由于燃煤市場形勢的變化，煙煤供應緊張、價格偏高，而褐煤供應充足且價格相對低廉，為了適應市場形勢，并有利于電廠發(fā)電成本控制，提高發(fā)電機組運行經(jīng)濟性，拓寬鍋爐機組的燃用煤種范圍，某廠∮600MW煙煤鍋爐擬進行摻燒褐煤燃燒器改造。本文依據(jù)600MW煙煤鍋爐設計特點，運用褐煤鍋爐燃燒設計技術，進行燃燒器改造方案探討論證，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、秸稈顆粒機、秸稈壓塊機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
1、鍋爐原設計燃燒器簡介
1.1原爐燃燒器的設計參數(shù)
1.2原爐噴嘴布置
    燃燒器采用均等配風的擺動式直流燃燒器。均等配風方式是采用一、二次風口相間布置，即在兩個一次風口之間均等布置一個或兩個二次風口，或者在每個一次風口的背火側(cè)均等布置二次風口。在均等配風方式中，一、二次風口間距相對較近，一、二次風自噴口噴出后能很快得到混合，故一般適用于煙煤，揮發(fā)分較低的貧煤。
    在燃燒器高度方向上，根據(jù)燃燒器可擺動的特點考慮到燃燒器下擺時應保證火焰充滿空間和煤粉燃燒空間，故燃燒器下排一次風口中心線到冷灰斗拐角處留有5547 mm的較大距離。同時為了保證煤粉的充分燃燒，從燃燒器最上層一次風口中心線到分隔屏下沿（即爐膛出口），設計有較大的燃盡高度，為20116mm。
2、鍋爐原設計燃燒器（組）對褐煤的不適應性分析
    由于褐煤揮發(fā)分含量高和析出溫度低、著火點溫度低，摻燒褐煤后燃料著火點提前，低負荷下對鍋爐燃燒穩(wěn)定性有一定幫助，因此摻燒褐煤后，鍋爐燃燒的穩(wěn)定性將提高，但隨著褐煤摻燒比例的增加，穩(wěn)定性增加到一定程度后將不再增加，而由于著火提前，以及褐煤灰熔點低，將會出現(xiàn)燃燒器區(qū)域及爐膛內(nèi)其它部位局部結渣的狀況。
  在燃燒過程中，煤粉顆粒中所含的易熔或易氣化的物質(zhì)迅速揮發(fā)，成氣態(tài)進入煙氣中，當溫度降低時再次凝結，或者粘附在煙氣沖刷的受熱面或爐墻上，或者凝結在飛灰顆粒表面，成為熔融的堿化物膜，然后粘附在被其沖刷的受熱面上形成初始結渣層，成為結渣發(fā)展的條件。結渣是鍋爐運行中比較普遍的問題，一般情況下，隨著煙氣一起運動的灰渣顆粒，由于爐膛水冷壁受熱面的吸熱而同煙氣一起被冷卻，如果液態(tài)渣粒在接近水冷壁或爐墻前已因為溫度降低而凝固，當附著在受熱面管壁上時，將形成一層疏松的灰層，運行中通過吹灰很容易除掉。但當燃料的灰熔點較低，結渣性較強時，在溫度水平較高的爐膛內(nèi)一部分灰顆粒已經(jīng)達到熔融或半熔融狀態(tài)，若這部分灰顆粒在到達受熱面前未得到足夠冷卻達到凝固狀態(tài)，具有較高的粘結能力，就容易粘附在受煙氣沖刷的受熱面或爐墻上，甚至達到熔化狀態(tài)，粘附熔融或半熔融狀態(tài)的灰顆粒和未燃盡的焦炭使結渣不斷發(fā)展。
    原爐最大連續(xù)出力工況爐膛截面熱負荷設計值qF(MCR)為5.6 MW/m2，爐膛容積熱負荷qv(MCR)為99.4 kW/m3，hi（最上層煤粉噴口至折焰角尖端的鉛直距離）為20.116 m，均為燃燒煙煤鍋爐可選范圍的上限值，而與燃燒褐煤鍋爐的可選范圍相比，選用值就更高了，所以當摻燒褐煤時就容易產(chǎn)生爐內(nèi)結渣和受熱面局部結渣問題。
    對于單只燃燒器，為了防止結渣，褐煤鍋爐燃燒器風速一般在28 m/s左右，而原爐設計風速只有23 m/s，若單純提高一次風量從而提高一次風速，會造成風煤比失衡，可能會導致爐內(nèi)空氣動力T況不良，造成高溫煙氣沖刷水冷壁面，熔渣在未凝固前接觸壁面而結渣。另外褐煤鍋爐燃燒器在設計時一股增設防焦風，用以防止燃燒區(qū)域結渣，而哈三600MW鍋爐原設計因燃用煙煤無此設置。
    對于燃燒器組：褐煤鍋爐燃燒器組設計時為降低爐膛燃燒器區(qū)壁面熱負荷強度，防止爐膛結渣，燃燒器各噴U之間的間距都會拉大，大于煙煤鍋爐，同時配合鍋爐爐膛較高的燃盡高度以防止上爐膛結渣。常規(guī)煙煤鍋爐設計則基本不做這方面的考慮。
3、燃燒器改造方案論證
3.1各燃燒器本體改造（方案一：小改造）
    將燃燒器改為相對適應摻燒褐煤燃燒的燃燒器，設計選擇合理的燃燒器噴口結構、合適的高寬比和出口一次風速，同時增設防焦風，以增加氣流剛度，防止氣流貼壁，防止燃嬈器噴口結渣、燒損，防止燃燒區(qū)域結渣。
    原燃燒器單只一次風噴口結構和改造后的噴口結構見圖l。原有燃燒器噴口結構、高寬比、出口一次風速、防焦風設置情況與改造成的燃燒器對比分析見下表。
3.2燃燒器組整體改造（方案二：大改造）
    在方案一的基礎上，再考慮改變?nèi)紵�器組的整體結構，拉大燃燒器組各燃料噴臼之間的間距并合理配置二次風噴口，以有效降低爐膛燃燒器區(qū)壁面熱負荷強度，可有效解決爐膛燃燒器區(qū)可能出現(xiàn)的結渣問題。
    600 MW鍋爐燃燒器組一般設15個風室，6層一次風噴嘴，整體布置形式見圖2。改造后將各一次風噴口間距h1h2、h3、h4、h5加大，可有效改善爐膛熱負荷過于集中的現(xiàn)狀，防止結焦。同時可對二次風噴口寬度B進行調(diào)整，從而將燃燒器組總的高寬比H/B調(diào)整為適應燃燒褐煤的數(shù)值。
    方案二的改動量較大，燃燒區(qū)域的水冷壁開口位置、相應風箱結構、安裝開口位置等都需要相應改變，改造工作量較大。另外，由于鍋爐燃盡高度已定，無法進行更大規(guī)模的改造，過度拉大燃燒器各噴口之間的間距會造成鍋爐爐膛整體燃盡高度縮小，加大上爐膛結渣的可能性。因此小推薦這種大規(guī)模的改造方案。
4、結束語
    綜上所述，對燃燒器方面的改造方案推薦采用方案一，在方案一的基礎上再合理地校正組織爐內(nèi)空氣動力場并安裝校準風粉在線監(jiān)測系統(tǒng)：以便于運行人員日常運行中進行在線監(jiān)控鍋爐燃燒工況。日常運行中積極有效的一、二次風量、風速、風煤比調(diào)整，對于摻燒褐煤尤為重要，及時正確的日常燃燒調(diào)整是預防結渣的重要手段之一。


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