[发明专利]一种W火焰锅炉一次风乏气置换的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种W火焰锅炉一次风乏气置换的方法和装置，属于W型火焰锅炉燃烧技术领域。

背景技术

我国是世界上为数较少的无烟煤储量丰富的国家之一，其探明储量近1200亿吨。但由于无烟煤的挥发份含量较低，挥发份析出温度高，致使煤粉气流着火困难，燃烧不稳定，不易燃尽，造成锅炉运行中机械不完全燃烧增加，锅炉效率较低。为提高燃烧无烟煤等低反应能力煤种锅炉的运行安全性和经济性，我国于20世纪80年代后期引进了美国FW公司FW-W型火焰锅炉燃烧技术。同时国内东方锅炉厂通过引进和消化美国FW公司技术，设计出多台FW-W型火焰锅炉并开始投入市场，如上安电厂3、4号机组、山西阳泉电厂1、2号机组。

FW-W型火焰锅炉的结构与常规燃煤锅炉不同，它包括锅炉体下部的燃烧室、锅炉体上部的燃尽室和煤粉燃烧器；所述燃烧室的深度比燃尽室大，且燃烧室前面突出部分的顶部构成炉拱，所述煤粉燃烧器装设在炉拱上，下喷的煤粉气流着火后向下伸展，在燃烧室的中下部折转向上，沿燃烧室中轴线上升，从而形成W型火焰，未完全燃烧产物随烟气流上升进入燃尽室继续燃烧。

东方锅炉厂和美国FW公司的FW-W型火焰锅炉都采用旋风分离式煤粉浓淡燃烧器，该燃烧器错列布置在前后墙的两个拱上。一次风煤粉气流同时切向进入两个并列的旋风分离式燃烧器，在离心力的作用下，大量煤粉颗粒被甩到分离器外壁，从而提高了燃烧器喷口下射主煤粉气流的煤粉浓度，有利于着火。含粉较少的乏气在旋风分离器中心部分被引出，旋风分离器中心管引出的乏气在拱上靠近炉膛中心部位送入炉膛。炉拱部送入少量的二次风，用以冷却喷口和提供燃烧初期的需氧量，大量的二次风从前后墙分三级水平均匀送入，以实现无烟煤的分级供氧和燃烧。

附图1为FW-W型火焰锅炉的燃烧系统结构示意图。沿炉膛宽度方向上排列有多个燃烧器，在图1中只画了前墙的其中一支燃烧器，前后墙为对称布置。在附图1中，1’为燃尽室，2’为乏气引出管，3’为乏气调节挡板，4’为FW旋风分离器，5’为一次风风粉管，6’为油点火器，7’为二次风挡板，8’为环形二次风箱，  9’为前墙F层二次风，10’为前墙E层二次风，11’为前墙D层二次风，12’为拱上C层环形二次风喷口，13’为拱上B层环形二次风喷口，14’为主煤粉气流喷口，15’为拱上A层环形二次风喷口，16’为一次风乏气喷口，17’为炉拱，18’为水冷壁，19’为燃烧室。

但在实际运行中，尤其是在高负荷的运行条件下，东方锅炉厂和美国FW公司的FW-W型火焰锅炉燃烧技术暴露出煤粉气流火焰稳定性差，炉膛出口氧量偏低，飞灰含碳量高，燃烧经济性差等的问题。

FW-W型火焰锅炉在高负荷下的燃烧经济性较差，究其原因与送风方式不合理具有十分密切的关系。按照FW的设计思想和运行原则，拱上只有一定比例的少量二次风，燃烧系统所需的绝大部分二次风从炉拱下部前后墙水平分层送入燃烧室，其中约65％左右的二次风从F层喷口送入。可是，前后墙水平分层送入的二次风全部在煤粉气流的背火侧，同时相应的炉拱上部的送风很少，造成煤粉气流的向火侧补氧条件较差，导致空气和煤粉气流在着火后期的混合较差，最终影响燃烧的稳定性和煤粉的燃尽，因此，该送风方式存在着明显的不合理性。

在实际运行中，由于煤粉颗粒较粗，为了保持燃烧的稳定性，炉拱上的二次风基本上不投，处于关闭状态，使得煤粉气流向火侧的补氧条件变得更差，这表明FW所设计的拱上二次风加入位置是不合适的，送风不合理的矛盾十分突出。

从大量的运行实践表明，在高负荷下，开启乏气风并不能改善燃烧状况，相反燃烧状况往往恶化，因此目前基本上所有的FW-W型火焰锅炉在运行中都将乏气风关闭，乏气喷口处于无用状态。这种现象与FW公司提供的设计思想和运行指导原则相矛盾，究其原因，主要是由以下几点造成的：

1、风幕效应。乏气风含有一定量的煤粉浓度，能够强烈的阻挡高温烟气对一次风煤粉气流的辐射传热，大大降低了主煤粉气流的吸热量。

2、煤粉旋风分离器分离效果不理想。根据FW的设计思路，乏气风的大小应对应着一次风主气流的煤粉浓度的高低和风速的大小。由于煤粉旋风分离器分离效果不理想，细的煤粉颗粒分离不下来，随着乏气进入炉膛；煤粉颗粒的细度和浓度是煤粉气流着火的重要因素，而随着乏气风量的加大，主气流的煤粉颗粒的平均细度变得更粗、浓度降低，这更加恶化了主气流的着火和稳燃条件。