生滅火必需投油助燃，增加了油耗。爐膛易結(jié)焦；為保證穩(wěn)定燃燒，有些措施常會(huì)引發(fā)結(jié)焦，影響安全運(yùn)行；低揮發(fā)份煤火焰行程長(zhǎng)，易結(jié)焦。NOx排放高。

低揮發(fā)份煤NOx產(chǎn)生量大，不易控制。11/5/202268煤質(zhì)問題給鍋爐燃燒帶來(lái)的主要困難著火和穩(wěn)定燃燒困難；11/2

煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變帶來(lái)的問題是多方面的，既有燃燒問題，也有制粉、除灰除渣等等問題。因此需要各個(gè)方面的部門通力合作，分頭研究解決辦法，分別采取應(yīng)對(duì)措施。

其中燃燒問題很重要，因此就這個(gè)問題介紹一下我們長(zhǎng)期以來(lái)的實(shí)踐情況和一些有限的心得體會(huì),供大家參考。

11/5/202269

煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變帶來(lái)的問題是多方面的，既有燃燒問燃燒的基本要素燃燒的三要素，（對(duì)鍋爐而言）：1，燃料——（煤粉）；2，氧氣——（空氣）；3，溫度。其中溫度是最為關(guān)鍵的因素。

11/5/202270燃燒的基本要素燃燒的三要素，（對(duì)鍋爐而言）：11/2/202燃燒三要素的合理組織

三要素必須進(jìn)行合理的組織才能良好的燃燒。

①“風(fēng)/煤”比例：

應(yīng)根據(jù)不同的煤種，組織相應(yīng)的最佳“風(fēng)/煤”比例（重量），以保證良好的著火燃燒性能。

難點(diǎn)在于：煤質(zhì)變化時(shí)，燃燒器如何隨機(jī)改變最佳“風(fēng)/煤”比例？②風(fēng)煤混合物的溫度：根據(jù)不同的煤質(zhì)怎樣才能創(chuàng)造合適的風(fēng)煤混合物溫度，使得燃料能夠快速、順利的穩(wěn)定著火和燃燒。

難點(diǎn)在于：鍋爐的熱風(fēng)溫度已定，風(fēng)粉混合物溫度不能改變。如何在煤種無(wú)規(guī)律的變化時(shí)，及時(shí)改變風(fēng)煤混合物的溫度來(lái)保證及時(shí)著火和穩(wěn)定燃燒？③所有措施必須兼顧到環(huán)保指標(biāo)NOx排放的要求。而控制NOx必須欠氧燃燒，但氧氣濃度低會(huì)造成熄火。處理不好還會(huì)引起高溫腐蝕。

難點(diǎn)在于：煤質(zhì)變化時(shí)怎樣控制NOx的生成？

11/5/202271燃燒三要素的合理組織三要素必須進(jìn)行合理的11/5/20227211/2/20227低氧燃燒在煤粉著火階段有利于控制NOx的生成，但低氧可能導(dǎo)致火焰不穩(wěn)定。欠氧燃燒控制NOx生成11/5/202273低氧燃燒在煤粉著火階段有利于控制NOx的生成，但低氧可能解決煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變問題的一種可靠手段

——應(yīng)用煤粉預(yù)熱燃燒器

針對(duì)煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變的問題，我們是應(yīng)用了一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)——“煤粉預(yù)熱燃燒器”，獲得了很好的效果。即，運(yùn)用了這項(xiàng)技術(shù)的三個(gè)突出特點(diǎn)：①著火、穩(wěn)燃性能特別強(qiáng)；②煤種適應(yīng)范圍特別寬；③控制NOx能力很強(qiáng)。

來(lái)適應(yīng)煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變的問題我們首先從保證任何煤種（從無(wú)煙煤到劣質(zhì)煙煤）的快速著火和穩(wěn)定燃燒著手，再靈活運(yùn)用一些輔助措施來(lái)解決相關(guān)的問題。11/5/202274解決煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變問題的一種可靠手段

——應(yīng)用煤粉預(yù)熱燃燒

煤粉濃縮預(yù)熱低NOx燃燒器

PulverizedCoalRichandPreheatingLowNOxBurner

(簡(jiǎn)稱PRP燃燒器)

11/5/202275煤粉濃縮預(yù)熱低NOx燃燒器

PRP燃燒器原理示意圖負(fù)壓區(qū)控制風(fēng)補(bǔ)氣門（自動(dòng)控制）強(qiáng)烈換熱卷吸高溫?zé)煔鉂饪s后的煤粉溫度傳感器預(yù)熱室噴口11/5/202276PRP燃燒器原理示意圖負(fù)壓區(qū)控制風(fēng)補(bǔ)氣門強(qiáng)烈換熱卷吸高溫?zé)煔?1/5/20227711/2/202212預(yù)熱效果實(shí)測(cè)曲線圖

一

PRP燃燒器與常規(guī)燃燒器的火炬溫度比較

一次風(fēng)粉混合物在預(yù)熱室中的升溫過程和在噴口外著火后的火炬溫度分布11/5/202278預(yù)熱效果實(shí)測(cè)曲線圖一

PRP燃燒器與常規(guī)燃燒預(yù)熱效果（圖一的分析）

PRP燃燒器預(yù)熱室內(nèi)一次風(fēng)粉的升溫速率的量級(jí)是104℃/s

(溫升速率≥104℃/s就達(dá)到了煤的快速裂解條件）

PRP燃燒器－藍(lán)，紫和黃色曲線；常規(guī)低NOx燃燒器－綠色曲線

以右圖黃線工況為例:一次風(fēng)粉混合物從進(jìn)入預(yù)熱室時(shí)的90℃升溫至燃燒器出口處時(shí)已達(dá)1160℃,即在0.6米的距離內(nèi)升溫1070℃。一次風(fēng)粉混合物的流速為20m/s,通過預(yù)熱室的時(shí)間只有0.03秒。故其在預(yù)熱室內(nèi)的每秒升溫速率是26000℃/s。（2.6×104℃/s

）所以，PRP燃燒器預(yù)熱室對(duì)一次風(fēng)/煤粉混合物起著快速加熱，升溫，熱解的作用，因此能夠保證煤粉在噴口外穩(wěn)定著火燃燒。燃燒器噴口位置火焰溫度（℃）測(cè)量點(diǎn)位（mm）11/5/202279預(yù)熱效果（圖一的分析）

PRP燃燒器預(yù)熱室預(yù)熱效果實(shí)測(cè)曲線圖

二

PRP燃燒器與常規(guī)燃燒器的火炬溫度比較PRP燃燒器和常規(guī)低NOx燃燒器在噴口外的火焰溫度分布測(cè)量值的比較11/5/202280預(yù)熱效果實(shí)測(cè)曲線圖二

PRP燃燒器與常規(guī)燃預(yù)熱效果實(shí)測(cè)曲線圖

三

爐膛出口處PRP燃燒器、常規(guī)低NOx燃燒器的

NOx排放值比較(無(wú)煙煤)鍋爐負(fù)荷，％PRP燃燒器常規(guī)低NOx燃燒器NOxppm

100%負(fù)荷時(shí)PRP的NOx排放值比DF降低了37.5%11/5/202281預(yù)熱效果實(shí)測(cè)曲線圖三

爐膛出口處PRP燃燒預(yù)熱措施的效果經(jīng)過專門的工業(yè)測(cè)試證明：在煤粉穿行預(yù)熱室的（～0.03秒）短暫時(shí)間內(nèi)，可將進(jìn)口時(shí)只有90℃的一次風(fēng)粉到達(dá)出口時(shí)迅速升溫到1100℃以上；能使很難著火的煤種（如：鴻基煤、石油焦、加福無(wú)煙煤）保證在噴口外～300mm處及時(shí)著火、連續(xù)燃燒。因此其著火、穩(wěn)燃性能出眾；著火后的火炬溫度比常規(guī)火炬的溫度高出＞400℃。因此相對(duì)的加快了燃燒速度，提高了燃燒效率。同時(shí)，火炬特別穩(wěn)定，燃燒無(wú)煙煤可以無(wú)需衛(wèi)燃帶保護(hù)。煤粉快速升溫（溫升速率高達(dá)26000℃/s）促使揮發(fā)分快速裂解，有利于煤中的燃料氮大量轉(zhuǎn)化為揮發(fā)分氮，這為降低NOx排放創(chuàng)造了極為有利的條件，所以它確實(shí)是低NOx燃燒器。11/5/202282預(yù)熱措施的效果經(jīng)過專門的工業(yè)測(cè)試證明：在煤粉穿行預(yù)熱室的（～低氧燃燒在煤粉著火階段有利于控制NOx的生成，但低氧可能導(dǎo)致火焰不穩(wěn)定甚至熄火。高溫預(yù)熱可擴(kuò)大低氧穩(wěn)定燃燒的范圍。當(dāng)溫度＞800oC時(shí)，氧的濃度即使低到3－5％，火焰也是穩(wěn)定的。這就為降低NOx創(chuàng)造了極其有利的條件。高溫預(yù)熱燃燒為

低氧控制NOx創(chuàng)造了條件11/5/202283低氧燃燒在煤粉著火階段有利于控制高溫預(yù)熱燃燒為

低氧控制NO煤粉預(yù)熱燃燒器可根據(jù)煤種

自動(dòng)控制預(yù)熱程度和調(diào)整A/C比值可根據(jù)煤質(zhì)、煤種的改變，通過：①調(diào)節(jié)預(yù)熱室的負(fù)壓來(lái)控制卷吸熱煙氣的數(shù)量，自動(dòng)、動(dòng)態(tài)的控制預(yù)熱度；②自動(dòng)、動(dòng)態(tài)的改變一次風(fēng)粉的A/C比值。兩項(xiàng)措施的合成效果，可保證煤粉（包括石油焦、鴻基煤、加福煤）在噴口外一定的距離（～0.3米）開始著火；自動(dòng)控制可以保證預(yù)熱室內(nèi)不出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象，因此噴口是安全的，使用壽命長(zhǎng)；保證了各種煤質(zhì)的著火和穩(wěn)燃性能，因此可以單獨(dú)一層燃燒器運(yùn)行，故可擴(kuò)大低負(fù)荷調(diào)峰幅度。11/5/202284煤粉預(yù)熱燃燒器可根據(jù)煤種

自動(dòng)控制預(yù)熱程度和調(diào)整A/C比值可煤粉預(yù)熱燃燒器煤種適應(yīng)范圍很寬由于具有出色的穩(wěn)燃性能、保證一定的著火距離，自動(dòng)適應(yīng)不同性質(zhì)的煤種，所以該燃燒器的煤種適應(yīng)范圍很寬，故可以用同一燃燒器燃燒多種煤種。（迄今為止還沒有同樣性能的燃燒器）煤種變換過程中，自動(dòng)控制系統(tǒng)可以輕松、自然地維持正常燃燒。因此可以顯著地減少運(yùn)行人員的運(yùn)行操作困難和減輕精神壓力，也大幅度減少了助燃用油；有了良好的穩(wěn)燃效果，可以擴(kuò)大低負(fù)荷無(wú)油穩(wěn)燃的調(diào)峰幅度。一般都可以在額定負(fù)荷的40%時(shí)平穩(wěn)運(yùn)行。11/5/202285煤粉預(yù)熱燃燒器煤種適應(yīng)范圍很寬由于具有出色的穩(wěn)燃性能、保證一PRP燃燒器使用過的煤種煤種Vdaf%Had%Kcal/kg極低揮發(fā)分無(wú)煙煤1.03~1.561.03~1.565190~5563一般無(wú)煙煤

7.36~11.27

2.164690~5057?越南鴻基無(wú)煙煤7.89（旋）

2.446579?美國(guó)石油焦11.68（旋）

3.648487貧煤14.39~19.80

3.23~3.575332~6102劣煙煤17.80~23.40

2.432900~4029煙/貧混煤17.22/5168低揮發(fā)分煙煤21.69/4923混煙煤36.25/4906高揮發(fā)份煙煤42.564.73558611/5/202286PRP燃燒器使用過的煤種煤種Vdaf%Had%K“常規(guī)燃燒技術(shù)”在燃燒低揮發(fā)分煤種時(shí)

通常采取的措施（1）一次風(fēng)集中布置；（2）增設(shè)衛(wèi)燃帶；（3）加大假想切園直徑，等措施；（4）跨煤種摻混燃燒。這幾項(xiàng)措施都是從促進(jìn)低揮發(fā)分煤的著火、穩(wěn)燃出發(fā)的，但是都存在著一定的負(fù)面影響。11/5/202287“常規(guī)燃燒技術(shù)”在燃燒低揮發(fā)分煤種時(shí)

通常采取的措施（1（1）一次風(fēng)集中布置的副作用：

一次風(fēng)集中布置，其目的是：推遲著火后的一次風(fēng)粉與二次風(fēng)相遇的時(shí)間，保證煤粉穩(wěn)定燃燒。

這顯然對(duì)提高燃燒速度不利，會(huì)造成火炬行程更為延長(zhǎng)，使得火焰中心上升。

由此帶來(lái)的副作用有：1，升高了爐膛出口溫度，可能造成過熱器超溫、減溫水超量使用。2，爐膛出口溫度升高，有可能引發(fā)爐膛高位結(jié)渣，對(duì)安全運(yùn)行構(gòu)成威脅；3，會(huì)造成飛灰可燃物增大、排煙溫度升高，影響鍋爐效率。11/5/202288（1）一次風(fēng)集中布置的副作用：（2）設(shè)置衛(wèi)燃帶的副作用

設(shè)置衛(wèi)燃帶的目的是，保持燃燒區(qū)域有較高的溫度，以滿足低揮發(fā)分煤著火溫度高的需求，使之能夠順利著火。但是，衛(wèi)燃帶也有其副作用：1，衛(wèi)燃帶往往是引發(fā)嚴(yán)重結(jié)焦的原因；2，有了衛(wèi)燃帶，爐溫高對(duì)降低NOx不利；3，煤種發(fā)生變化時(shí)容易出問題。11/5/202289（2）設(shè)置衛(wèi)燃帶的副作用設(shè)置衛(wèi)燃帶的目的是，保持燃燒（3）加大假想切園直徑的副作用

假想切園直徑大，有利于更多的卷吸上游火焰，可對(duì)本角一次風(fēng)粉提供更多的著火熱，保證煤粉及時(shí)著火；切園大煙氣在爐膛內(nèi)流動(dòng)的廻轉(zhuǎn)空間大，爐膛充滿度好，煙氣行程長(zhǎng)，增加了煤粉的停留時(shí)間有利于降低飛灰可燃物。但是，切園大有可能引起火焰掃墻，造成水冷壁衛(wèi)燃帶結(jié)渣；有些煤種不一定需要大切園；而切園一旦做好便不能改動(dòng)，在煤質(zhì)變化時(shí)會(huì)帶來(lái)問題。11/5/202290（3）加大假想切園直徑的副作用假想切園直徑大，（4）跨煤種摻混燃燒的副作用

采用跨煤種摻混燃燒，是將高揮發(fā)份煤種和低揮發(fā)份煤種以一定的重量比例預(yù)先進(jìn)行摻混，組成混煤來(lái)燃燒。表面上看可使燃煤的平均揮發(fā)分得到提高，可以改善燃燒狀況。但是，實(shí)際情況并非如此。因?yàn)檫@種辦法并不能改變混煤中不同煤種各自的燃燒屬性。固然其中的高輝發(fā)分煤容易著火燃燒，有了它的燃燒釋熱可以加熱低揮發(fā)分煤，似乎有利于低揮發(fā)分煤的著火、“改善”了整體的燃燒。其實(shí)不然，這種混燒的結(jié)果，會(huì)發(fā)生搶風(fēng)現(xiàn)象。高揮發(fā)分煤一旦著火后會(huì)急劇爭(zhēng)奪氧氣，發(fā)展它自身的燃燒。此時(shí)，低揮發(fā)分煤雖然溫度得到了提升，但卻因?yàn)樗幕瘜W(xué)活性差，爭(zhēng)奪氧氣的能力不及高揮發(fā)分煤種，由于缺氧，因而并不能正常燃燒。因此，低揮發(fā)分煤的燃燒將更為滯后，因此解決不了低揮發(fā)分煤火炬行程長(zhǎng)、燃燒不完全的弊病。

11/5/202291（4）跨煤種摻混燃燒的副作用采用跨煤種摻混燃燒采用煤粉預(yù)熱燃燒器后，

可以不必顧慮著火、穩(wěn)燃的困難采用煤粉預(yù)熱燃燒器后，著火穩(wěn)燃有了充分的保證，我們實(shí)行了以下幾項(xiàng)更為有利的措施：11/5/202292采用煤粉預(yù)熱燃燒器后，

可以不必顧慮著火、穩(wěn)燃的困難1，一次風(fēng)口與二次風(fēng)口實(shí)行間隔布置

（燃燒低質(zhì)煤時(shí)如同煙煤燃燒器的做法）目的：（1）及時(shí)為著火后的一次風(fēng)粉補(bǔ)充氧氣，促使快速發(fā)展燃燒；（2）防止產(chǎn)生還原性氣氛，有利于防止結(jié)渣和高溫腐蝕；（3）因?yàn)镻RP燃燒器是低NOx燃燒器，因此二次風(fēng)早些介入不會(huì)對(duì)降低NOx產(chǎn)生矛盾。11/5/2022931，一次風(fēng)口與二次風(fēng)口實(shí)行間隔布置

（燃燒低質(zhì)煤時(shí)如2，適當(dāng)縮小假想切園直徑

PRP燃燒器不需要依賴大的假想切園來(lái)穩(wěn)燃，故

可以采用較小的假想切圓。因此，可避免煙氣掃墻

所引發(fā)的許多問題。對(duì)于防止水冷壁、衛(wèi)燃帶結(jié)渣

很有利。

11/5/2022942，適當(dāng)縮小假想切園直徑

PRP燃燒器不需要依賴3，不設(shè)衛(wèi)燃帶

采用PRP燃燒器，因其火炬溫度比常規(guī)技術(shù)的火炬溫度要高出～400℃.所以即使是燃燒無(wú)煙煤也可以不設(shè)衛(wèi)燃帶。

所以我們?cè)谠瓉?lái)燃燒煙煤的鍋爐改造成燒無(wú)煙煤時(shí)，不加設(shè)衛(wèi)燃帶；

在改造原來(lái)燃燒無(wú)煙煤的燃燒器時(shí)，要把原有的衛(wèi)燃帶打掉。11/5/2022953，不設(shè)衛(wèi)燃帶

采用PRP燃燒器，因其火炬溫度比常4，采用“水平擺動(dòng)式二次風(fēng)噴口”這種二次風(fēng)口可以在運(yùn)行中根據(jù)需要，調(diào)整二次風(fēng)口的角度。改變一次風(fēng)運(yùn)動(dòng)軌跡，使得熱態(tài)情況下可以適當(dāng)調(diào)整切園大小。

實(shí)踐證明：該措施可以在運(yùn)行中逐層消除火焰偏斜、糾正動(dòng)力切園過大、過小、不對(duì)稱等問題。

由此，對(duì)于防止水冷壁結(jié)渣、降低飛灰可燃物、控制爐膛出口溫度等，都有良好的作用。11/5/2022964，采用“水平擺動(dòng)式二次風(fēng)噴口”這種二次風(fēng)口5，對(duì)三次風(fēng)也采用預(yù)熱措施三次風(fēng)含粉量達(dá)15%左右，煤粉細(xì)，風(fēng)量大（煤粉濃度很低）、溫度低、水分高而燃燒困難。尤其是其噴口位置高，離爐膛出口較近，若燃燒不好細(xì)煤粉會(huì)直接從爐膛出口逃逸，對(duì)降低飛灰可燃物很不利。

采用預(yù)熱措施后，可使三次風(fēng)從噴口噴出時(shí)溫度達(dá)到900℃以上，獲得了良好的燃燒條件，可以有效的降低飛灰可燃物。如：

一般燃燒無(wú)煙煤的鍋爐飛灰可燃物≤4%。11/5/2022975，對(duì)三次風(fēng)也采用預(yù)熱措施三次風(fēng)含粉量采用以上幾條措施的積極效果采用這些措施后：煤種適應(yīng)性明顯改善，尤其對(duì)煤種無(wú)規(guī)律變化的適應(yīng)性大大提高；燃燒效率得到了提高；節(jié)約了低負(fù)荷穩(wěn)燃和鍋爐啟動(dòng)用油；過熱器超溫現(xiàn)象得到了糾正、減溫水用量明顯降低或恢復(fù)到了設(shè)計(jì)值；結(jié)焦問題得到了解決，垮渣熄火問題得到徹底解決；我們已將這些設(shè)計(jì)思想應(yīng)用到了新項(xiàng)目設(shè)計(jì)中。11/5/202298采用以上幾條措施的積極效果采用這些措施后：11/2/2022對(duì)于劣質(zhì)煙煤

劣質(zhì)煙煤因其可燃質(zhì)含量少而發(fā)熱量低，但其揮發(fā)分不一定低，有時(shí)和煙煤差不多。然而，由于其灰分高會(huì)阻礙揮發(fā)分的析出，因此是很難燃燒的煤種。我們應(yīng)用PRP燃燒器可以快速預(yù)熱、升高煤粉噴出時(shí)的溫度，有效的改變其著火燃燒性能。因此即使是其熱值低于3000大卡/公斤，照樣能夠很好的著火燃燒，平穩(wěn)運(yùn)行。而且可以不用助燃油維持40%的低負(fù)荷運(yùn)行。11/5/202299對(duì)于劣質(zhì)煙煤劣質(zhì)煙煤因其可燃質(zhì)含量少而發(fā)熱量低PRP燃燒器的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)

改造的鍋爐一覽表鍋爐容量MWe鍋爐單爐蒸發(fā)量t/h鍋爐臺(tái)數(shù)臺(tái)燃燒的煤種和改造的鍋爐臺(tái)數(shù)33014502無(wú)煙煤[注]新設(shè)計(jì)鍋爐30010252無(wú)煙煤[注]新設(shè)計(jì)鍋爐20067021貧煤3，劣煙煤5，煙煤9，無(wú)煙煤41254205劣煙4，無(wú)煙煤11004101福建加福無(wú)煙煤653002無(wú)煙煤502205煙煤1（液渣爐），煙煤（直吹）1無(wú)煙煤2≤1590756514福建無(wú)煙煤4，貴州無(wú)煙煤1，貧煤5，遼寧當(dāng)?shù)鼗烀?11/5/2022100PRP燃燒器的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)

改造的鍋爐一覽表鍋爐容量MWe鍋爐PRP燃燒器適用的煤粉系統(tǒng)煤粉系統(tǒng)磨煤機(jī)輸送煤粉的方式中間儲(chǔ)倉(cāng)式鋼球磨煤機(jī)A,熱風(fēng)送粉；B,乏氣送粉直吹式（1）中速磨E型磨；MPS磨（2）風(fēng)扇磨11/5/2022101PRP燃燒器適用的煤粉系統(tǒng)煤粉系統(tǒng)磨煤機(jī)輸送煤粉的方式中間儲(chǔ)例1，

華電清鎮(zhèn)電廠四角燃燒鍋爐

由原來(lái)燒煙煤改燒無(wú)煙煤時(shí)

采取的措施不用衛(wèi)燃帶；采用一、二次風(fēng)間隔布置；三次風(fēng)也采用預(yù)熱結(jié)構(gòu)。11/5/2022102例1，

華電清鎮(zhèn)電廠四角燃燒鍋爐

由原來(lái)燒煙煤改燒無(wú)煙煤時(shí)PRP燃燒器在華電貴州清鎮(zhèn)電廠的經(jīng)驗(yàn)該廠總裝機(jī)容量為530MWe,裝有有2臺(tái)65MWe和2臺(tái)200MWe切向燃燒煤粉鍋爐。

這四臺(tái)鍋爐原來(lái)均按照燃燒煙煤(Vdaf=25%)設(shè)計(jì)的。2004年起，該電廠周邊地區(qū)煙煤資源枯竭，鍋爐只能燃用混煤、貧煤，甚至無(wú)煙煤，其實(shí)際入爐燃煤的平均揮發(fā)分Vdaf為8-13％。因?yàn)檫\(yùn)行煤種和鍋爐設(shè)計(jì)煤種差別很大，原有燃燒器不能適應(yīng)煤種變化，引起鍋爐燃燒不穩(wěn)定，經(jīng)常投油助燃，頻繁滅火。嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。最后該電廠在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上經(jīng)過反復(fù)比較論證，決定采用PRP燃燒器對(duì)該廠的4臺(tái)鍋爐的所有燃燒器系統(tǒng)進(jìn)行改造，從2005年6月至2006年2月，完成了全部4臺(tái)鍋爐的改造。改造后的運(yùn)行實(shí)踐表明，在原按煙煤設(shè)計(jì)的鍋爐爐膛、沒有衛(wèi)燃帶的情況下燃燒無(wú)煙煤和貧煤的混煤、Vdaf≮6%的無(wú)煙煤時(shí)，鍋爐達(dá)到了穩(wěn)定燃燒，不需投油助燃。11/5/2022103PRP燃燒器在華電貴州清鎮(zhèn)電廠的經(jīng)驗(yàn)該廠總裝機(jī)容量為530M清鎮(zhèn)發(fā)電公司四臺(tái)鍋爐的設(shè)計(jì)煤種（水城煙煤）的煤質(zhì)參數(shù)

項(xiàng)目C％H％O％N％S％A％M％V％LHVkJ/kg設(shè)計(jì)煤種46.402.833.670.981.6134.0110.52518158（4337）考核煤種44.052.413.610.861.8735.2122516928（4043）11/5/2022104清鎮(zhèn)發(fā)電公司四臺(tái)鍋爐的設(shè)計(jì)煤種（水城煙煤）的煤質(zhì)參數(shù)項(xiàng)目C清鎮(zhèn)發(fā)電公司實(shí)際燃用的

各種煤種的煤質(zhì)參數(shù)燃用煤種水分％灰分％揮發(fā)分％低位熱值MJ/kg固定碳％MtMadAadAdAarVdafVad混煤4.620.8430.0130.2628.8616.3610.8822.565（5383）57貧煤5.640.9332.6632.9731.1121.4813.5921.046（5027）51.14無(wú)煙煤4.610.7726.3426.5425.3211.99最低＞6%8.424.163（5771）64.1511/5/2022105清鎮(zhèn)發(fā)電公司實(shí)際燃用的

各種煤種的煤質(zhì)參數(shù)水分灰分揮發(fā)分低位

清鎮(zhèn)電廠5、6號(hào)爐（265MWe）采用

PRP燃燒器改造前、后性能對(duì)比一覽表

時(shí)間最低穩(wěn)燃負(fù)荷平均飛灰含碳量熄火次數(shù)月均耗油量05年1至8月（改造前）52MWe(80%MCR)15%62次54噸05年9月至06年9月（改造后）25MWe(38%MCR)8%0次15噸后將三次風(fēng)改造成預(yù)熱結(jié)構(gòu)，飛灰含碳量降低到≈4%。11/5/2022106清鎮(zhèn)電廠5、6號(hào)爐（265MWe）采用

PRP燃燒器改造清鎮(zhèn)電廠7、8號(hào)爐（2200MWe）采用

PRP燃燒器改造前、后性能對(duì)比一覽表

時(shí)間最低穩(wěn)燃負(fù)荷平均飛灰含碳量熄火次數(shù)月均耗油量05年1至8月（改造前）180MWe(90%MCR)20%12次69噸05年9月至06年9月（改造后）80MWe(40%MCR10％0次18噸后對(duì)三次風(fēng)改造成預(yù)熱室結(jié)構(gòu)，飛灰含碳量下降到≈4%11/5/2022107清鎮(zhèn)電廠7、8號(hào)爐（2200MWe）采用

PRP燃燒器改造例2，國(guó)電太原第一熱電廠＃15爐的改造太原第一熱電廠＃15爐50MW機(jī)組,是四川鍋爐廠生產(chǎn)的CG-220/9.81-M14型的第一臺(tái)鍋爐。設(shè)計(jì)煤種為貧煤，中儲(chǔ)式、熱風(fēng)送粉、四角燃燒、假想切園Ф800，敷設(shè)了34.56m2的衛(wèi)燃帶，采用水封式的撈渣機(jī)除渣。燃燒器設(shè)計(jì)上采?。阂淮物L(fēng)集中布置；一次風(fēng)上面的兩層二次風(fēng)下傾0～15°；三次風(fēng)也是下傾0～15°。

從2001年投產(chǎn)以來(lái)，因設(shè)計(jì)問題和輔機(jī)質(zhì)量問題的干擾，燃燒穩(wěn)定性一直很差，不敢給二次風(fēng)，爐膛負(fù)壓波動(dòng)大，噴煙噴火環(huán)境很差，助燃油耗很高；爐膛嚴(yán)重結(jié)焦，年平均垮焦滅火事故近20次。飛灰可燃物高達(dá)18%，鍋爐效率很低。近幾年又因煤質(zhì)沒有保證，經(jīng)常要燃燒無(wú)煙煤，問題更為嚴(yán)重。電廠曾經(jīng)計(jì)劃將撈渣機(jī)改成干式的，但因成本太高未能實(shí)施。11/5/2022108例2，國(guó)電太原第一熱電廠＃15爐的改造太原第一2008年3月采用了PRP燃燒技術(shù)進(jìn)行改造。改造采用了以下措施：⑴一次風(fēng)間隔布置；⑵縮小假想切園到Ф700；⑶提高二次風(fēng)速度、二次風(fēng)噴口一律取消下傾角并且改成可左右擺動(dòng)式的噴口；⑷三次風(fēng)也取消下傾角、增加預(yù)熱措施；⑸打掉衛(wèi)燃帶，等措施。由此一舉解決了長(zhǎng)期嚴(yán)重結(jié)焦、垮渣熄火的問題。改造后：a，燃用無(wú)煙煤(Vdaf=10.27%)時(shí)燃燒穩(wěn)定，爐膛負(fù)壓平穩(wěn)。

b，爐內(nèi)不再結(jié)焦，因此解決了電廠嚴(yán)重關(guān)切的垮焦滅火問題；c，可單層一次風(fēng)運(yùn)行和上下層一次風(fēng)任意投停，不投油最低負(fù)荷可達(dá)126t/h(因供熱不能再降低負(fù)荷）；d，投運(yùn)已一年多，未再投油助燃，安全性顯著提高，節(jié)油量較大；e，燃燒穩(wěn)定性提高后，爐膛出口含氧量可在3～5%范圍內(nèi)調(diào)整。一改以往不敢送風(fēng)只能維持氧量在3%以下運(yùn)行；f，過熱器減溫水量較改前減少了30～50%，基本恢復(fù)到了設(shè)計(jì)值。11/5/20