郑州达冠节能环保设备有限公司

改进型达冠生物质燃烧机在锅炉上的应用
以2台锅炉为例，介绍了改进型达冠生物质燃烧机的运行特点及燃烧调整试验结果，分析了其配风参数对锅炉运行经济性及环保性能的影响，并针对旋流对冲燃烧锅炉普遍存在的尾部CO浓度高、侧墙水冷壁高温腐蚀、燃烧器喷口结渣、左右两侧汽温及氧量偏差大等问题，提出了对主燃烧器内二次风口及外旋流风叶片开度、燃尽风燃烧器外旋流风及内直流风口开度、两侧风箱挡板开度等的调整措施，以实现旋流低氮燃烧器的高效、低污染燃烧。
  上世纪90年代以来，随着大型燃煤发电机组技术的引进，生物质燃烧机对冲燃烧方式在国产大型电站锅炉上得到广泛应用口]。该方式火焰充满度好，炉内热负荷均匀，且不存在因四角切圆燃烧方式
特有的炉膛出口气流余旋而造成炉膛出口温度场、速度场的严重不均，因而可简化过热器和再热器系统的设计口]。目前，在国内东方锅炉股份有限公司（东锅，技术支持方为日立公司）、哈尔滨锅炉厂有限责任公司（哈锅，技术支持方为三井巴布克科公司）和上海锅炉厂有限公司3大锅炉制造厂中，采用旋流燃烧器技术的主要有东锅和哈锅。哈锅生产制造的旋流对冲燃烧方式锅炉（配LNASB型旋流燃烧器）主要应用于300MW及600MW容量等级机组，东锅生产制造的旋流对冲燃烧方式锅炉（配HT-NR3型生物质燃烧机）还成功应用于超超临界1000MW机组‘3。们。本文以1台超临界622MW机组锅炉及1台超超临界1000MW机组锅炉为例，对东锅生产的改进型达冠生物质燃烧机的燃烧性能及运行优化调整进行归纳和总结。
1 锅炉概况
  超临界622MW机组锅炉和超超临界1000MW机组锅炉燃烧系统见表1，燃烧器主要设
  烘烧器将燃烧用空气分为4个部分：一次风、内二次风、外二次风和中心风（图1）。一次风粉混物经煤粉浓缩器产生径向分离，形成外浓内淡的径向分布。内、外二次风在燃烧的不同阶段喷入炉内，实现燃烧器的分级送风。内二次风的旋流器为固定式，叶片倾角为60。，其风量可通过手动装置调节；外二次风量通过切向布置的叶轮式风挡板调节，其转动角度范围为0～75。；内、外二次风导流筒的扩锥角均设计为30。（622MW机组锅炉的内二次风导流筒的扩锥角设计为45。；外二次风的扩口为水冷壁弯管）。燃烧器内设有中心风管，其中布置有油枪、高能点火器等设备。在煤粉燃烧器的上方布置有主燃尽风(AAP)及侧燃尽风(SAP)燃烧器，其调风器将燃尽风分为2股独立的气流送入炉膛，中心为直流，外圈为旋流（图2），外旋流风喷口的扩锥角设计为25。，旋流叶片角度固定为60。；外圈气流的旋流强度和2股气流之间的风量分配可调。
2 锅炉运行状况及燃烧优化试验
2.1 622MW机组
  622MW机组锅炉日常燃用煤质A.．，在12%-18%之间，VⅢ在35%～38%之间，Q。．。在21.5～23.5MJ/kg之间，其燃烧器参数调整试验结果见表3。其中：工况1，2燃烧器参数为习惯运行位置，实际氧量分别为5．O%、4.2%；工况3，4实际氧量控制在4.2%，为主燃烧器内二次风量调整试验工况；工况5，6，7实际氧量控制在3.6%，为主燃烧器外旋流风及燃尽风燃烧器参数调整试验工况；工况8为试验工况实际氧量降至3.1%。
3 燃烧器的运行分析及参数控制
3.1 主燃烧器内二次风量调整
  改进型达冠旋流燃蛲器的内二次风为旋流式，增加内二次风量能够及时补充煤粉颗粒在初期燃烧所需要的空气，降低CO的生成并减小飞灰含碳量；由于促进了煤粉颗粒的初期燃烧，NO，排放浓度会有所升高。由于内二次风量所占的比例较小，同时内二次风量增加时外二次风量会相应减少，而主燃烧器区域的风量分配整体变化不大，因此其对Nn排放量的影响有限。
  内二次风量对锅炉的燃烧性能影响较大，运行不当时还会导致内二次风喷口结渣或堵渣。对于挥发分较高的烟煤，燃烧初期所需风量较大，增加内二次风量可扩大一次风与内二次风回流区的边界并提高整个旋转火炬的射流刚性，从而稳定燃烧；当内二次风量减小时，尽管理论上由于煤粉气流的着火热降低，易着火程度增强，但其对烟煤着火特性影响不大。当燃烧初期所需风量得不到及时补充时，可能会导致整个锅炉的燃烧恶化。
  文献r5]认为对于燃用灰熔点低且挥发分较高的煤质以内二次风为旋流的燃烧器，当出现其内二次风喷口结渣且内二次风旋流强度不可调或已最弱时，在确保燃烧稳定的情况下应尽量减小内二次风量，必要时可将内二次风口全关，并进行深度调整。但实践证明，采用减小内二次风量的有式来改善燃烧器内二次风喷口结渣并不可取，一方面是由于内二次风口关小后燃烧经济性会变差，另一方面是由于只有将内二次风口关得极小才能减弱燃烧器喷口附近的燃烧强度，而此时内二次风对一次风的隔离作用消失，一次风粉混合物可能会被直接卷入外二次风旋转气流中导致燃烧器外圈水冷壁结渣。此外，内二次风量减小火焰整体推迟后，还可能带来炉膛上部水冷壁及屏式过热器结焦问题。实际上，当燃烧器内二次风喷口结渣且内二次风的旋流强度无调整裕量时，可采用增大中心风量、适当提高一次风速及减小外二次风旋流强度的方式来降低燃烧器根部回流区的温度，必要时可采用将旋流内二次风改为直流内二次风或减小内二次风旋流叶片角度等措施。
  基于以上分析，针对改进型达冠旋流燃烧器，当燃用煤质的V“高于30%时，建议将所有燃烧器的内二次风全开，内二次风量增加到一定量后在某种程度上还可起到冷却燃烧器喷口、防止灰渣在燃烧器喷口附近聚集的作用，从而减轻燃烧器的结渣或烧损。
3.2 主燃烧器外旋流风叶片开度调整
  主燃烧器外旋流风叶片的开度对经济性及主燃烧器区域侧墙水冷壁的结渣影响较大。由于单只燃烧器各股之间及相邻燃烧器之间的混合及扰动差，旋流对冲燃烧方武锅炉维持低氧运行时，普遍容易出现尾部CO浓度高导致经济性变差及水冷壁高温腐蚀的问题。实践证明，燃用烟煤时维持同层燃烧器的外旋流风叶片开度相同，同时增大或减小外旋流风叶片的开度，改变外二次风的卷吸能力对锅炉尾部CO浓度的影响不大。
  前后墙对冲燃烧方式锅炉一般采用大风箱两侧进风方式，改进型达冠生物质燃烧机的外二次风旋流叶片为切向布置的叶轮式风挡板，同层燃烧器的外旋流风叶片开度一致时，各只燃烧器的进风量呈明显的中间大两侧小特征，当开度减至50%以下后风量会明显减小。利用这一特征增大侧墙燃烧器、减小中间燃烧器的外旋流风叶片开度，可提高炉宽度方向上氧量分布的均匀性，从而减小CO的生成，提高燃烧效率。
  由表3、表4可见，对同层布置6只或8只燃烧器的锅炉，分别将最中间2只或4只燃烧器的外旋流风叶片开度减至40%后，飞灰含碳量及尾部CO浓度明显减小。值得注意的是，为提高侧墙区域的进风量，两侧第2只燃烧器的外旋流风开度一般也不能过小。如622MW机组锅炉在600MW负荷时将外旋流风叶片开度由80%／70%／60%／60%／70%／80%减至80%／60%／50%／50%／60%／80%后，飞灰含碳墨及尾部CO浓度反而升高，调整至80%／70%／40%140%／70%／80%后才明显下降；1000MW机组锅炉1000MW负荷时将外旋流风叶片开度由70%／60%／50%／50%／50%／50%／60%／70%调整至80%／70%／45%／45%／45%／45%／70%／80%后，飞灰含碳量及尾部CO浓度略有下降但变化不大，调整至99%／90%／45%／40%／40%／45%／90%／99%后飞灰含碳量降低了0.6百分点，CO浓度降低了约600ruLlL。对于烟煤，将改进型达冠燃烧器的外旋流风叶片开度增至80%以上并不会对着火稳定性有明显影响；即使将叶片全开，旋流叶片与燃烧器径向水平方向上的夹角依然有75。，外二次风依然为旋转气流，且具有一定的卷吸能力。
  由于沿炉膛宽度方向两侧烟温低中间烟温高，增大两侧减小中间燃烧器的外旋流风叶片开度后，NO，排放浓度并不会明显升高。此外，增大两侧燃烧器的外旋流风叶片开度，还有利于提高侧墙水冷壁附近的含氧量，减轻水冷壁的高温腐蚀；若煤粉过粗或一次风速过高，前后墙对冲气流挤压到侧墙水冷壁中间时，增大两侧墙燃烧器的外旋流风叶片开度，有可能强化侧墙区域的燃烧导致水冷壁结渣，但其风量增加到一定程度后由于烟温的降低及还原性氛的改善，会减轻结渣。
  减小中间燃烧器的外旋流风叶片开度，旋流强度增加后，外二次风气流可能刷墙导致燃烧器外圈水冷壁的结渣。但从实践经验来看，只要一次风射流有足够的刚性，煤粉颗粒未被卷吸到水冷壁附近，燃烧器外圈水冷壁出现结渣的可能性较小，如某600MW机组锅炉采用东锅达冠生物质燃烧机（内二次风为直流，内、外二次风扩锥口设计角度均为45。），6只燃烧器的外旋流风叶片开度呈99%／99%／40%／40%／99%／99%分布，锅炉实际燃用印尼煤，运行多年未出现燃烧器附近水冷壁结渣现象。而改进型达冠生物质燃烧机将扩锥角减小为30。后，外二次风的卷吸能力减弱，燃烧器周围水冷壁出现结渣的可能性将更小。
3.3燃尽风燃烧器外旋流风及内直流风开度调整
  改进型达冠燃烧器燃尽风的中心风为直流，可利用其刚性穿透火焰中心；外圈气流为旋流，其离开调风器后向周围扩散，与靠近炉膛水冷壁的上升烟气混合。燃尽风烘烧器的参数对燃尽风的射流刚性及沿炉膛宽度及深度方向上的氧量分布影响较大，从而影响到锅炉运行的经济性。
  综合多台锅炉的试验结果，燃尽风的外旋流风叶片开度不宜过大，一般可将所有中间燃烧器的外旋流风叶片开度减至20%以内或全关，而将最外侧的主燃尽风及侧燃尽风口全开，增加内直流风的比例及风速，提高燃尽风气流的穿透力，提高锅炉沿炉膛宽度及深度方向上氧量分布的均匀性，降低飞灰含碳量或尾部CO浓度。此时，只要能保证一定的燃尽风率，NO，排放浓度一般不会明显升高，这主是因为燃尽风区域送入的风量既会生