这个锅炉据说不好烧

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这个锅炉据说不好烧

一、概述

在现代高参数大容量燃煤锅炉中, 较多的采用四角切圆燃烧方式但这种燃烧方式在燃烧劣质煤, 特别是低挥发分的无烟煤时, 存在着火不好、燃烧不稳定、运行易结渣低负荷下必须投油等问题。

为了更好地燃烧无烟煤锅炉厂商开发出多种燃烧技术, 其中W形火焰技术是实践证明比较成功的燃烧技术并得到广泛应用。

在结构上W型火焰锅炉(见图1) 和一般四角切圆燃烧方式锅炉的n 型结构不同, 它的燃烧室由 2 部分组成, 上部是辐射炉室, 下部为拱形的燃烧室, 燃烧室的深度一般比辐射炉室大 80 % -120 %, 前面突出部分的顶部构成拱体, 煤粉气流和二次风喷嘴装设在拱体上, 下喷的煤粉气流接受炉膛辐射对流换热着火后向下伸展。

在燃烧室下部的前后墙上布置有三次风喷口, 主要补充煤粉燃尽所需的其余空气量, 同时将下冲的火焰气流冲折转向上, 沿炉室中轴线上升, 从而形成W型火焰辐射炉室的作用则是进一步完成煤粉的燃烧, 并使燃烧产物通过与受热面之间的换热后降到设定的炉膛出口温度。

二、W 型火焰锅炉燃烧机理及特点

W型火焰锅炉主要燃烧低挥发分煤种, 因此锅炉的炉膛结构, 燃烧器布置、送风方式、粉风配比等因素都按照符合低挥发分煤的燃烧特点来设计。

1)  w 型火焰锅炉的燃烧器布置在前、后墙的拱上, 上部炉膛深度小, 火焰流向与W 型火焰锅炉平行, 不旋转, 炉膛出口烟气温度场与速度场较均匀,因此炉膛不易结焦, 而且过热器与再热器的热偏差较小。并且通过前后墙二次风对撞增加炉内的扰动, 既加强了炉内的混合, 又克服了火焰刷墙等缺点。

2) 煤粉着火后向下自由伸展, 在距一次风口数米处才开始转弯向上流动, 不易产生煤粉分离现象并且火焰行程较长, 炉内充满度好, 延长了煤粉在炉内的停留时间, 符合无烟煤燃烧速度较慢的特点, 有利于煤粉的燃尽。

3) 切圆燃烧方式是四角互燃, 因此着火稳定性与整个炉膛负荷有关, 当负荷较低时, 难以保证四角风粉均匀, 所以容易燃烧不稳定。W型火焰锅炉各燃烧器之间关联度相对较小。而且调节手段较多,如改变煤粉浓度、风温、卫燃带的数量与位置以及燃烧器自身的调节等。因此,W型火焰锅炉负荷调节范围较大。国内W型火焰锅炉较多采用旋流煤粉浓缩燃烧器, 提高了一次风中的煤粉浓度, 降低了一次风进人炉膛的风速, 增强了煤粉气流卷吸高温烟气的能力, 有利于煤粉着火。

4 ) 在着火区, 设计较小的送风量, 提高了火焰根部的温度, 有利于低挥发分无烟煤的着火和稳定燃烧。一般一次风率较低, 约为 15% 一20%。由于一次风本身的风量和风率无法获得足够的穿透深度, 所以必须在拱部送入大量的二次风, 利用二次风的引射, 保证一次风具有较好的穿透深度。一般二次风率约为75 % 一85 %。当配风不当时, 会造成火焰短路,火焰直接进人辐射炉室, 引起飞灰含碳量较高, 影响锅炉经济性。

5) 采用分级燃烧方式, 燃烧用的二次风可根据不同无烟煤着火后开始燃烧至燃尽的各个阶段的不同需求, 沿火焰行程从炉膛前后墙逐渐加人不同风量, 达到分级送风、低风速均衡燃烧和低Nox 排放的目的。

6) 为提高炉膛温度一般在炉膛拱区和下部炉膛四周嫩设了大面积的卫燃带, 以加速着火。但同时增大了结渣的可能性。

7 ) 排渣方式有液态排渣和固态排渣2 种。经验表明: 固态排渣煤粉锅炉能稳定燃烧6% 一20% 挥发分的无烟煤和贫煤, 甚至能燃用4% 挥发分的无烟煤,所以W型火焰锅炉一般采用固态排渣。而液态排渣由于存在NOx 排放量高、水冷壁高温腐蚀较严重、检修时间长等问题而采用较少。

8) 锅炉结构比较复杂, 炉拱的设计安装困难, 燃烧器风粉管道布置困难, 整体体积大, 钢耗量大, 制造工作量大, 周期长, 造价高, 调试复杂。

三、W 型火焰炉炉内流场

对于W 型火焰炉, 比较理想的炉内流场如图2 , 炉内气流充满度较好,气流不冲刷炉墙, 但实际锅炉运行影响炉内流场的主要因素, 除与燃烧器有关外, 还与进风点的位置、方向、动量比及炉膛几何形状有关。

2.1进风点位置方向对流场及燃烧的影响

对于只有拱顶风, 无前后墙侧风时, 炉内流场极不对称, 火焰形状不是W 型, 而是一个大旋涡。此时炉膛上部直段和炉膛出口的速度分布很不均匀, 这样会增加过热器的热偏差, 对锅炉安全运行不利。

另外, 从燃烧角度考虑, 因无烟煤挥发分少, 如将燃烧所需空气量全部由拱顶送人炉膛, 就必然造成燃烧区的煤粉浓度降低, 从而导致燃烧区挥发分浓度降低。这对火炬的点燃和稳燃都是不利的。

此工况下, 火焰明显冲刷冷灰斗, 还可能造成冷灰斗结渣。当侧风仅占拱顶风的1/60 时, 炉内流场呈对称状态, 出口速度也均匀了。这说明前后墙侧风对稳定炉内流场起着非常重要的作用。

若使前后墙侧风增加, 使其与拱顶风相等时, 效果也不好, 此时火焰行程短, 火焰短路上翘, 不利于煤粉燃烧。

同时, 由于火焰上翘, 使燃烧区位置抬高, 因而有可能造成过热器超温或渣。是否可得到理想的炉内流场, 不但与各风量有关( 动量) , 还与侧风进风点的位置和拱顶风的方向有关。

侧风进风点若从前后墙下半部分送风比沿整个前后墙送风火焰行程长,从而提高了炉膛的充满度, 延长了煤粉燃烧时间。

拱顶风与拱顶垂直时( O=90°) , 火焰行程较短, 拱顶风铅直向下时火焰行程较长, 这是由于拱顶风与拱顶垂直时, 两股射流相遇后转折向上比拱顶风铅直向下时要早。当其方向为O=64° ~ 77° 时炉内流场比较理想。

2.2炉膛内几何尺寸对流场及燃烧的影响

炉膛的几何尺寸对流场的影响是很明显的。下部炉膛的几何尺寸及燃烧器的正确设计和布置是保证W 型火焰炉着火迅速、燃烧稳定、不结渣的关键。下部炉膛的主要尺寸如图2 , 下部炉膛深度B ; 下部炉膛前后墙的高度H ; 敷设卫燃带尺寸及冷灰斗倾角a 。

( 1) 下炉膛深度B 不能太小, 若B值小, 一次风射流将会过早棍合, 速度衰减也将加快, 使火焰行程短, 火焰短路上翘, 不利于煤粉的燃烧和燃烬。

( 2) 当深度合适时, 下炉膛前后墙的高度H 也不能太小, 当H 小时, 即拱顶距冷灰斗距离短, 故火焰不能在炉膛内自由伸展, 也会过早地转折上行。火焰行程短, 影响燃烧还可能造成炉拱顶转弯角结渣及风嘴烧坏。

( 3) 卫燃带的敷设是为了提高燃烧区温度, 有利于低挥发分无烟煤和劣质煤的着火和稳定燃烧但若敷设太多会使燃烧区内结渣。

内容来源：锅炉专业