摘 要：梅县电厂燃用本地无烟煤，这种无烟煤挥发分很低，投产运行后一段时间内，锅炉燃烧不稳定，经常出现灭火现象或正压燃烧，主蒸汽、再热蒸汽温度达不到要求，严重影响了机组的安全运行和经济效益，为此，分析造成这种情况的主要原因并提出针对性比较强的解决办法，取得了较好的实际效果，这种经验和成果值得借鉴和推广。
关键词：锅炉；燃烧器；燃烧调整；低质无烟煤；稳定性
Adjustment on combustion of lowquality anthracite
XIAO Shaoyun, CHEN Dongguang
(Meixian Power Plant, Meizhou, Guangdong 514032, China)
Abstract: The combustion of indigenous lowvolatilematteranthracite led to unstable combustion in the boiler of Meixian Power Plant, resulting in frequent fire extinguishing or positive pressure combustion as well as low main steam and reheat steam temperature, which seriously impacted the safety and economic benefits of the unit. Based on analyses of the problem, countermeasures are presented and satisfactory results obtained.
Key words: boiler;burner;combustion adjustment;lowquality anthracite;stability
1设备概况
梅县发电厂125 MW机组锅炉，是上海锅炉厂为燃用本地无烟煤设计制造的420 t/h超高压中间再热自然循环汽包炉。燃烧设备引进美国“CE”公司并经改进的“WR”形燃烧器, 采用同心正反切圆燃烧系统, 为四角切向燃烧方式，并设置了煤粉浓淡分离装置，在煤粉喷嘴内安装了一个“V”形钝体，每角布置喷燃器喷嘴从上至下依次为消旋二次风、三次风、上油枪二次风、上一次风、上启转二次风、中一次风、下一次风下启转二次风、下油枪二次风。为着重解决燃烧的稳定性提出了较小的容积热强度，较长的火焰高度，在燃烧器区域布置了150 m2的卫燃带。每台炉配制DTM380/830型钢球磨煤机，中间储仓式制粉系统二套，热风送煤粉。煤种的设计参数为：w(War)=7.0%,
2原因分析
2.1燃烧区域炉温低
从煤粉气流着火的热力条件可知，如果燃烧的热负荷条件不变，减少炉内燃烧器区域受热面吸热，有利于煤粉着火。因此，在实践中，为了加快和稳定低挥发分煤的着火，常在燃烧器区域用铬矿砂等耐火材料将部分水冷壁遮盖起来，构成所谓的燃烧带，其目的是减少水冷壁的吸热量，以提高燃烧器区域的温度水平，从而改善煤粉气流的着火条件。虽然梅县电厂的锅炉按设计要求敷设了150 m2的燃烧带，但测量运行中的燃烧器区域时，炉温仅有约1000 ℃。根据在一定测试条件下实验室得出的煤粉气流中煤粉颗粒的着火温度（见表1），可看出燃烧器区域的温度仍较低。
2.2三次风量、风速过大
运行中，中间储仓式制粉系统通过三次风喷嘴将乏气送入炉膛参与燃烧，即进入炉膛的低温风增多，使炉膛的温度水平下降，影响了燃烧的稳定，三次风速的高低和三次风量的多少对炉瞠火焰有较大的影响，特别是梅县电厂煤质可磨性系数（Kkm=0.9）偏小，故球磨机的选型偏大（这主要考虑要达到合格的煤粉细度和足够的煤粉量），这就造成三次风量大、风速大（经测量，风速为49 m/s, 风量为140 000 m3/h），加大了对燃烧稳定性的影响。
2.3煤粉细度变化大
煤粉气流的着火温度随煤粉细度的变化而变化，煤粉愈细，着火愈容易。这是因为在同样的煤粉浓度下，煤粉愈细，进行燃烧反应的表面积就会越大，而煤粉本身的热阻却减小，因而在加热时，细煤粉的温升速度要比粗煤粉快（见图1），这样就可以加快化学反应速度，更快地达到着火，所以在燃烧时总是细煤粉首先着火燃烧。可见，对于难着火的低挥发分煤，将煤粉磨得更加细一些，无疑会加速它的着火过程，因梅县电厂煤质变化幅度较大，常常造成煤粉细度变化幅度较大，一般煤粉细度R90在4%～12%内，而不能保证设计需要的煤粉细度R90＜6%。
2.4一次风喷嘴附近煤粉浓度不够
煤粉火炬的稳定性，首先要稳定着火，但煤粉空气的混合物较难着火，又是煤粉燃烧的特点之一，特别是使用低挥发分的无烟煤，要求稳定着火更是锅炉运行中的突出问题。现代理论和实践表明，要实现低挥发分的煤粉火炬稳定着火，除了采取利用敷设燃烧带来提高燃烧器区域的温度；采用热风送粉和较高的热风温度；采用较低的一次风率和一次风速；减少煤粉颗粒细度以及采用性能良好的燃烧器等之外，重要的是在一次风喷嘴出口附近形成局部高温、高煤粉浓度和适当高的空气中氧的浓度，即形成所谓的“三高区”。煤粉颗粒在局部的三高区内被迅速加热、升温，很快析出挥发分并着火燃烧，煤粉火炬就得以稳定。
采用浓淡分离的高浓度煤粉燃烧器并调整燃烧器喷嘴角度，则是提高燃烧器出口局部煤粉浓度的有效方法，其对煤粉火炬的稳燃有许多积极作用，可以归纳为：
a) 能使一次风煤粉气流的着火热度减小，局部的煤粉浓度提高了，便相对降低了此局部地区的一次风量，使着火热度降低，加快煤粉气流的着火。
b) 煤粉浓度的提高，加速着火前后煤粉的化学反应速度，放热量增加，故可以促进煤粉气流的着火，并使着火稳定。
c) 煤粉浓度提高，可使一次风煤粉气流的着火温度降低。试验表明，煤粉浓度与煤粉气流着火温度的关系见表2。
d) 煤粉浓度提高，增加了炉内火焰的黑度和辐射吸热量，促进了着火，并提高火焰的传播速度。
梅县电厂喷燃器采用了浓淡分离装置，但是上、中层一次风之间有一个上启转二次风。为防止煤粉气流离析，补给燃料燃烧所需的空气量，提高一次风粉气流的刚度，在一次风喷嘴周围设计布置周界风，这些设计均使一次风喷嘴附近的煤粉浓度有所降低。
3改造方案
经过分析和试验，得出梅县电厂无烟煤挥发分低，锅炉难着火的结论，确定对锅炉系统进行一系列的改造和调整。
3.1增加燃烧带的面积
在三次风喷嘴以上和下启转二次风喷嘴以下，燃烧带的面积由原设计的150 m2增加100m2，共250 m2，有效地提高了炉膛温度水平和蓄热能力，使运行中燃烧器区域的温度能达到1 400 ℃左右，从而改善了煤粉着火条件，也提高了主蒸汽、再热蒸汽温度。
3.2减少三次风量，降低三次风速
因为球磨机的选型偏大，在运行中采取全开制粉系统再循环门及限制排粉机入口导向门的开度来减少进入炉膛的三次风量和降低三次风速，将三次风量和三次风速基本控制在设计值附近（经测量，三次风量为120 000 m3/h，三次风速为41 m/s），并且采取将三次风喷嘴上倾5°，进一步降低了三次风对燃烧中心的不良影响。
3.3进行粗粉分离器的改造
将HW-CB-1型粗粉分离器的锥帽连杆加长300 mm，从而降低分离器的容积强度，提高分离效率；另外将排粉机入口导向门的开度限制在一定开度，使煤粉细度的变化范围由原来的R90在4%～12%之间，调整为R90在4%～6%之间，能适应煤质的变化对燃烧的影响。
3.4进行一、二次风喷嘴的调整和改造
3.4.1一次风喷嘴的调整和改造
根据低质无烟煤挥发分低难着火的特点，为使煤粉气流在高浓度区集中燃烧，以利于着火和稳燃，封堵了一次风喷嘴的周界风且将上一次风喷嘴下倾14°，中一次风喷嘴下倾2°，下一次风喷嘴上倾4°，还加装了一次风喷嘴的导流板，以增加高温烟气回流区域，增加煤粉着火所需要的热量。
3.4.2二次风喷嘴的调整
由于二次风过早混入，亦将影响煤粉气流着火燃烧的稳定性，故将消旋二次风上倾15°～20°，上启转二次风上倾4°，上油枪二次风水平，下启转二次风上倾2°～4°，下油枪二次风上倾2°～4°，使各层二次风及时合理混入。通过调整，使一次风喷嘴附近的煤粉浓度大大提高,为形成所谓的“三高区”创造了条件。
4结束语
通过以上调整和改造后，锅炉燃烧稳定，消除了锅炉燃烧不好而造成的灭火现象，正压燃烧的现象也没有出现，取得了良好的效果。正常情况下，70%负荷可不投油稳定燃烧，主蒸汽、再热蒸汽温度和锅炉效率均达到设计要求。