浅论煤粉锅炉的少油点火和调峰
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摘 要：探讨了锅炉少油点火的方法和途径，提出了改进低负荷燃烧稳定性的最简单有效的方法,并且介绍了一种节油设备。
关键词：燃烧器 直接点火 节油 稳定燃烧 调峰
随着机组容量的增加，锅炉起动的耗油量急剧增加，加之对调峰运行的要求，需要在低负荷运行时燃烧稳定。因此，少油点火和低负荷稳定燃烧是当前关注的问题。
1 锅炉少油点火
1．1 常规点火方式的缺点
大型煤粉锅炉的燃烧器中，都装有大型油枪，常规的冷炉点火方法是先用大油枪完全烧油至一定的锅炉热负荷，然后再开始投粉，当锅炉达到50%以上负荷时才停止烧油。这种点火方法耗油量太大，况且我国大都以轻柴油供应电厂，价值可观。一台30万机组每次冷炉点火耗油约50~80吨，价值50万元以上；特别是经常起、停调峰的机组，耗费更大。
1．2锅炉少油点火的途径
节约锅炉用油的主要途径应是“以煤代油”，即充分利用煤粉的燃烧特性，使煤粉能在冷炉点火时燃烧，代替大部分燃油。
试验和实践证明，煤粉―空气混合物亦有火焰传播能力，在常规一次风浓度下就能形成火焰传播。如果在一次风射流根部用小的油火焰点燃煤粉，就能使煤粉射流在冷炉中形成火炬燃烧，实现煤粉冷炉点火。但是，如果煤粉射流经过扩散而浓淡降低后，就失去火焰传播能力，需要将全部煤粉―空气混合物加热到着火温度，才能燃烧。
利用这一原理，在煤粉燃烧器出口处装置一小型油燃烧器，造成局部高温，就可点燃整个煤粉射流，形成煤粉火炬燃烧，以煤粉热量进行冷炉点火。
试验证明，对于挥发分较高的烟煤，其一次风射流在常规的浓度下，有很好的火焰传播能力，用很小的油火焰就能使一次风射流全部着火燃烧，可达到最大限度的节油。对挥发分较低的贫煤或无烟煤，可在煤粉射流中混入一部分油雾，可以改善射流的燃烧特性，也能在冷炉中形成火炬燃烧。
2．关于低负荷调峰
影响低负荷燃烧稳定的因素很多，如煤质，运行操作，燃烧器结构，炉内气流工况，给粉工况等。四角燃烧锅炉本来就可以运行在40%负荷，但由于普遍存在一些不合理的因素，致使达不到这一技术指标。此处就影响燃烧稳定性的主要因素和改进方法简述如下。
2．1 炉内气流工况对燃烧稳定性的影响
炉内气流工况是决定燃烧稳定性的重要因素。实际上一、二次风并不是从喷口沿轴向均匀喷出，而往往受燃烧器结构的影响而形成不稳定的气流。今举一例说明：有一台300t/h锅炉，二次风量由喷口前的风门调节，风门前热风风压为3000Pa；根据计算，形成50m/s的二次风速仅需800Pa的风压，因此风门必须开度很小，风门前后压差高达2200Pa，这部分能量不可能在流经风门挡板时瞬间消失，而是在流经风门挡板间隙时形成高速，在风门后变成很强的涡流，这种涡流在喷出前不可能完全消失，必然有很大的能量以涡流形式存在于喷出的射流中。
如果进入炉膛的射流中存在强烈的涡流，会在炉膛中互相作用而形成无序的不稳定的气流工况，使燃烧产生波动。
国内热风送粉的锅炉机组，大都一、二次风合用一个热风风源，为了满足一次风的需要，热风风压必须在3000Pa以上，而二次风仅需1000Pa的风压就可形成50m/s的风速。因此，在热风送粉的机组中，二次风门强烈节流而造成的不良影响，是普遍存在的问题。
除上述问题外，影响气流稳定的因素还有二次风喷口前的转弯风道以及二次风箱的结构尺寸等。
喷口前二次风箱一般都布置在锅炉两侧，经转弯风道进入喷口，由于在转弯过程中的离心作用，造成出口断面速度分布不均和方向偏斜，也会造成气流工况不稳。
国产四角燃烧锅炉的二次风箱横断面积大都偏小，往往不足各二次风喷口总面积的1.5倍，将造成风箱内流速过大，在箱内会形成较大涡流，使风箱内的风压分布紊乱，影响喷出工况。
根据调查，凡二次风源压力过大因而二次风门节流度大，以及二次风箱断面尺寸偏小的锅炉，燃烧器喷口烧坏现象比较严重；反之，则喷口烧坏现象较轻，而且四角喷口区域温度较低，但燃烧稳定性并未受影响。
2．2给粉均匀性对燃烧稳定性的影响
给粉均匀性也是影响燃烧稳定的重要因素，煤粉锅炉的炉内蓄热很小，如果频繁发生瞬间给粉中断现象，将导致燃烧波动甚至灭火；如果能保持给粉机均匀给粉，可大大提高燃烧稳定性。
中储式制粉系统中，煤粉从粉仓经给粉机进入一次风管上的煤粉混合器。现在普遍使用的煤粉混合器，多为安装工地按设计院给出的典型设计，用一段一次风管简单切割焊制而成，这种现场临时加工的煤粉混合器的结构非常粗糙，抽吸作用很小，不能形成负压。
经对煤粉混合器内压力测量，大都为1000~1500Pa正压。这样，一次风很容易经给粉机间隙向粉仓下部漏风，造成粉仓下部搭棚，造成下粉不均，甚至个别给粉机经常给粉中断；如为乏气送粉，则乏气中的水蒸汽进入粉仓后在煤粉中凝结，将造成煤粉结块，失去流动性。
国内中储式制粉系统的给粉机都是叶轮式给粉机，其工作过程是叶轮的空格不断进入粉仓空间，填满煤粉后移出粉仓空间，是一种“空气换煤粉”的过程；即进入粉仓等体积的空气换出等体积的煤粉。在粉仓底部，送出煤粉后的空间被进入粉仓的空气充填，加之从煤粉混合器处漏入粉仓底部的一次风，很难从粉仓排出，将更加剧粉仓底部搭棚，造成给粉机下粉不均，严重影响燃烧稳定性。
3 建议的改进方法
3．1 在喷口内加装格板
对于已运行锅炉最简单的改进气流工况的方法，是在喷口内加装格板，这是一种工作量最小，而又收效很大的方法。即用钢板将喷口分成多个小方格，可削弱气流中的涡流成分，使气流成为方向较为稳定的可控气流。对于二次风，还可减轻二次风转弯离心作用而造成的方向偏斜；对于一次风，能减慢煤粉扩散速度，使一次风喷出后保持较长的高浓度区段，使煤粉射流容易着火。同时使煤粉逐渐扩散分级燃烧，降低喷口区域温度，将高温区移向炉膛中心。
3．2改造点火燃烧器
我公司经多年试验研究，开发出了一种专为节油点火和稳燃用的“节油点火燃烧器”，并已被许多电厂采用，皆取得了非常满意的效果。其主要特征是在一次风喷口处装置一独立的小型油燃烧系统，点燃煤粉射流根部浓度最大的区域。实际证明，对于烟煤，可用很小的油枪就可使煤粉着火，可节油率可达90%，对于较差的煤质，可增加小油枪的出力，形成油煤混烧，可节约部分燃油，节油率一般可达60%以上，调峰节油率大于80%。3．3改进煤粉混合器
如果能在混合器处形成负压，不但可消除一次风漏入粉仓，同时还可将给粉机叶轮送入粉仓的空气，部分吸出，可大大改善给粉工况。
要使混合器形成负压，必须提高一次风源的压力，并改进混合器结构。对于乏气送粉系统，由排粉机供一次风，风压应是足够的；对于热风送粉系统，如一、二次风共用一个送风机，往往热风风压裕量不足，只能改进混合器结构，得到部分改善。最合理的方案，是采用单独的一次风机，同时一、二次风分别按所需的风压供风，这样不但能改进燃烧，而且还会降低厂用电。
4．结束语
节约点火用油的途径是充分利用煤粉的燃烧特性，使煤粉能在冷炉燃烧，代替大部分燃油。
燃烧器喷口加装格板是改进燃烧并提高燃烧稳定性的最简单有效的方法，而且没有任何负面作用。
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