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  摘要:以35t/h煤粉锅炉燃烧器的设计为例,阐述了在整个燃烧器选型设计过程中应注意和避免的问题及其改进方法,对广大工程技术人员在开发设计过程中有一定的借鉴作用。

  我国煤的储量巳超过7000亿吨,是主要的一次性源。随着燃烧技术的逐渐完备,中小型煤粉锅炉得到了发展和推广应用,特别是在热电厂及集中供热行业。

  煤粉锅炉最重要的包含制粉系统、燃烧系统、锅炉受热面等主要部分,而燃烧器设计是否合理关系到整个锅炉能否正常运行。下面对燃烧器设计作一简单介绍。

  南阳赞誉机械设备有限公司的35t/h固态排渣煤粉炉由我公司设计及制造,为AG—35/—M中温中压自然循环固态排渣煤粉锅炉,结构示意见图1。

  燃烧器为直流式煤粉燃烧器,布置型式为四角喷燃、切圆燃烧,固态排渣,平衡通风;制粉系统为钢球磨中间储仓式,乏气送粉。

  1一锅筒2—炉室3—燃烧器4一排疮口5—髙、低温过热器6—高、低温省煤器7—高、低温空气预热器

  煤粉燃烧器分旋流式和直流式两种:旋流式燃烧器煤粉气流的着火,,卷吸高温烟气实现着火,每个燃烧器形成的火焰具有相对独立性。特点是:早期混合强烈,后期混合较弱,射流的射程短,适用于燃用高挥发分煤种锅炉。直流式燃烧器射流的射程较长,在炉内按一假想圆组织燃烧,其燃烧区形成一个稳定的旋转大火球。

  在该锅炉中B=4240mm,计算得到D]x=212-508mm,选用的假想切圆直径为450mm。

  燃烧器高宽比h/b是反应气流抗偏转能力的重要结构特征参数。A/6越大,其刚性越差即越容易偏转。该燃烧器h=1190mm,b=210mm。

  各个角的煤粉气流喷人炉内受到上游已燃高温旋转火焰的点燃而迅速达到燃烧温度,因此着火条件良好,煤种的适应能力强,几乎可燃用各种固体燃料。

  由于近年来对危害人体健康的NO和N02(统称为N0X)的排放日益重视,。试验表明,直流燃烧器组织切圆燃烧时炉内温度场的分布比旋流式燃烧器均匀,。基于以上原因并同时考虑到煤种的适应性问题,本燃烧器选用直流式。

  包括:①组织良好的空气动力场;②运行稳定可靠,具有一定的调节范围,同时对煤种有较好的适应性;③一次风喷口煤粉分布均匀,一二次风配比合适;④风的流动阻力尽量减小。

  炉内假想圆直径Djx是四角喷燃燃烧的一个重要参数。切圆的直径越大,最大切向速度和高温区越靠近炉墙和燃烧器,高温旋转的火焰和气流越容易直接冲刷炉墙,引起结渣和燃烧器烧坏。相反如果切圆直径选择过小,炉膛充满度不好,高温火焰集中在炉膛中心,则整个炉膛断面的温度分布不均,不利于着火。

  1一上二次风喷口2—上一次风喷口3—中二次风喷口4一下一次风喷口5—下二次风喷口6—二次风道调风门7——次风道

  这台35t/h煤粉锅炉在调试阶段时,发现煤粉气流在离燃烧器喷口较近的地方就开始扩散、着火,形成的火团又大又散,经过较短的时间,在炉室四角的一次风风口上部形成鹅头焦。经冷态试验,实测切圆直径为850mm。

  问题分析:首先分析煤的灰熔点,所用燃料的灰变形温度h为1200t,灰软化温度为12601,灰熔化温度t3为1300T,煤的结焦性属于中等水平。其次,燃料进人炉膛就开始发散、上漂,说明燃烧器的刚性h/b不够,

  煤粉气流的动量小,造成气流未达到切圆就开始燃烧;同时二次风(主要是上二次风)的动量m1v1也偏小,不能够压住火焰,使火焰上漂。作者觉得这是造成燃烧器结渣的根本原因;再次煤粉不细,炉膛漏风,使着火推迟,也可造成燃烧器结焦。

  由于该锅炉巳安装好,其燃烧器也与风粉等管道连接完毕,要想使燃烧器的运作情况正常,又要最好能够降低改动,把工作量降到最低,我们做了如下改动(如图4所示)。

  缩小单只喷口面积,加大一二次风风速。原一次风截面为210mmx112mm,改后为210mmX82mm;原二次风截面为210mmX150mm,改后为210mmx120mm。这样一次风风速由原来的20m/,/s。

  考虑到现场的施工问题,将原燃烧器的各个喷头拆掉,换上带缩口的喷口,简化了施工的工作量。

  经过点火调试,燃烧器工作正常,无结焦现象;整个锅炉运行稳定,各个参数均达到用户要求。

  综上所述,燃烧器作为煤粉锅炉的重要燃烧设备,在设计中要考虑多方面因素,合适的一二次风风速、配比对燃烧器稳定运行至关重要,同时兼顾煤质的结焦性,为锅炉提供良好

  1一上二次风喷口2—上一次风喷口3—中二次风喷口4一下一次风喷口5—下二次风喷口图4改造后单只燃烧器喷口图