四角切圓燃燒技術(shù)曾經(jīng)在我國的電站鍋爐設(shè)計(jì)與實(shí)際使用中占據(jù)了非常重要的位置，特別是從20世紀(jì)70年代末大型機(jī)組中CE型鍋爐技術(shù)的引進(jìn)開始，我國的四角切圓燃燒技術(shù)日趨成熟。切圓燃燒鍋爐的主導(dǎo)地位受到了對(duì)沖燃燒鍋爐的強(qiáng)有力挑戰(zhàn)。以安徽省為例，20世紀(jì)80年代末開始上馬的300MW以上燃煤機(jī)組中，對(duì)沖燃燒鍋爐的總負(fù)荷占62.5%，而切圓燃燒鍋爐總負(fù)荷只占37.5%，富通新能源生產(chǎn)銷售
生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒
木屑顆粒機(jī)、
秸稈顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
應(yīng)該說，對(duì)沖燃燒與切圓燃燒是各有優(yōu)勢的，例如切圓燃燒時(shí)火焰行程長、爐內(nèi)混合好，對(duì)沖燃燒時(shí)優(yōu)越的自穩(wěn)燃性能，爐膛出口煙溫偏差易控制等。并且經(jīng)過多年的技術(shù)進(jìn)步，它們在各自的弱勢方面也取得了長足的進(jìn)展，例如切圓燃燒中的低負(fù)荷穩(wěn)燃能力，對(duì)沖燃燒中的NO。排放量等，本文對(duì)比了切圓燃燒和對(duì)沖燃燒的技術(shù)特點(diǎn)，并對(duì)兩種燃燒技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展方向進(jìn)行了論述。
1．燃燒經(jīng)濟(jì)性
對(duì)于切圓燃燒來說，其優(yōu)勢在于：
(1)煤粉在爐內(nèi)行程長，爐內(nèi)停留時(shí)間長。
(2)受鄰角高溫?zé)煔獾闹苯記_刷，強(qiáng)化了燃燒。
對(duì)沖燃燒鍋爐采用旋流燃燒器，就燃燒經(jīng)濟(jì)性來說，它的優(yōu)勢在于：
(1)旋流燃燒器的一、二次風(fēng)混合早且強(qiáng)烈，保障了煤粉及時(shí)、充分燃盡，
(2)旋流燃燒器對(duì)高溫?zé)煔獾木砦矢摺?br />
(3)對(duì)沖燃燒的爐膛的爐膛熱負(fù)荷易控制均勻。
安徽省內(nèi)所有對(duì)沖燃燒爐的爐效率都在93%以上，淮北二電廠2#爐效甚至在94%左右。證明對(duì)沖燃燒爐的燃燒經(jīng)濟(jì)性并不比切圓燃燒爐差。
應(yīng)該說，無論是對(duì)沖燃燒還是切圓燃燒，燃燒經(jīng)濟(jì)性的問題已甚本解決。尤其是近年來切向燃燒技術(shù)中WR型燃燒器等濃淡分離技術(shù)的普遍使用，旋流燃燒器中低燃燒速率燃燒器的研發(fā)與運(yùn)用，燃燒經(jīng)濟(jì)性問題已不再成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的首要問題。特別是煙煤的燃燒，其燃燒效率之高，已基本達(dá)到了極限。在這方面再做進(jìn)一步的研究，其收益已有限。
2．結(jié)渣、磨損與高溫腐蝕
煤種的結(jié)渣特性和爐膛容積熱負(fù)荷、截面熱負(fù)荷的選取是爐內(nèi)結(jié)渣與否的重要影響因素，在以上參數(shù)一定的情況下，采用何種燃燒方式，燃燒器布置方式、燃燒器結(jié)構(gòu)特征等則成為解決結(jié)渣問題的核心。
對(duì)切網(wǎng)燃燒來說，合理組織切網(wǎng)大小，控制火焰中心偏斜是控制結(jié)渣的關(guān)鍵。切圓直徑大于一定值時(shí)，結(jié)渣趨勢隨切圓直徑的增大而增大，大量熔融、半熔融煤粉顆粒將直接撞擊水冷壁，形成結(jié)渣，同時(shí)磨損水冷壁，發(fā)生高溫腐蝕。二次風(fēng)以大切圓噴入爐膛，而一次風(fēng)粉氣流以小切圓、或?qū)_、或反向小切網(wǎng)的形式進(jìn)人爐膛。同時(shí)一、二次風(fēng)的混合更加強(qiáng)烈，有利于煤粉完全燃燒。
相對(duì)而言，對(duì)沖燃燒爐中旋流燃燒器射流沖墻的幾率較切圓燃燒小得多，通過對(duì)單個(gè)燃燒器的旋流強(qiáng)度、火焰擴(kuò)散角和一、二次風(fēng)配比的控制即可實(shí)現(xiàn)對(duì)爐膛整體粘污水平的控制。單個(gè)燃燒器功率過大，會(huì)使燃燒器區(qū)域局部熱負(fù)荷過高而產(chǎn)生結(jié)渣，切換和啟停燃燒器對(duì)爐內(nèi)火焰偏斜的影響較大，一、二次風(fēng)的氣流太厚，不利于風(fēng)粉混合。但燃燒器只數(shù)減少，相應(yīng)管道及風(fēng)箱布置則較簡單。
3．低NOx燃燒
傳統(tǒng)旋流燃燒器的二次風(fēng)通常采用強(qiáng)旋流，二次風(fēng)過早與一次風(fēng)混合，不能在著火區(qū)形成局部高濃度區(qū)，這有悖于濃淡燃燒原理和分級(jí)燃燒原理，不利于低NOx燃燒。新型雙通道旋流燃燒器中的一次風(fēng)不旋或弱旋，避免燃燒器出口初期混合強(qiáng)烈而后期混合微弱的缺陷，Babcock雙調(diào)風(fēng)燃燒器為典型代表。新型旋流燃燒器出口形成局部煤粉高濃度區(qū)，是獲得良好燃燒的基礎(chǔ)，可以實(shí)現(xiàn)低負(fù)荷穩(wěn)燃和低NOX排放。
相對(duì)切圓燃燒，對(duì)沖爐型的燃燒器更易布置，這為其合理布置燃燒器頂部的過燃風(fēng)(OFA)
噴口提供了便利。本廠兩臺(tái)300MW燃煤鍋爐就是采用了過燃風(fēng)分級(jí)燃燒的典型布置，其過燃風(fēng)噴口與最上部燃燒器的距離與各燃燒器層之間的距離一致，同為3.5m，其過燃風(fēng)量占總二次風(fēng)量的20% - 30%。試驗(yàn)顯示，鍋爐的過燃風(fēng)檔板開度從50%增加至
5%，可使NOX降低200 - 300ug／L，效果非常明顯。
切圓燃燒時(shí)一、二次風(fēng)射流基本平行進(jìn)入爐膛，其早期混合并不強(qiáng)烈，煤粉火焰是一種邊燃燒邊同二次風(fēng)混合的擴(kuò)散火焰，因此形成了一種較長的火焰結(jié)構(gòu)。這種燃科與空氣混合的方式符合分級(jí)燃燒理論，對(duì)降低NOx的生成是有利的。特別是采用CFS、LNCF'S的燃燒系統(tǒng)布置方式，更加推遲了一、二次風(fēng)的初期混合，加強(qiáng)了空氣分級(jí)的效果，并配以各種濃淡燃燒器，更起到抑制NOX生成的作用。
4．低負(fù)荷穩(wěn)燃
切圓燃燒鍋爐的特點(diǎn)是各角間互相引燃，相互作用。20世紀(jì)80年代末我國引進(jìn)CE燃燒技術(shù)生產(chǎn)的300MW、600MW機(jī)組，煙煤鍋爐不投油最低穩(wěn)燃負(fù)荷為爐最大出力的40% BMCR，貧煤爐為60%。20世紀(jì)90年代普遍采用WR燃燒器后，進(jìn)一步提高了著火穩(wěn)定性，煙煤鍋爐最低負(fù)荷降為30%BMCR，貧煤鍋爐降為55%BMCR。
旋流燃燒器的自穩(wěn)燃特點(diǎn)，使對(duì)沖燃燒鍋爐的低負(fù)荷穩(wěn)燃能力明顯優(yōu)于切圓燃燒鍋爐。旋流式燃燒器其低負(fù)荷穩(wěn)燃能力之強(qiáng)，甚至能降到額定負(fù)荷的20%。這方面最先進(jìn)的有石川島播磨的IHI -WR - PC燃燒器和B＆W的PAX燃燒器。其共同點(diǎn)是將由分離器分離過的超高濃度煤粉氣流送人燃燒器噴口。北海道的一臺(tái)改用IHI -WR - PC燃燒器的600MW鍋爐，其不投油最低穩(wěn)燃負(fù)荷達(dá)90MW。
5．汽溫調(diào)節(jié)方式
目前切網(wǎng)燃燒普遍采用擺動(dòng)式燃燒器調(diào)節(jié)汽溫。一般以燃燒器擺動(dòng)噴嘴輔以減溫水控制再熱汽溫，而過熱汽溫則完全由減溫水控制。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)流受熱面布置較容易，制造成本較低，汽溫調(diào)節(jié)范圍較大，控制靈敏。其缺點(diǎn)在于擺動(dòng)噴嘴對(duì)汽溫的控制不夠精確，經(jīng)常需要再熱器減溫水的幫助。
對(duì)沖爐廣泛采用過熱、再熱煙氣檔板來控制汽溫。一般以過熱、再熱煙氣檔板輔以減溫水控制再熱汽溫。相對(duì)于燃燒器擺動(dòng)噴嘴對(duì)主汽溫與再熱汽溫的同向控制，煙道擋板對(duì)主汽溫與再熱汽溫的控制是反向的，即在解決任何一方（主汽溫或再熱汽溫）偏低或偏高的同時(shí)，可利用另一方（再熱汽溫或主汽溫）汽溫的余量來平衡，不會(huì)出現(xiàn)類似于燃燒器擺噴嘴控制中為解決再熱汽溫的偏低而使過熱汽減溫水量過大的情況。
6．結(jié)束語
對(duì)沖燃燒與切圓燃燒各有其優(yōu)缺點(diǎn)，但切圓燃燒存在著至今未能很好解決的爐膛出口炯溫偏差問題。目前CE公司解決切圓燃燒鍋爐的大容量問題是采用長方形的有中隔墻的雙爐膛結(jié)構(gòu)，但實(shí)際證明分隔墻的一作環(huán)境過于惡劣。因而切圓燃燒爐將受到大容量的限制。而對(duì)沖燃燒爐的旋流燃燒器可隨鍋爐容量的增大、爐膛寬度的增加而增加，基本不受大容量的制約，因而對(duì)沖燃燒爐的發(fā)展前景較切圓燃燒將更為廣闊。
相關(guān)生物質(zhì)鍋爐顆粒機(jī)產(chǎn)品：
1、
生物質(zhì)壁爐
2、
秸稈顆粒機(jī)
