２０１０年第１期　上海电力　

水平浓淡风煤粉燃烧器　

在６７０　ｔ／ｈ燃煤锅上的应用　

郑烈兵　，乔　良　

（１．大唐洛阳首阳山发电厂，洛阳　偃师４７１９００；２．国华绥中发电有限责任公司，辽宁　绥中　１２５２２２）　

摘要：为了降低一台６７０　ｔ／ｈ锅炉燃煤成本，采用水平浓淡风煤粉燃烧器对锅炉进行改造，对改造后的锅炉　进行了工业试验。试验结果表明：锅炉采用水平浓淡燃烧器后，锅炉热效率为９ｌ＿Ｏ５　，可以在１０８　ＭＷ下不　投油稳定运行，且最低负荷率可达５４％。　关键词：锅炉；燃烧器；煤粉　中图分类号：ＴＫ２２３．２３　文献标识码：Ｂ　

１　引言　

我国动力燃料的特点是煤种多变、煤质偏差。　

近年来，由于电力生产用煤的长期供应不足，发电　

用煤品质进一步下降ｌ】］。因此，在煤质、燃烧技术　

和运行水平等多方面原因的影响下，电站锅炉在　

运行中经常出现锅炉低负荷稳燃能力差、助燃用　

油量大、燃烧效率低、大气污染严重、水冷壁结渣　

和高温腐蚀等问题。　

针对这些问题，很多学者对直流煤粉燃烧器　

的工作机理和影响因素进行了试验研究和理论分　

析。文献Ｅ２３提出了中心大速差射流的煤粉浓缩　

方法，并对其进行了冷态试验研究和数值模拟。　

文献Ｅ３］对宽调节比燃烧器的气固两相流动特性　

进行了研究，并提出了改进方案。文献Ｅ４］对开缝　

钝体和钝体进行了试验研究，讨论了开缝钝体在　

四角切圆锅炉上的适应性。文献［５］对目前国内　

外较先进的低ＮＯｘ煤粉燃烧器的技术特点、应用　

状况进行了总结，并提出了进一步研究的方向。　

大唐洛阳首阳山发电厂位于河南省偃师市，　

１９８５年１０月开工建设，拥有２台２２万ｋＷ机组　

以及２台３Ｏ万ｋＷ机组。为了降低入炉煤的单　

价成本，加大地方煤（贫馊煤）掺烧比例仍达到低　负荷调峰、低负荷稳燃、节能的目的，决定采用哈　

尔滨工业大学的水平浓淡风煤粉燃烧技术，对２　

号锅炉（６７０　ｔ／ｈ）燃烧器进行技术改造。　

２　设备简介　

首阳山电厂２号锅炉为东方锅炉厂生产的　ＤＧ　６７０／１４０—９型超高压、中间再热、自然循环、固　

态排渣锅炉。炉膛断面尺寸近似为正方形，其断　

面尺寸长为１２．４　ｍ，宽为１２．０８　ｍ。设计燃用义　

马煤，实际燃用义马煤与小窑煤的混煤，配２００　

Ｍｗ发电机组，采用正压直吹式系统，配６台　

ｚＱＭ一２１６型中速磨煤机。燃烧器采用４角布置，　

每组燃烧器分为３组，布置（从上至下）为：２—１—　

２—１—２—２—１—２—１—２—２—１—２—１—２　

图１　水半浓淡煤粉燃烧器结构图　锅炉改造前燃烧器正反切圆燃烧，１、３号角　

的假想切圆为顺时针旋转，直径为４２２６　ｍｍ，２、４　

号角假想切圆为逆时针旋转，直径为４９８１　ｍｍ，　

每角燃烧器分上、中、下３组，每组布置２层一次　

风喷口３层二次风喷口，一次、二次风相间布置，　

共布置６层一次风喷口，９层二次风喷口，各层均　

为水平布置。　

３水平浓淡风煤粉燃烧技术原理　

水平浓淡风煤粉燃烧器示意图，如图１所示。　

在切向燃烧煤粉锅炉中，通过安装于煤粉燃　

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—　上海电力　２０１０年第１期　

烧器前一次风送粉管道上的高浓缩比的煤粉浓缩　

器，把一次风粉在水平方向上分成浓淡两股煤粉　

气流，其中一股为高浓度煤粉气流，含一次风粉中　

大部分煤粉，这股气流位于向火侧，形成内切圆。　

另一股的煤粉浓度较低，以空气为主，位于背火　

侧，形成外切圆，且在背火侧布置侧二次风，形成　

一种新型煤粉燃烧器。　

浓一次风煤粉气流着火略有提前，在向火侧　

的着火区域形成了高温、高浓度区域，有利于稳　

燃。浓一次风煤粉气流中煤粉燃烧处于偏离化学　

当量比燃烧，有利于降低ＮＯ　的排放。浓一次风　

煤粉气流着火后，淡一次风煤粉气流逐渐混入，符　

合随燃烧进行供风的原则，有利于煤粉粒子的燃　

烬。淡一次风煤粉气流和侧二次风在背火侧喷　

入，从而在炉膛水冷壁附近形成氧化性气氛和较　

低的温度环境　］，提高了灰的熔化温度，可以防止　

结渣，避免高温腐蚀。　

４改造措施　

为了适应煤质变化的需要，提高锅炉的低负　

荷稳燃能力，对于首阳山发电厂１号、２号锅炉，　

除了加强合理配风、燃烧调整等措施外，还对燃烧　

器进行了改造。技术措施如下：　

（１）改造一次风喷口　

将原有的６层一次风中的５层（除２层改为　

小油点火燃烧器外）改为水平浓淡煤粉燃烧器，在　

一次风喷口向火一侧设置浓一次风喷口，在一次　

风喷口背火一侧设置淡一次风喷口；浓一次风火　

嘴内加装稳燃钝体，提高浓一次风的稳燃能力；除　

了上两层外，其他一次风火嘴向火一侧加装稳燃　

器。进一步提高浓一次风的稳燃能力；采用周界　

风／侧边风技术。　

（２）改造二次风喷口　

对原燃烧器喷口进行重新设计，减小一次风　

喷口中间二次风喷口面积，而且呈收缩状喷入炉　

膛，二次风较晚混入，有利于稳燃。　

（３）调整燃烧器假想切圆　

最下层燃烧器布置成同心同向双切圆燃烧，２　

号、４号角假想切圆不变，为逆时针旋转，直径为　

巾９８１　ｍｍ。１号、３号角的假想切圆改为逆时针旋　

转，直径初步选定为夺６ＯＯ　ｍｍ。　

５空气动力场试验　锅炉采用水平浓淡风燃烧器后，为了考察炉　

内空气动力特性，对２号锅炉进行了冷态动力场　

试验。根据相似模化原则，当保证速度进入自模　

区时，只要保证一次、二次风动量比与实际工况相　

吻合，即可保证两者流动结构的相似性。　

通过计算得出一次风速为１８．５　ｍ／ｓ，二次风　

速为２０．０　ｍ／ｓ。在炉内的下层和上层中一次风　

喷口中心线的平面上，拉一“十字”网格线，每３００　

ｍｍ绑一小飘带，小飘带流动的方向即为气流运　

动方向。完成了一次、二次风喷口速度调平之后，　

用热线风速仪对每一飘带的速度进行测定。连接　

最大速度点，即为额定负荷下的煤粉燃烧器出口　

气流在炉内形成的强风环。　

启动送引风机，炉膛负压为３Ｏ～５０　Ｐａ，一次　

风门保持在全开的位置，对炉内底层及上层切圆　

进行测量，如图２所示。　

２Ｎ－　兰　３Ｎ－　

，　ｆ　／　∈　

ｌｌ　Ｊ　，／　

ｌ号　三彗　＝＝＝　ｄ　吕　（ａ）底层　

２号　三＝＝　３ｅｊ　

／　三　三　１号　弓　４号　（ｂ）上层　

图２冷态空气动力场　试验切圆示意图　对炉膛四周每隔５００　

ｍｍ用热线风速仪进行测　

量，贴壁风风速在１．５～３．９　

ｍ／ｓ之间，贴壁风风速较小，　

不会冲刷水冷壁。　

冷态空气动力场试验表　

明：切圆中心为炉膛几何中　

心；浓淡两侧一次风量偏差　

较小，浓淡风速比合理，基本　

达到平衡；贴壁风风速较小，　

无冲刷水冷壁现象；底层切　

圆直径在７．８～９　ｍ之间，上　

层切圆直径在６．６～７．２　ｍ　

之间，炉膛充满度较好，切圆　

居中，整个冷态动力场试验　

比较理想。　

６热态工业实验　

６．１变氧量试验　

炉内氧量对锅炉运行性能有较大的影响，氧　

量过高则导致锅炉排烟损失增加；氧量过低则导　

致未完全燃烧损失增加。因此，有必要对锅炉进　

行变氧量试验。　

人炉总风量可用省煤器出口氧量来监控。在　

入炉总风量变化时，保证一次风量不变，即人炉总　

风量的变化实际上是二次风风量的变化。试验在　

２００　Ｍｗ负荷下进行，４个角周界风挡板开度为　２０１０年第１期　上海电力　

５０　。二次风的配风方式是均等配风方式。燃用　

煤种是５０％地方煤与５０　长焰煤。煤质及试验　

结果参见表ｌ。　

由表１数据可以看出，当氧量由３．８　降低　

到３．２　９／５，固体未完全燃烧热损失增加０．８个百　

分点，锅炉效率由９１．０５　下降到９Ｏ．５５　，降低　

０．５个百分点。这表明随着氧量的减少，煤粉与　

空气的混合不充分，煤粉未完全燃烧。由于氧量　

的减少，ＮＯ　排放量明显降低，由８１４　ｍｇ／ｍ。下　

降到７５５　ｍｇ／ｍ。。文献［７］张清峰等人研究表明：　

随着烟气中过量氧的减少，可以抑制Ｎｏ　的生　

成。但如炉内氧浓度过低（＜３％），增加化学不完　

全燃烧热损失，引起飞灰可燃物含量增加，燃烧效　

率下降。试验结果与前人的研究成果相符合。工　

况二的锅炉效率比未采用新型燃烧器的１号锅炉　提高１％。　

表１入炉总风量试验测定数据　

项　目　工况一　工况二　

省煤器出口氧量／　３．２　３．８　

锅炉蒸发量／ｔ・ｈ～　５９０　５６４　

负荷／ＭＷ　２ＯＯ　２００　

全水份／　７．９６　７．９６　

收到基灰份／　２７．７５　２７．７５　

可燃基挥发份／　２９．６９　２９．６９　

收到基发热值／ＭＪ・ｋｇ　１８．６２　１８．６２　

空气预热器出口氧量／　６．０　６．５Ｏ１　

空气预热器出口ＮＯｘ（Ｏｚ为　７５５　８１４　６　）排放量／ｍｇ・ｍ　

飞灰可燃物含量／　３．９６　２．６７　

固体未完全燃烧热损失／％　２．３　１．５　

锅炉效率／　９Ｏ．５５　９１．０５　

６．２低负荷稳燃试验　

燃烧器改造后进行了低负荷试验。４台磨煤　

机运行，氧量在３．６　左右，配风方式原则上关小　

相邻一次风中间的二次风，同时关闭周界风及侧　

边风。燃用煤为６Ｏ　地方煤与４Ｏ　长焰煤的混　

煤（全水份为７．８６　，收到基灰份为３１．Ｏ３　，可　

燃基挥发份为２４．６７　，收到基发热值为１９．３６　

ＭＪ／ｋｇ），燃用煤及数据可参见表１。锅炉负荷由　

高负荷逐渐下降到１Ｏ８　Ｍｗ。锅炉在１０８　Ｍｗ的　

负荷下，炉膛负压稳定，炉膛火焰监视电视图像正　

常，锅炉整体运行状况良好。火焰白亮，表盘监测　的火焰强度和频率变化不大，锅炉运行稳定，最低　

负荷率达５４　。在１０８　Ｍｗ的负荷下，炉膛平均　

温度在１　２０５￣Ｃ左右，炉膛温度较高，负荷还有下　

调的空间。　

７　结论　

通过对锅炉的冷态空气动力场试验、热态工　

业试验研究，得出以下结论：　

（１）锅炉采用水平浓淡燃烧器后，锅炉整体性　

能良好，锅炉主蒸汽参数达到设计值，锅炉燃烧　

稳定。　

（２）锅炉采用水平浓淡燃烧器后，锅炉效率为　

９１．０５％，比未采用新型燃烧器的１号锅炉提高　

１　。　（３）锅炉采用水平浓淡燃烧器后，可在１０８　

Ｍｗ下不投油稳定运行，最低负荷率可达５４　。　

（４）当氧量由３．８　９／６下降到３．２　，锅炉效率　

由９１．０５　下降到９０．５５　，当Ｏ　为６　，空气预　

热器出口排放量由８１４　ｍｇ／ｍ。下降到７５５　ｒａｇ／　

ｍ３。　（５）冷态空气动力场试验表明：新型燃烧器的　

浓淡两侧一次风量偏差较小，浓淡风速比合理，基　

本达到平衡；贴壁风风速较小，无冲刷水冷壁现　

象；炉膛充满度较好，切圆中心为炉膛几何中心，　

冷态动力场比较理想。　

参考文献：　

［１］詹华，姚士洪．对我国能源现状及未来发展的几点思考　［Ｊ］．能源工程，２００３，（３）：１－４，８．　Ｅ２３　张军，傅维标．中心大速差射流的煤粉浓缩方法的研究　ＥＪ］．燃烧科学与技术，１９９６，２（３）：２００—２０８．　Ｅ３３刘贵苏，陈世英．宽调节比燃烧技术的研究ＥＪ］．中国电机　工程学报．１９９６，１６（１）：５４　５８．　［４］马小茜，史学锋，靳世平，等．开缝钝体燃烧器对四角切向　燃烧锅炉的适应性ＥＪ］．热能动力工程，１９９５，ｌｏ（４）：２１６　２２１，２５５．　Ｅ５３周俊虎，赵玉晓，刘建忠，等．低ＮＯｘ煤粉燃烧器技术的　研究进展与前景展望［Ｊ］．热力发电，２００５，３４（８）：１－６．　Ｅ６］果志明，李争起，成庆刚，等．水平浓淡凤煤粉燃烧器在陡河　发电厂的应用［Ｊ］．华中电力，２００３，１６（６）：４４—４６．　［７］张清峰，陈德强．煤粉锅炉运行中的氧量问题［Ｊ］．华北电　力技术．２００２，４９（９）：１—２．　收稿日期：２００９—９—３０　作者简介：郑烈兵（１９７７一），男，河南洛阳人，本科，工程师，　从事火电厂运行管理工作。　（责任编辑：杜建军）　

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