（机械工程专业论文）220th高压锅炉结渣问题分析与改造.pdf

摘要 锅炉属于特种设备，它的安全稳定经济运行，无论是从社会效益 或经济效益来讲都具有十分重要的意义。本文主要针对中州分公司高 压锅炉存在的结渣等问题进行系统的分析、设计和改造。本次改造是 一个真实的案例，并具有一定的代表性，具有一定的借鉴、实用及推 广价值。 锅炉燃用煤质，是锅炉设计的基础，本文采用国内通用的指数法 及日本三菱重工的判别方法，从不同侧面对煤质的性能指标作了进一 步的分析和探讨；在此基础上，对锅炉内部的结渣机理进行了分析， 并找出了解决锅炉结渣问题的关键因素。 如何在特定的煤质条件下控制结渣等因素，燃烧技术及设备是实 现这一目的工具。在第三章中，对当前国内应用最广的两种燃烧技术 及相应设备进行了讨论分析、比较，并找出了原用燃烧设备的不足之 处，为本次改造确立了一种较为理想的替代技术及设备。 进入实际改造后，本文对实际情况进行了系统性的分析，并提出 了改造的具体措施。针对本次的改造核心即燃烧器，文中从性能指标、 结构优化等方面做了介绍和设计。初步设计后，又进一步建立了数学 模型，并利用c f d 软件平台对锅炉燃烧器区域流场进行数值模拟研 究。 本文的最后，通过现场实际的冷态试验、热态试验，对锅炉的改 造效果进行了真实地评价。 关键词水平浓淡稳燃技术，锅炉改造，效果分析 a b s t r a c t a ns a f e ，s t a b l ea n de c o n o m i cr u n n i n go ft h eb o i l e r ，a sas p e c i a l e q u i p m e n t ，h a s a n i m p o r t a n ts i g n i f i c a n c e n om a t t e rf o rs o c i a lo r e c o n o m i cp e r f o r m a n c e a f t e rp r i m a r i l ya n a l y z i n gt h ep r o b l e md r e g f o r m a t i o ni nt h eh i g hp r e s s u r eb o i l e ro fz h o n g z h o ub r a n c h ，t h ed e s i g n a n dm o d i f i c a t i o nf o rt h eb o i l e ra r ec a r r i e do n t h i sm o d i f i c a t i o ni sat r u e a n dr e p r e s e n t a t i v ec a s e ，t h e r e f o r ei ti sw o r t h yo fr e f e r e n c e ，p r a c t i c a la n d d i s s e m i n a t i o n 。 q u a l i t yo ft h eb o i l e rf u e lc o a li st h ef o u n d a t i o n t od e s i g nt h eb o i l e r t h i st e x ta n a l y z e sa n dd i s c u s s e sc h a r a c t e r so ft h ec o a lq u a l i t yf r o m d i f f e r e n ts i d e sb yt h ew i d e l y u s e di n d e xm e t h o di nc h i n aa n d d i s c r i m i n a n tm e t h o du s e db yj a p a n e s em i t s u b i s h i a n a l y z i n gt h e p r i n c i p l eo ft h ed r e gf o r m a t i o ni n s i d et h eb o i l e ro nt h eb a s eo f t h es t u d y ， i tf i n d so u tt h ek e yf a c t o rt os o l v et h ed r e gp r o b l e mo ft h eb o i l e r h o wt oc o n t r o lt h ef a c t o ro ft h ed r e gf o r m a t i o nu n d e rt h ep a r t i c u l a r c o a lq u a l i t y ，t h eb u r n i n gt e c h n i q u ea n de q u i p m e n ta r et h et o o lt or e a l i z e t h ep u r p o s e i nc h a p t e r3 ，t h r o u 【g ha n a l y z i n ga n dc o m p a r i n gt w op o p u l a r b u r n i n gt e c h n i q u e s u t i l i z e di nc h i n aa sw e l la sf i n d i n g o u tt h e i r s h o r t c o m i n g s ，b o t hd e s i r a b l es u b s t i t u t et e c h n i q u ea n de q u i p m e n tf o rt h i s m o d i f i c a t i o na r ee s t a b l i s h e d d u r i n gt h e a c t u a lm o d i f i c a t i o n ，t h i st e x ts y s t e m a t i c a l l ya n a l y z e s p r a c t i c a lc i r c u m s t a n c e ，a n dp r o p o s e sa nc o n c r e t em e a s u r e i nv i e w o ft h e m o d i f i c a t i o nc o r e t h eb u r n e r ，t h e t e x ti n t r o d u c e sa n dd e s i g n s p e r f o r m a n c e d a t aa n dt h es t r u c t u r e o p t i m i z a t i o n ，e t c a f t e r t h e p r e l i m i n a r yd e s i g n ，t h em a t h e m a t i c sm o d e li sf u r t h e re s t a b l i s h e d t h e n t h i st e x th a san u m e r i c a ls i m u l a t i o ns t u d i e so nt h ef l o wf i e l do f t h eb o i l e r b u r n e ra r e au s i n gt h ep l a t f o r mo fc f ds o f t w a r e i ne n do ft h et e x t ，i tr e a l l ye s t i m a t e dt h ee f f e c to ft h eb o i l e ra f t e r m o d i f i c a t i o nt h r o u g ht h ec o l da n dh o ts t a t et e s t k e y w o r d s s t e a d i l yb u r n i n gt e c h n o l o g y i nh e a v ya n dl i g h t ， b o i l e rr e p l a c e m e n t ，e f f e c ta n a l y z 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢 的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名：盈- - 圣亚i 主日期：生年土月竺日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位 论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论 文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 储躲越导师签名越嗍丛畦月丑日 硕士学位论文第一章绪论 1 1 本课题的背景 第一章绪论 中国铝业公司中州分公司热电厂4 # 、5 # 锅炉是杭州锅炉厂设计生产的 n g 一2 2 0 9 8 - m 2 2 型、集中下降管、n 型布置的固态排渣煤粉炉，燃烧器采用四 角切园直流燃烧方式，燃烧器采用宽调节双稳燃水平浓淡技术，运行时可适当 调整一次风喷口内撞击块以调节着火点的位置，制粉系统采用钢球磨煤机中间 仓储式、热风送粉系统。锅炉自2 0 0 2 年底及2 0 0 3 年初分别投运，自投运以来 长期存在着低负荷稳燃性能差、炉内结渣、飞灰含炭量高等问题，严重影响锅 炉安全、稳定、经济运行，造成了设备运转率低、工人劳动强度大，难以满足 中州1 分公司生产经营的要求。杭州锅炉厂与浙江大学曾共同对4 撑锅炉进行了两 次技术改造，但效果皆不理想，为此，我们决定在前两次改造的基础上，认真 总总结经验和教训，并充分利用行业内的先进理论和经验，对该类锅炉存在的 结渣问题进行研究与分析，找到合适的解决方法，为锅炉的安全稳定运行提供 些新的解决方案。 1 2 锅炉原设计慨述 1 2 1 锅炉基本原理 1 211 燃烧及制粉系统图 硕士学位论文 第一章绪论 图卜1 燃烧及制粉系统图 图中反映了燃烧及制粉系统的工作流程。 1 2 1 2 锅炉原理 锅炉包括“锅”和“炉”两部分，“锅”即是指汽水系统，它的任务是吸收 燃料燃烧放出的热量，使水蒸发并最后成为规定压力和温度的过热蒸汽，它由 汽包、水冷壁、过热器、省煤气等组成：“炉”即是指燃烧系统，它的任务是使 燃料在炉内良好的燃烧，放出热量，它由炉膛、燃烧器、空气预热器等组成。 另外，它还需要一些辅助设备来配合工作，这些设备主要包括通风设备、制粉 设备、给水设备等。因本篇论文主要涉及燃烧设备和系统，以下重点阐述该部 分。 从图卜1 可以看出，原煤仓中的煤通过给煤机送入球磨机，在磨煤机中进 行干燥和磨碎，磨制成的煤粉大部分经过粗粉分离器、细粉分离器进入煤粉仓， 然后经过给粉机、燃烧器，以一次凤的形式送入炉膛燃烧；另外一小部分磨制 的煤粉，经细粉分离器分离后进入排粉机，并经过燃烧器，以三次风的形式送 入炉膛燃烧。 空气经送风机升压后送入空气预热器，被加热成热空气，然后通过热风道 硕士学位论文第一章绪论 将其一部分送至球磨机，用以干燥和输送煤粉，另一部分直接送至燃烧器，以 二次风的形式送入炉膛，进行助燃。 煤粉和热空气( 也即一、二、三次风) 一道通过燃烧器喷入炉膛，进行混 合燃烧放热，燃烧产生的高温火焰和烟气，依次加热水冷壁、过热器、省煤气 内的水、汽等。在传热过程中，烟气温度逐渐降低，此后，经过电收尘、脱硫 塔除尘、脱硫，最后由引风机将烟气送入烟囱排向大气。 燃料燃烧后生成的灰渣，落入冷灰斗，然后由出渣设备排出。 1 2 2 锅炉设计煤质 设计煤质为无烟煤 1 。煤的元素成分见表卜1 ： 表1 - 1 煤的成份 燃料成分符号单位 设计煤质 收到基碳 c a r 6 4 9 2 5 收到基氢h a r2 1 5 收到基氧 o a r 2 3 8 收到基氮 n a r o 7 5 收到基硫 s a r0 4 4 5 收到基水分 m t 6 3 5 收到基灰分 a a r2 3 干燥无灰基挥发份 v d a f 8 5 8 悔到基低倚按执量 q n e t a rk j k g 2 3 2 1 0 变形温度 d t1 3 8 0 软化温度 s t1 5 0 0 流动温度 f t1 5 0 0 可磨性系数 k k m 1 2 3 原锅炉基本结构 1 2 3 1 锅炉基本尺寸 炉膛宽度( 两侧水冷壁中心线间距离) 7 5 7 0 m m 炉膛深度( 前后水冷壁中心线间距离) 7 5 7 0 m m 锅炉中心线标高 3 7 1 5 0 m m 锅炉运转层标高8 0 0 0 m m 硕士学位论文第一章绪论 卫燃带面积 9 6 m 2 ( 卫然带布置见图卜1 ) 图1 - 2 卫然带布置图 1 2 3 2 锅炉结构简述 该锅炉为单锅筒、自然循环、集中下降管、兀型布置的固态排渣煤粉炉， 露天布爱。锅炉前部为炉膛，四周布满膜式水冷壁。炉顶、水平烟道及转向室 设顶棚管和包墙管。尾部竖井烟道中交错布置两级省煤器和空气预热器。该锅 炉采用浙江大学的专利技术水平浓淡燃烧器，四角布置，切向燃烧，假想 切圆为中7 0 0 m m 。采用钢球磨，中间仓储热风送粉系统。除渣设备采用螺旋捞渣 机，配两台碎渣机。锅炉本体主要构成有以下部分： 1 锅筒及汽水分离装置； 2 炉膛和水冷壁：考虑到燃用多种煤种的可能性，并使用四角燃烧的要求， 炉膛断面设计成正方形。炉膛四周布满了膜式水冷壁，形成了一个完全密封的 炉膛。炉膛四角布置了角式煤粉燃烧器，根据运行和检修的要求，在水冷壁上 设置有看火孔、打焦孔、人孔等必要的门孔装置： 3 燃烧设备：该锅炉采用角置式水平浓淡型燃烧器( 见图卜3 ) 。燃烧器布 置在炉膛的正四角，炉内假想切圆直径中7 0 0 m m 。燃烧器设计数据见表1 - 2 ： 表1 2 燃烧器设计数据 名称一次风二次风三次风 凤比( ) 2 25 3 92 0 1 风温( ) 2 8 2 53 7 11 1 0 风速( m s ) 2 15 05 0 4 硕士学位论文 第一章绪论 燃烧器采用宽调节双稳燃水平浓淡技术，运行时可适当调整一次风喷口内 撞击块以调节着火点的位置”“。另外，燃烧器的一次风口还装有可拆的水平式 钝体以提高锅炉低负荷的适应能力和较差煤种的适应性。锅炉采用高能点火。 一次风喷嘴结构示意图见卜4 。 4 过热器和气温调节装置； 5 省煤器装置： 6 空气预热器； 7 锅炉范围内管道和各种监督、控制装置； 8 除渣设备：在炉膛冷灰斗的下方装有两台螺旋捞渣机和碎渣机： 9 吹灰打焦装置：主要是各种吹灰器； 1 0 炉墙和密封装置。 1 1 钢架和平台扶梯。 ， 、)4 一 c i f 闷j i j - j + i 0 - 一，? ： h - _ f ， 。 。 f1 l 一、 1 i ；i = l j l z | j i 川 ! 一+ 、：、j ：、r 图l 一3 燃烧器示意图 硕士学位论文第一章绪论 图1 - 4 一次风喷嘴图 1 2 4 锅炉运行参数 1 ) 运行方式 该锅炉的设计可以满足锅炉定压运行、滑压运行等几种方式。 2 ) 锅炉烟风阻力 烟气侧阻力约1 2 5 2 4p a 空气侧阻力约2 6 5 6 6p a 3 ) 锅炉效率 表1 - 3 锅炉效率 排烟热损失 6 4 6 化学未完全损失 0 机械未完全损失 1 5 散热及灰渣损失 0 4 6 锅炉设计效率 9 1 5 8 1 3 锅炉历史改造情况 1 3 1 锅炉第一次技术改造 2 0 0 4 年3 月，针对锅炉存在的结渣等问题，杭州锅炉厂、浙江大学联合对 锅炉存在的问题进行整改，主要的改造情况如下： 1 3 1 1 第一次改造的具体措施 1 重新标定和调整了燃烧器切角； 2 进行了炉内冷态空气动力场试验； 6 硕士学位论文第一章绪论 3 将卫燃带面积减少了约2 0 m 2 ( 炉膛中部减少了2 米，向火侧角部减少了 5 0 0 r a m ) 。 13 1 2 第一次改造后的效果 按以上措施整改后，结渣情况略有好转，但运行一段时间后，结渣情况仍 然严重。 1 3 2 锅炉第二次技术改造 根据第一次改造后的效果分析，第一次整改措施是不完善的，为此，2 0 0 4 年8 月份，杭州锅炉厂、浙江大学又联合对锅炉存在的问题进行整改。 1 3 2 1 第二次改造的具体措施 1 对一次风喷口部分进行重新设计，避免一次风出口气流出现开放回流区。 增加侧二次风和中心风，调整钝体尺寸，为增加低负荷燃烧效果，提高煤粉浓 缩比，改一级浓缩为多级浓缩。 曲 “唧 图1 - 5燃烧器一次风喷嘴改造示意图 2 在燃烧器出口向火侧部分，打掉宽5 0 0 m m 卫燃带，同时对卫燃带的布置 进行优化。 3 调平4 角煤粉浓缩块高度。 1 3 2 2 第二次改造效果 锅炉改造后于2 0 0 4 年1 2 月1 8 日点火启动，投入运行后的情况如下： 1 炉膛内结渣情况有所改善。2 0 0 5 年1 月1 1 日停炉检查，炉膛内部结渣 明显减少，喷燃器出口处结渣也有了较大改善。但后来又运行一段时间后，仍 然出现结大焦的情况，锅炉仍需停机清理结渣。 2 较改造前相比，燃烧的稳定性明显降低，时有灭火现象，在一个月内发 生灭火7 次，频繁出现燃烧不稳定现象，仅1 2 月下旬用于4 # 锅炉助燃而烧柴油 近4 0 吨。一般情况下锅炉低于额定负荷8 0 不能维持正常运行。从运行的情况 来看，炉膛温度较低，炉膛出口烟温平均8 4 8 c ，较设计值低1 2 9 ，与同期运 行的5 # 锅炉相比低8 9 。 硕士学位论文 第一章绪论 3 飞灰可燃物较改造前有所降低。 1 4 本课题的任务 锅炉属于特种设备，它的安全稳定经济运行，无论是从社会效益或经济效 益来讲都具有十分重要的意义。锅炉用煤由于灰分较多，灰熔点偏低等原因， 运行中常发生结渣现象，轻者影响锅炉出力，使电厂的经济性受到影响，重者 会影响锅炉的安全运行，造成设备或人身伤亡事故。另外，在锅炉结渣的过程 中，伴随着稳燃效果差、腐蚀严重、燃烧效率低、环境污染等问题的同步出现； 如何解决结渣问题，如何在解决结渣问题的同时、能够做到以上几个问题的同 步解决是本课题的一个主要任务。 针对中国铝业中州分公司的高压锅炉，从锅炉原设计开始，经历了两次技 术改造，但效果皆不理想，都不能彻底解决锅炉存在的问题，因此，必须有针 对性的进行分析研究，从而找到解决问题的突破口。 本课题想通过研究国内外浓淡燃烧技术的发展情况，并结合本单位锅炉存 在的问题及改造的经验和教训，对结渣机理、燃烧技术等进行分析研究，对燃 烧设备进行优化设计及模拟试验，并对改造的结果进行实际检验。期望通过本 次改造能够为锅炉的改造，提供一种解决方案。 1 5 本课题研究的内容 1 采用不同的方法，进行煤质的特性分析，并探讨锅炉结渣的关键因素； 2 研究与分析锅炉燃烧技术及相应设备，为同类锅炉的燃烧器选用、设计 提供依据； 3 水平浓淡燃烧器的设计、优化； 4 建立数学模型及利用c f d 软件平台等现代设计方法进行锅炉燃烧系统设 计效果的验证。 硕士学位论文第二章锅炉结渣机理分析 第二章锅炉结渣机理分析 从现场结渣情况可以看到，炉膛角部结渣最为严重。角部结渣主要集中在 燃烧器喷口两侧，所结渣较硬。在有些角部，所结的渣呈融化状态，融化状渣 掉落后，粘结在下部冷灰斗水冷壁上，造成冷灰头堆渣。为了解决锅炉存在的 结渣等问题，我们必须从煤质、燃烧等方面着手进行研究分析，从而有更深层 的认识。 2 1 对锅炉燃烧用煤质分析 锅炉设计的优劣，主要是设计人员对煤质的分析研究是否透彻，对锅炉所 燃烧煤质的特点是否清楚，由于中国铝业公司中州分公司热电厂4 # 、5 # 锅炉所 燃烧煤质非常特别，所以有必要对其煤质进行深入的分析与研究，以确保改造 成功。 煤质元素及灰成分分析见表： 表1 - 1 煤质元素及灰成分分析表 煤质分析 名称 符号 单位 设计煤种校核煤种 碳( 收到基)c a r6 4 9 36 9 9 氢( 收到基) h a r2 1 52 5 4 氧( 收到基) o a r2 3 81 7 2 氮( 收到基)n a ro 7 51 2 9 全硫 s t ，a r o 4 40 3 2 全水分m t6 3 59 8 7 水分空气干m a d2 93 2 4 燥基 挥发分( 可燃基) v d a f8 5 8 1 1 3 6 灰分( 收到基) a a r2 31 8 低位发热量( 收到q n e t a r k j k g 2 3 2 0 02 5 9 4 0 基) 可磨系数t t g i哈氏4 44 2 磨损指数 k e 9 硕士学位论文 第二章锅炉结渣机理分析 灰成分分析 名称符号 单位设计煤种校核煤种 变形温度 d t1 4 2 01 3 7 5 软化温度 s t1 4 9 01 4 2 6 熔化温度 f t 1 5 0 01 4 7 0 灰成分 二氧化硅 s i 0 25 2 1 25 3 9 6 氧化铝 a 1 2 0 33 0 1 0 2 8 0 l 氧化铁 f e 2 0 35 2 85 6 氧化钙 c a o5 4 65 3 6 氧化镁 m g o 1 7 81 6 2 氧化钾 k 2 01 4 7 1 4 9 三氧化硫s 0 32 1 52 2 二氧化锰 m n 0 2 氧化钠n e 0 2o 7 6o 7 二氧化钛t i 0 21 1 11 2 6 2 1 1 采用指数法对燃料判断分析 指数法“”是普华煤燃烧技术开发中心与西安热工研究院等单位在调研和总 结了国内近5 0 台电站锅炉的设计和运行性能的基础上进行一系列的试验研究， 总结出了一套根据燃料的性能指数对燃煤的着火稳定性、燃烬性、结渣性、灰 的粘污性及磨损性进行判断的方法，具有很高的可信度。现运用指数法对燃料 的判断如下： 1 ) 着火温度指数t d ( 着火稳定性) 这种方法是在用着火指数炉测定煤的着火温度t d 时得出的。 t d = 6 5 4 1 9 v d a f + o 4 3 a a d 一4 5 m a d 表2 - 2 等级 极难 难中等 易极易 指数 6 1 3 5 9 3 5 6 0 判别标准 6 3 8 6 3 8 6 1 3 5 9 3 5 6 0 设计煤6 3 4 9 校核煤 6 3 8 5 1 0 硕士学位论文 第二章锅炉结渣机理分析 2 ) 着火稳定性指数r w 采用公式判别煤的着火稳定性指数 r w = 3 5 9 + 0 0 5 4 v d a f 表2 - 3 等级 指数 极难 难 中等易极易 判别标准 1 2 8 6 不结渣 l1 1 0 8 一1 2 8 8 中 1 4 2 01 3 7 5 d t 不结不结 1 3 4 3 不结渣 s t m a x + 4 d t m i n1 3 9 21 3 8 5 21 1 4 9 1 3 4 3 中 r t = 不结不结 1 0 5 0 不结渣 t j z - 1 0 2 5 + 3 5 7 ( 1 8 一k ) 1 0 7 9 1 0 8 0 3 1 0 0 0 - 1 0 5 0 中 k = ( n a 2 0 + k 2 0 ) + o 0 4 8 7 8 不结渣 s i 0 2 x1 0 0 8 18 1 66 6 7 8中 g =不结不结 一 0 】02 03 04 05 0 6 07 08 0 撞击块高度( m m ) 图3 - 6 浓缩分离效果随撞击块高度的变化曲线 3 2 百叶窗式水平浓淡煤粉燃烧技术的分析 百叶窗式水平浓淡燃烧技术是一种适应性较广的燃烧技术，它是利用煤粉 气流撞击百叶窗挡块使煤粉气流浓淡分离，浓煤粉气流在向火侧，淡煤粉气流 在背火侧。这种燃烧技术包括：水平浓缩煤粉燃烧技术、水平浓淡风煤粉燃烧 技术等以及与之配套的百叶窗煤粉浓缩器。 下面，将分别予以阐述及分析： 3 2 1 水平浓缩煤粉燃烧技术 它适用于四角切向燃烧。为了提高低负荷稳燃性能和降低n o x 排放，国际 上普遍采用垂直浓淡燃烧技术。即：将煤粉气流分成浓淡两股，分别送入炉膛。 浓淡气流各自远离燃料燃烧的化学当量比燃烧，从而可以抑制n o x 生成，高浓 度煤粉气流易于着火和稳定燃烧，从而提高了整个火焰的稳定性。图3 7 是我 国大型机组引进的美国c e 公司的w r 型燃烧器，它利用煤粉气流在弯头处的惯 性将气流分成上下两股。显然，上股为高浓度煤粉气流、下股为低浓度煤粉气 流。该燃烧技术也称为“上下浓淡燃烧”，该燃烧方式取得了良好的效果。但 是，由于在很多情况下，或是由于一次风风速较低，或是由于喷嘴形状所致， 含煤粉的一次风气流的刚性小于二次风气流，受到上游气流的撞击，一次风气 流偏转要大于二次风，使一次风首先贴向壁面，二次风则偏转较小，在炉内旋 转，而浓一次风贴向壁面则可能造成结渣或高温腐蚀，并且不利于提高燃烧效 率。为了避免上述问题的发生，我国研究开发了水平浓淡燃烧技术。如图3 8 、 图3 9 所示，一次风经过专门的浓缩器在水平方向上被分成浓淡两股，以一定 的夹角喷入炉膛内，同时使得浓气流在向火侧。由于四角切向燃烧时煤粉气流 硕士学位论文 第三章锅炉燃烧技术分析 是靠上游火焰点燃的，向火侧一次风的煤粉浓度高有助于提高火焰稳定性，且 它的着火面比w r 燃烧器增加了一倍左右，使着火更为有利。采用专门的浓缩器 使更多的煤粉集中在浓一次风气流中，有利于低负荷稳燃和低n o x 排放。浓淡 两股气流的夹角根据煤质确定，它控制两股气流的混合。这样，即使一次风气 流贴向壁面，由于背火侧是淡煤粉气流，也可以防止结渣和高温腐蚀，实现“风 包粉”。可见，采用水平浓淡时壁面粒子浓度要比上下浓淡低的多。现在国内 已有几十台锅炉采用了这种燃烧技术。燃用烟煤时可在3 5 5 0 e c r 负荷下断油 稳燃，n o x 排放量低达4 2 4 m g n m 3 ；燃用v d a f ， 8 o 无烟煤、贫煤时，5 0 e c r 断油稳燃，燃烧效率提高，防结渣能力大幅度提高，n o x 排放量大幅减少。 为实现水平浓淡燃烧，将一次风分成浓淡两股，哈尔滨工业大学专门开发 了百叶窗煤粉浓缩器，它可以用较小的阻力将一次风气流分成浓度不同的两股 气流。它结构简单，易磨损的叶片可以采用陶瓷材料，且易于更换。根据需要， 可以控制浓淡两侧的煤粉浓度，也可以控制两股气流的风量。对于低挥发份的 燃料，可以将浓侧的煤粉浓度提高一倍。必要时，部分叶片可做成可调节的旋 转叶片，以具有良好的调节性能。 图3 - 7 美国c e 公司的w r 型燃烧器 图3 - 8 水平浓缩燃烧技术原理图 硕士学位论文 第三章锅炉燃烧技术分析 图3 - 9 百叶窗式水平浓缩燃烧器结构示意图 3 2 2 水平浓淡风燃烧技术 在水平浓缩煤粉燃烧技术的基础上，为更加提高其防高温腐蚀、防结渣性 能，研制开发了一种新型的带有n - 次风的水平浓缩煤粉燃烧技术，即水平浓 淡风煤粉燃烧技术。其原理如图3 1 0 所示，该燃烧系统在同一水平截面上将一 次风气流分成浓淡两股，并在淡侧煤粉射流的外侧，增加一股侧二次风射流。 这样，在同一水平截面上，浓一次风喷入炉膛中央，其假想切圆较小；淡一次 风和n - 次风平行并与总的二次风气流旋转方向相同；淡一次风在里，侧二次 风在外，n - - 次风喷入切圆最外面的背火侧，并且通过调整n - 次风风速的大 小来调节一次风射流的刚性。该燃烧技术包括了水平浓淡煤粉燃烧技术的全部 优点，还可以灵活的控制燃烧区域水冷壁附近的烟气成分，很好的实现了“风 包粉”的燃烧技术思想。 图3 - 1 0 水平浓淡风煤粉燃烧技术示意图 3 3 两种燃烧技术的分析比较 3 3 1 宽调节双稳燃煤粉水平浓淡燃烧技术特点 1 可实现煤粉浓度连续调节。扇状流线型撞击式惯性煤粉分离装置可根据 锅炉负荷和煤种不同连续手动、电动或自动调节，煤粉浓度比可在o 至5 7 范 围内变化，以适应不同煤种和不同负荷稳定燃烧要求。 硕士学位论文第三章锅炉燃烧技术分析 2 低负荷稳燃效果好。因本项技术采用双稳燃措施，具有良好的稳燃效 果，对于四角直流燃烧器改造1 2 层可使低负荷不投油稳燃效果从7 0 负荷降 至4 0 5 0 负荷，如适当增加改造的层数，或燃用较好煤质的烟煤，其低负荷 稳燃能力可进一步提高，即低负荷不投油稳燃降至3 5 4 0 。 3 有良好的防结渣性能。本浓淡燃烧技术属于水平浓淡，即浓侧煤粉气 流在向火侧，利于着火，淡侧在靠炉壁处有利于防止水冷壁结渣( 见图3 - 3 ) 。 4 低n o x 排放。采用浓淡燃烧技术，可在燃烧器出口局部形成富燃料区域， 造成还原性环境，抑制n o x 生成，能使n o x 有较大幅度的降低。下降幅度视改 造的层数而定，