6#鍋爐燃燒器改造分析

王松竹 張麥秋 曾錫龍

(1.湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南株洲412000；2.湖南宜化有限責(zé)任公司，湖南冷水江417506)

6#鍋爐燃燒器改造分析

王松竹1張麥秋1曾錫龍2

(1.湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南株洲412000；2.湖南宜化有限責(zé)任公司，湖南冷水江417506)

為提高鍋爐燃燒的穩(wěn)定性，降低燃料消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益，對6#鍋爐燃燒器進(jìn)行了技術(shù)改造。改造完成后，較好地解決了鍋爐熱效率低，低揮發(fā)份無煙煤不能穩(wěn)定燃燒的問題；鍋爐燃用本地?zé)o煙煤（熱值為20900kJ/kg），在額定負(fù)荷下運(yùn)行，噸蒸汽煤耗可達(dá)200kg/t汽，飛灰含碳量小于20%；為企業(yè)每年創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益在80萬元以上。

75t/h煤粉爐；燃燒器；技術(shù)改造

0 前言

湖南宜化有限責(zé)任公司（原湖南省資江氮肥廠）、熱電分廠6#鍋爐，是由四川鍋爐廠1992年設(shè)計制造，型號：CG-75/3.82-M，額定蒸發(fā)量為75t/h的煤粉爐；于1993年底投入運(yùn)行，其燃燒器采用四角布置的雙通道大速差燃燒器。在經(jīng)過較長時間的運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)：鍋爐爐膛內(nèi)結(jié)焦嚴(yán)重，其飛灰含碳量達(dá)40%以上，噸蒸汽煤耗高達(dá)290kg/t汽；造成能源的大量浪費(fèi)，且操作極難控制。后于2009年5月，利用該爐大修的機(jī)會，對燃燒器進(jìn)行了改造：采用武漢鍋爐廠成套技術(shù)（設(shè)計、制造、安裝），燃燒器采用四角噴燃、濃淡燃燒技術(shù)。大修后，鍋爐燃燒仍不穩(wěn)定，消耗相當(dāng)高的問題依然存在（噸蒸汽煤耗達(dá)260kg/t汽）。為了提高燃燒的穩(wěn)定性，降低鍋爐燃料消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益，于2012年10月對6#鍋爐燃燒器進(jìn)行了技術(shù)改造。

1 燃燒器改進(jìn)前問題分析

武漢鍋爐廠設(shè)計的四角噴燃直流式濃淡燃燒器，其結(jié)構(gòu)與布置如圖1，設(shè)計參數(shù)見表1：

圖1 改造前的燃燒器結(jié)構(gòu)與布置

表1 燃燒設(shè)計參數(shù)

這種燃燒器其特點(diǎn)是：提高了低揮發(fā)份煤的著火穩(wěn)定性；在低負(fù)荷運(yùn)行時著火，燃燒的穩(wěn)定性有點(diǎn)類似于美國燃燒工程公司設(shè)計的WR燃燒器；有些設(shè)計參數(shù)存在不足之處：如過多地考慮結(jié)渣問題；對著火問題和完全燃燒問題考慮較少。筆者認(rèn)為主要存在以下五個方面的問題：

（1）設(shè)計一次風(fēng)速過低（16m/s）。為保證低揮發(fā)份煤的煤粉火炬穩(wěn)定著火，應(yīng)采取較低的一次風(fēng)速和一次風(fēng)率（對固態(tài)排渣煤粉爐直流式燃燒器一次風(fēng)速的推薦值一般為20～25m/s）。一次風(fēng)速不能過小，過小的一次風(fēng)速會使一次風(fēng)射流偏轉(zhuǎn)加劇，且對于這種具有內(nèi)鈍體的燃燒器來說，一次風(fēng)速太小，會降低鈍體尾跡回流區(qū)的湍流熱質(zhì)交換能力。

（2）一次風(fēng)噴嘴內(nèi)鈍尺寸設(shè)計過小。這樣會使鈍體尾跡回流區(qū)太小，中心回流區(qū)中氣流溫度較低，難形成“三高區(qū)”特點(diǎn)的穩(wěn)燃有利區(qū)（所謂“三高區(qū)”指的是：在一次風(fēng)噴口出口附近形成局部高溫；高煤粉濃度和適當(dāng)?shù)难鯘舛取＃?/p>

（3）側(cè)二次風(fēng)噴口與一次風(fēng)噴口間距過?。▋H為噴口壁厚度，約為12mm）。

（4）燃燒器噴口爐膛斷面設(shè)計不合理，如圖2所示。

圖2 燃燒器噴口截面結(jié)構(gòu)圖

圖2所示結(jié)構(gòu)，有礙于外回流區(qū)的形成，易造成左右側(cè)水冷壁管結(jié)焦，并有沖刷爐管的現(xiàn)象。

（5）燃燒器采用兩側(cè)墻布置，致使切圓出現(xiàn)問題。即左前、右后角兩股射流的實(shí)際切圓比理論切圓大一些；而左后、右前角射流的實(shí)際切圓比理論切圓小一些。因此，旋轉(zhuǎn)氣流的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度受到影響，擾動減弱，使燃燒后期混合減弱，不利于燃盡過程。

2 燃燒器改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)與布置

通過以上分析可知，應(yīng)根據(jù)鍋爐爐膛的結(jié)構(gòu)來改造燃燒器的結(jié)構(gòu)與布置。為確保燃燒火焰在爐膛內(nèi)有較好的充滿程度，減少氣流在爐膛內(nèi)的死滯區(qū)和旋渦區(qū)，避免火焰沖墻刷壁，避免結(jié)渣；同時，改造后的燃燒器能較好地燃用本地?zé)o煙煤，對6#鍋爐采取了如下改進(jìn)措施：

（1）提高一次風(fēng)速至25m/s（25m/s為鍋爐采用雙通道大速差燃燒器時設(shè)計風(fēng)速）。選取一次風(fēng)速設(shè)計上限值，可以使鈍體尾跡區(qū)的湍流熱質(zhì)交換能力得到改善，提高尾跡區(qū)煤粉的溫度。

（2）設(shè)計制作直立式狹長型一次風(fēng)噴口。增大一次風(fēng)噴口高寬比（h/b=2），使煤粉射流截面的周界加大；增大煤粉射流與高溫?zé)煔忾g的接觸面積，增強(qiáng)卷吸高溫?zé)煔獾哪芰Α?/p>

（3）設(shè)計三次風(fēng)噴口下傾10°角。這樣既不會對主煤粉氣流的燃燒造成明顯影響，又可以壓火，增加三次風(fēng)氣流在爐內(nèi)逗留時間，有利于三次風(fēng)中細(xì)煤粉的燃盡，減少飛灰可燃物（飛灰含碳量降低）。

（4）設(shè)計上二次風(fēng)噴口下傾5°角，并適當(dāng)增大上二次風(fēng)噴口面積。使之能壓住火焰，不使火焰過分上飄。在分級配風(fēng)方式中上二次風(fēng)所占百分比最高，是煤粉燃燒和燃盡的主要風(fēng)源。（5）一次風(fēng)噴嘴設(shè)計成漸縮型噴嘴。主要避免煤粉沉積，在噴嘴內(nèi)的氣流可逐漸加速，均化噴口氣流分布，提高一次風(fēng)煤粉濃度。

（6）改變理論假想切圓直徑。因?yàn)椴捎昧藘蓚?cè)墻布置的燃燒口，燃燒器噴口中的幾何軸線和兩側(cè)墻間的夾角差異很大，射流的補(bǔ)氣條件有很大的差異，故布置成大小切方圓方式，即兩對對角燃燒器的射流分別與兩個直徑不同的假想切圓相切（Φ500，Φ400）。由此，可以改變氣流的偏斜，并可防止實(shí)際切圓的橢圓度過大。

（7）采用穩(wěn)燃技術(shù)。在一次風(fēng)噴嘴內(nèi)設(shè)有V型鈍體張角60°，邊寬比b/B=0.5，阻塞率BR=0的鈍體，使燃燒器達(dá)到穩(wěn)燃效果 ，尤其對燃用低揮發(fā)份煤的切圓燃燒方式的穩(wěn)燃有很大的作用。

（8）改變?nèi)紵鲊娍诮孛娼Y(jié)構(gòu)，即將左后、右前角2根水冷壁管在燃燒器區(qū)域的位置改變。改進(jìn)后的燃燒器結(jié)構(gòu)與布置如圖3所示。

圖3 改造后的燃燒器結(jié)構(gòu)與布置

3 結(jié)束語

6#鍋爐改造完成后一直運(yùn)行至今，較好地解決了鍋爐熱效率低，低揮發(fā)份無煙煤不能穩(wěn)定燃燒的問題；鍋爐燃用本地?zé)o煙煤（熱值為20900kJ/kg），在額定負(fù)荷下運(yùn)行，噸蒸汽煤耗可達(dá)200kg/t汽，飛灰含碳量小于20%；為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益在80萬元/年以上。

［1］姜湘山.燃油燃?xì)忮仩t安裝與運(yùn)行維護(hù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

［2］姜湘山.燃油燃?xì)忮仩t及鍋爐房設(shè)計[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

［3］王資院，李群松.壓力容器安全操作與維護(hù)保養(yǎng)[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2006.

Remolding Analysis of No.6 Boil Burner

WANG Song-zhu1ZHANG Mai-qiu1ZENG Xi-long2
(1.Hunan Chemical Industry Vocational Technology College,Zhuzhou Hunan 412000,China；2.Hunan Yihua Chemical Industry,Lengshuijiang Hunan 417506,China)

In order to improve the robustness,and efficacy of boil burner,technical renovation was applied on No.6 Boil burner.After this renovation,problems like the low efficacy of the burner,unstable burning of anthracite has been properly set.Now,The Boil Burner can achieve 200 kilograms of anthracite to react with one ton of steam,while waste air containing less than 20 percent of carbon.This brought in economic benefit over 800 thousand Yuan per year

75t/h pulverized coal furnace；Burner；Technical renovation

王松竹(1957—)，男，湖南漣源人，湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，機(jī)修鉗工高級技師、副教授，主要從事機(jī)械類教學(xué)及其研究。

湯靜］