第四章 煤粉炉的燃烧调整试验
§4-1 概 述 §4-2 四角直流煤粉燃烧器调 试的 一般原理
§4-1 概述
一、燃烧调整试验的目的及意义 1、锅炉的燃烧工况优劣在很大程度上影响着锅炉 设备和整个发电机组的经济性和安全性。 设备和整个发电机组的经济性和安全性。对于 现代火力发电机组，锅炉热效率每提高1 现代火力发电机组，锅炉热效率每提高1%将意 味着整套机组效率提高0.3 ～ 0.4% ， 标准煤耗 味着整套机组效率提高 0 下降3 下降3～4克/度。 2、有计划地改变某些可调参数及控制方式（如燃 有计划地改变某些可调参数及控制方式（ 料供给方式及配风方式） 料供给方式及配风方式），对燃烧工况做全面 的测量。然后将取得的结果进行科学分析， 的测量。然后将取得的结果进行科学分析，从 经济上，安全性诸方面加以比较， 经济上，安全性诸方面加以比较，才能确定出 最佳的运行方式。这样的试验、 最佳的运行方式。这样的试验、测量和分析研 究工作， 究工作，就是我们所称的锅炉燃烧调整试验。
二、四角布置直流煤粉燃烧器炉膛的形式
流 燃 器 用 特 值 直 式 烧 常 风量 性 种 煤 粉 统 煤 系 次 比 一 风 例 次 温 一 风 度 次 速 一 风 度 二 风 例 次 比 次 温 二 风 度 次 速 二 风 度 次 比 三 风 例 次 温 三 风 度 次 速 三 风 度 煤 烟 吹 直 式 30～ 35 30～ 100 30～ 35 30～ 60 280 40～ 45 40～ 10 ～ 280 45～ 55 45～ 12 ～ 320 130 25 58 320 40～ 50 40～ 15 ～ 60 45～ 55 45～ 12 ～ 320 45～ 55 45～ 中 煤 洗 烟 吹 直 式 30 220 28 55 130 20～ 25 20～ 60 320 40～ 50 40～ 17 ～ 60 12 ～ 390 仓 储 式 质 煤 劣 烟 吹 直 式 仓 储 式 煤 贫 吹 直 式 仓 储 式 烟 无 煤 仓 储 式 20～ 25 20～ 240 20～ 28 20～ 65 390 40～ 50 40～ 17 ～ 60 45～ 55 45～ 260 20～ 25 20～ 60～ 65 60～ 400 400 40～ 45 40～ 15 ～ 80 45～ 55 45～
四.四角配风均匀性
为使四角燃烧器得到良好的炉内空气动力 结构，关键的调试项目之一是使四角配风均匀， 结构，关键的调试项目之一是使四角配风均匀， 对带有煤粉的一次风和动量大的二次风都有同 样的要求。 样的要求。前面已分析了四角切圆射流的偏转 主要原因在于相邻两角动量的相互作用， 主要原因在于相邻两角动量的相互作用，既决 定于每股射流的动量大小及射流的作用范围， 定于每股射流的动量大小及射流的作用范围， 又取决于两股射流的作用点。根据这个原理， 又取决于两股射流的作用点。根据这个原理， 可以定性地估计四角配风不均对炉内空气动力 工况的大致影响。 工况的大致影响。
为了达到这个目的， 为了达到这个目的，对于煤粉炉在运行操作方 面应注意下述诸参数或控制方式的调整， 面应注意下述诸参数或控制方式的调整，使其达到 最佳值： 最佳值： 1.燃烧器一、二、三次风口的出口风速和风率； 1.燃烧器一、 燃烧器一 三次风口的出口风速和风率； 2.各燃烧器间的负荷分配和投停方式； 2.各燃烧器间的负荷分配和投停方式； 各燃烧器间的负荷分配和投停方式 3.炉膛的风量，即空气过剩系数； 3.炉膛的风量，即空气过剩系数； 炉膛的风量 4.煤粉细度，煤粉均匀性分布。 4.煤粉细度，煤粉均匀性分布。 煤粉细度
3 、 通过较全面的燃烧调整试验， 也可以获得在最 通过较全面的燃烧调整试验 ， 佳运行方式下的技术经济性。 佳运行方式下的技术经济性。 通过燃烧调整试验， 4 、 通过燃烧调整试验 ， 还运行性能 ， 掌握燃烧过程的内在规律 ， 使试验和理论知识更紧密地联系起来， 使试验和理论知识更紧密地联系起来 ， 从而在技 术革新、安全经济运行方面发挥出更大的作用。 术革新、安全经济运行方面发挥出更大的作用。
实际切圆直径的大小与假想切圆直径、各喷口出口 实际切圆直径的大小与假想切圆直径、 气流动量、多层燃烧器各层速比、炉膛断面形状等 气流动量、多层燃烧器各层速比、 有关。 有关。
三.直流燃烧器射流的刚性
所谓射流的刚性 ， 是指射流喷入炉内后射流的轨迹偏离假
想射流轴心线的程度。射流刚性越小越容易偏离， 想射流轴心线的程度 。射流刚性越小越容易偏离，严重 时还会产生气流贴墙、冲墙、引起堆灰结焦。 时还会产生气流贴墙、冲墙、引起堆灰结焦。 直流燃烧器射流喷出后产生偏离现象的主要原因： 直流燃烧器射流喷出后产生偏离现象的主要原因： 射流卷吸使两侧产生压差所引起的射流偏转； （1）射流卷吸使两侧产生压差所引起的射流偏转； （2）射流自燃烧器喷出后受邻角气流的冲击挤压以及离心 力的作用而使射流偏轴线， 力的作用而使射流偏轴线， 这是实际切圆直径比假想切 圆大好几倍的主要原因； 圆大好几倍的主要原因； 直流燃烧器结构对射流偏转的影响。 （3）直流燃烧器结构对射流偏转的影响。主要影响参数为 直流燃烧器的高宽比h/b h/b， 直流燃烧器的高宽比h/b ， 各燃烧器间的相对间隔 △/b 及燃烧器总面积与炉膛截面积F 及燃烧器总面积与炉膛截面积F之比。
25～ 28 25～ 220 25～ 28 25～ 55 130
20～ 28 20～
20～ 27 20～ 60
三、四角布置直流燃烧器的空气动力结构 四角直流燃烧器设计时， 1. 切圆直径 四角直流燃烧器设计时 ， 假想切圆直 径为： 对固态排渣煤粉炉d =(0 05～ 径为 ： 对固态排渣煤粉炉 d0 =(0.05 ～ ０ .1) A ， A 为炉膛横断面长短边长的平均值。 为炉膛横断面长短边长的平均值。实际运行时的切 圆直径可膨胀至假想切圆直径 的7~8倍。真正切圆 直径并非是一个常数， 直径并非是一个常数，实际上它是一个倒锥形的旋 涡核心，即上大下小， 涡核心，即上大下小，特别是当离开燃烧器作用平 面后，旋转速度逐渐衰减，旋涡的直径不断增大。 面后，旋转速度逐渐衰减，旋涡的直径不断增大。
§4 - 2
四角直流煤粉燃烧器调试的一般原理
一、四角切圆燃烧的主要特点 四角射流着火后相交，相互点燃，使煤粉着火稳定； ①四角射流着火后相交，相互点燃，使煤粉着火稳定； 由于四股射流在炉膛内相交后强烈旋转，湍流的热量、 ②由于四股射流在炉膛内相交后强烈旋转，湍流的热量、 质量和动量交换十分强烈， 质量和动量交换十分强烈，故能加速着火后燃料的燃尽 程度； 程度； ③四角切圆射流有强烈的湍流扩散和良好的炉内空气动力 结构，炉膛充满系数较好，炉内热负荷均匀； 结构，炉膛充满系数较好，炉内热负荷均匀； 切圆燃烧时每角均由多个一、二次风喷嘴所组成， ④切圆燃烧时每角均由多个一、二次风喷嘴所组成，负荷 变化时调节灵活，对煤种适应性强， 变化时调节灵活，对煤种适应性强，控制和调节手段也 较多； 较多； 炉膛结构简单，便于大容量锅炉的布置； ⑤炉膛结构简单，便于大容量锅炉的布置； 便于实现分段送风、分段燃烧，从而抑制N 的排放。 ⑥便于实现分段送风、分段燃烧，从而抑制N0X的排放。
注意事项
1、在运行调整试验之前，应尽量掌握设备运行现状 在运行调整试验之前， 和历史情况，首先做两次或多次预备性试验， 和历史情况，首先做两次或多次预备性试验，以 摸清情况。 摸清情况。然后根据设备特点和存在问题确定调 整项目及程序。 整项目及程序。 原则上，当进行一组单项调整试验时， 2、原则上，当进行一组单项调整试验时，除了该可 调参数外， 调参数外，锅炉的其它可调参数及操作方式都应 保持恒定。 保持恒定。 3、通过多次运行调整尚不能完全达到前述的主要目 的时， 的时，就需要考虑进行燃烧设备的局部修改或改 造问题，如增减卫燃带，改变一、 造问题，如增减卫燃带，改变一、二、三次风喷 口尺寸，修改燃烧器结构型式等。 口尺寸，修改燃烧器结构型式等。修改或改造之 后再进行燃烧调整试验。 后再进行燃烧调整试验。
五、四角布置直流燃烧器的着火特性
1.着火三角形方案 如图a所示，二次风和一次风以一定的角度相交，一 次风喷出一定距离后才与二次风相交，在这段距离内，一 次风射流从两侧卷吸高温烟气并受到高温火炬的辐射，温 度不断提高直至着火。着火区一般是从射流周界边缘开始， 二次风与已着火的一次风射流相交，补充了氧气。加强了 扰动和混合，使燃烧过程得以稳定和强化。由此可见，一、 二风的大量相交必须在一次风气粉混合物着火以后完成， 否则大量“冷” 风过早地混合，不但会拖延着火过程， 甚至会形成“黑龙”，引起局部熄火。交点的距离和燃料 的性质密切相关。对挥发分含量高，易着火的烟煤，交点 可以近些，对难着火的无烟煤，则要求推迟相交，同时它 还与一、二次风速的比例有关，对于难着火的煤，一次风 速和风量应较低，以保证有足够的着火时间。
四角配风不均对气流工况的影响
实际运行中情况更为复杂， 实际运行中情况更为复杂 ， 因为每角中布置了很 多一、 三次喷嘴， 多一 、 二 、 三次喷嘴 ， 每只喷嘴的角度和风速均不可 能相同， 各种因素是相互交叉作用， 能相同 ， 各种因素是相互交叉作用 ， 再加上风道至喷 嘴都要转向， 使得喷嘴靠外弯头出口处风速偏高， 嘴都要转向 ， 使得喷嘴靠外弯头出口处风速偏高 ， 靠 内弯头处偏低， 有时二者会相差几倍， 内弯头处偏低 ， 有时二者会相差几倍 ， 由于实际最大 速度射流轴心偏离而使假想切圆直径和形状变化（ 速度射流轴心偏离而使假想切圆直径和形状变化 （ 形 成椭圆或对冲） 成椭圆或对冲 ） ， 因此设计时尽可能保持燃烧器前足 够长的直段， 若弯头离燃烧器出口处较近， 够长的直段 ， 若弯头离燃烧器出口处较近 ， 应在转变 风道内加装导流叶片。 风道内加装导流叶片 。 此外在安装时应尽可能加强燃 烧器的刚性， 避免运行后发生变形。 各直流燃烧器在 烧器的刚性 ， 避免运行后发生变形 。 运行时的自由膨胀位移方向和角度亦要很好考虑， 运行时的自由膨胀位移方向和角度亦要很好考虑 ， 朝 不同的方向膨胀会使本来安装好的四角燃烧器角度产 生变化。 生变化。