劣质煤的燃烧问题及其调整技术探讨

(金山热电厂，内蒙古 呼和浩特 010106)
摘 要：文章分析了劣质煤的燃烧特性，通过集中燃烧，调整一，二次风，以保证机组安全稳定运行。
关键词：劣质煤；集中燃烧；一次风；二次风
中图分类号：TK227.1  文献标识码：A  文章编号：1007—6921(2008)06—0311—02 
我国的劣质煤储量丰富，开发和利用劣质煤是我国一项重要的能源政策。
劣质煤的特点：水分高，灰分大，发热量低，挥发份低，着火点高等。

火力发电厂在燃用劣质煤时，一方面，锅炉燃烧不稳，易引起锅炉灭火放炮事故；另一方面，为稳定燃烧需投油助燃，浪费了大量的燃油。同时，飞灰含碳量增大，锅炉效率降低，经济性差。此外，还存在燃用劣质煤，使锅炉易结焦，各受热面磨损严重，锅炉运行各参数不稳，运行人员调整工作量增大等问题。

丰镇发电厂670T/H锅炉燃煤种类较杂，初期燃用乌海煤并掺烧大同小窑煤；准格尔煤田开发后，燃用准格尔煤。由于近年来煤源紧张，有时不得不燃烧劣质煤。下面就四角直流燃烧器锅炉在燃烧劣质煤时影响燃烧的因素和调整技术作初步探讨和研究。
1 采用集中燃烧有利于提高炉膛温度，有利于劣质煤着火燃烧
1.1 集中燃烧是烧好劣质煤的有效措施，理由是：①增加了煤粉的浓度，集中了燃烧的挥发物。②降低了着火区的过量空气。③燃烧中心集中，使火焰温度水平升高。
煤愈差，一次风比例就越小，分散送风、送粉会使射流刚性变差，燃烧不易稳定，集中一次风布置后，气流射流刚性变强。
1.2 以上这些都有利于劣质煤的着火和燃烧，但一次风集中布置也带来两个问题：由于煤粉高度集中，可能出现着火、燃烧初期氧量不足的问题，在一次风喷嘴内加周界风量解决。
1.3 集中布置后喷口截面增大，不但喷嘴机械强度变差，易发生变形，同时也易出现速度不均，气粉分层等不良现象，可通过在喷嘴内加纵向或横向隔板来解决，由于隔板把一次风分割成多个小股射流，使气流扰动增强，有利于着火燃烧稳定。
2 控制好一次风量有利于劣质煤的燃烧

一次风量的大小对燃烧的着火影响较大，直流燃烧器煤粉着火，主要是依靠射流卷吸周围高温烟气对一次风的气粉混合物进行加热，一次风量愈大，要求加热至着火所需热量愈多，对着火不利。实践证明：当一次风量增加时，喷嘴出口附近火焰温度明显降低，着火推迟，再加上劣质煤着火温度本来就较高，因此在调整时，对劣质煤在煤粉管道不积粉堵管的前提下，应尽可能降低一次风比例，这样就有利于劣质煤的燃烧。
3 调整好一次风速有利于劣质煤的燃烧

燃烧劣质煤时，一次风速过高或过低都是不合适的，一次风速过高，会推迟着火，引起燃烧不稳定，而且较粗的煤粉因惯性过大易穿过剧烈的燃烧区而落下或逸走，形成机械不完全燃烧损失，有时甚至喷射到炉墙上引起结焦，一次风速过低亦是不利的。原因在于：①煤粉气流刚性削弱，气流稳定性变差扰动又不强烈，火焰容易摆动，切圆形成不佳。②抽吸周围高温烟气量减少，降低煤粉气流着火前的加热强度。③易产生气粉分层和气粉分布不均，堵塞一次风管等不良现象。④燃料如能着火，则因着火点距离喷嘴较近，容易燃坏喷嘴。因此，对于低挥发份烟煤宜选择低限来调试，以选择最佳一次风速。
4 控制好二次风与一次风交汇点有利于劣质煤燃烧的稳定性

采用一次风集中送粉的措施后，二次风往往有如下布置形式：一次风下设置二次风，一次风上设置中二次风及上二次风，根据着火三角形原理，二次风应该在煤粉火焰边缘着火后和一次风相交，以实现分段送风的目的，煤种愈差，就愈难着火，交点相应要推迟。控制二次风和一次风相交的手段是：二次风嘴的角度、风速及一、二次风嘴间的距离，在燃烧器结构一定的情况下，可用控制二次风速的大小来调节一、二风的交点距离，至于一、二次风喷嘴的距离它对燃烧影响颇大，间距太近时，对一、二次风干扰太大，一、二次风相交提前，影响稳定燃烧，此时只好降低二次风速运行，因而容易造成炉膛空气过量系数偏低现象，这会影
响锅炉出力及效率，因此，对挥发份较低的无烟煤在结构一定情况下，燃烧不稳时，应将距离一次风速较近的二次风速降下来，以不至于一、二次风相交过早而造成燃烧不稳。
5 合理分配各层二次风有利于劣质煤稳定燃烧燃烬

在燃烧劣质煤的实际运行调整中，由于中二次风一般离相邻的一次风距离较小，当其风量过大，风速过高时，该气流将过多地与一次风气流相混合，影响煤粉着火燃烧。另外，由于该喷燃口与相互间距较小的一次风口紧密连在一起，当风量风速过大时，将使燃烧器出口气流屏的背火面补气条件更差，加剧一次风煤粉偏转靠墙，促使煤粉离析，所以适当降低中二次风的风量，风速有助于提高燃烬度，降低炉渣可燃物。

在燃烧劣质煤的实际运行调整中，电负荷在140～160MW时，第四层火嘴全停运，投一、二、三层火嘴情况下，保持上上二次风较小，上下二次风较大的配风方式较好，其上下二次风率约为上上二次风率的2倍，分析认为，由于第四层火嘴停运，使得上下喷口的二次风到一次风的距离增加较多，在上下均等配风工况下，该喷口风量、风速相应减少，其动量较弱，使一、二次风混合过迟，当采用上小下大的配风方式时，随着上下层喷口风量、风速的提高，将使着火后的煤粉气流及时同二次风相混合，加速扩散燃烧，提高燃烬度，飞灰炉渣可燃物下降，因此，在140～160MW时，上排二次风采用上小下大的配风方式有利燃烧稳定和燃烧完全。
6 燃用劣质煤时要时刻注意防止锅炉结焦

燃用劣质煤时，必须采取一定措施，防止炉膛结焦：①下、中二次风量可关小些，上二次风可开大些，使下部气流贴边少，上部扰动增强。②在保证炉膛温度情况下，合理布置卫燃带位置，一般情况应将卫燃带布置偏下，并分割成许多小块，这样可以有效地避免炉膛上部黏结大焦而掉下对燃烧造成强烈扰动，甚至造成
锅炉灭火的发生。③燃用劣质煤时，在需要投油稳燃时，常常存在煤、油混燃的工况，如果煤、油在同一燃烧器上混燃，常常会出现严重结焦现象，这是由于油的燃烧性能好，着火后很快放出大部分热量，使火焰中心温度升高，另一方面是因为一次风大部分都被油燃烧消耗掉，使煤粉的不到着火所需要得一次风量，即所谓的“油枪风”现象，其结果使煤粉燃烧推迟，飞灰可燃物含量增加，并且在炉膛的局部地区产生还原性气氛，使灰的熔点降低，使该处的结焦可能性大大增加。由于上述原因，如果需要稳定燃烧投油时，应尽量避免在同一只燃烧器上进行煤、油混烧，而宜投入煤粉燃烧器下面的油枪进行稳定煤粉的着火燃烧，从而避免煤、油混烧而产生的局部结焦现象的发生。
7 燃用劣质煤时，要注意控制过热器的超温

锅炉在燃用高灰分、低挥发份的劣质煤时，由于以下原因易使过热器超温和超温爆管：①劣质煤着火迟，使火焰延长。②因烧劣质煤时，投粉量大，使得磨煤机系统难以适应，煤粉往往变粗，这也会使火焰拖长。③多灰煤粉所需的燃烬时间较长。④劣质煤的水分较高时，制粉所产生的三次风量增大。⑤劣质煤结焦性强时，造成水冷壁吸热减少，炉膛出口烟温偏高。

以上这些原因都将会导致燃烧延迟，火焰中心上移，炉膛出口烟温及出口烟气的均匀性变差。因此，在烧劣质煤时，要注意过热器和再热器管壁温度的监视，注意是否有管壁超温和热偏差现象的存在，如果存在超温现象要及时采取有效措施，当减温水量不足时，要及时调整燃烧，调整无效时要降低锅炉负荷运行，以确保过热器的安全运行。