6#锅炉燃烧器改造分析

王松竹 张麦秋 曾锡龙

(1.湖南化工职业技术学院，湖南株洲412000；2.湖南宜化有限责任公司，湖南冷水江417506)

6#锅炉燃烧器改造分析

王松竹1张麦秋1曾锡龙2

(1.湖南化工职业技术学院，湖南株洲412000；2.湖南宜化有限责任公司，湖南冷水江417506)

为提高锅炉燃烧的稳定性，降低燃料消耗，提高经济效益，对6#锅炉燃烧器进行了技术改造。改造完成后，较好地解决了锅炉热效率低，低挥发份无烟煤不能稳定燃烧的问题；锅炉燃用本地无烟煤（热值为20900kJ/kg），在额定负荷下运行，吨蒸汽煤耗可达200kg/t汽，飞灰含碳量小于20%；为企业每年创造经济效益在80万元以上。

75t/h煤粉炉；燃烧器；技术改造

0 前言

湖南宜化有限责任公司（原湖南省资江氮肥厂）、热电分厂6#锅炉，是由四川锅炉厂1992年设计制造，型号：CG-75/3.82-M，额定蒸发量为75t/h的煤粉炉；于1993年底投入运行，其燃烧器采用四角布置的双通道大速差燃烧器。在经过较长时间的运行中发现：锅炉炉膛内结焦严重，其飞灰含碳量达40%以上，吨蒸汽煤耗高达290kg/t汽；造成能源的大量浪费，且操作极难控制。后于2009年5月，利用该炉大修的机会，对燃烧器进行了改造：采用武汉锅炉厂成套技术（设计、制造、安装），燃烧器采用四角喷燃、浓淡燃烧技术。大修后，锅炉燃烧仍不稳定，消耗相当高的问题依然存在（吨蒸汽煤耗达260kg/t汽）。为了提高燃烧的稳定性，降低锅炉燃料消耗，提高经济效益，于2012年10月对6#锅炉燃烧器进行了技术改造。

1 燃烧器改进前问题分析

武汉锅炉厂设计的四角喷燃直流式浓淡燃烧器，其结构与布置如图1，设计参数见表1：

图1 改造前的燃烧器结构与布置

表1 燃烧设计参数

这种燃烧器其特点是：提高了低挥发份煤的着火稳定性；在低负荷运行时着火，燃烧的稳定性有点类似于美国燃烧工程公司设计的WR燃烧器；有些设计参数存在不足之处：如过多地考虑结渣问题；对着火问题和完全燃烧问题考虑较少。笔者认为主要存在以下五个方面的问题：

（1）设计一次风速过低（16m/s）。为保证低挥发份煤的煤粉火炬稳定着火，应采取较低的一次风速和一次风率（对固态排渣煤粉炉直流式燃烧器一次风速的推荐值一般为20～25m/s）。一次风速不能过小，过小的一次风速会使一次风射流偏转加剧，且对于这种具有内钝体的燃烧器来说，一次风速太小，会降低钝体尾迹回流区的湍流热质交换能力。

（2）一次风喷嘴内钝尺寸设计过小。这样会使钝体尾迹回流区太小，中心回流区中气流温度较低，难形成“三高区”特点的稳燃有利区（所谓“三高区”指的是：在一次风喷口出口附近形成局部高温；高煤粉浓度和适当的氧浓度。）。

（3）侧二次风喷口与一次风喷口间距过小（仅为喷口壁厚度，约为12mm）。

（4）燃烧器喷口炉膛断面设计不合理，如图2所示。

图2 燃烧器喷口截面结构图

图2所示结构，有碍于外回流区的形成，易造成左右侧水冷壁管结焦，并有冲刷炉管的现象。

（5）燃烧器采用两侧墙布置，致使切圆出现问题。即左前、右后角两股射流的实际切圆比理论切圆大一些；而左后、右前角射流的实际切圆比理论切圆小一些。因此，旋转气流的旋转强度受到影响，扰动减弱，使燃烧后期混合减弱，不利于燃尽过程。

2 燃烧器改进后的结构与布置

通过以上分析可知，应根据锅炉炉膛的结构来改造燃烧器的结构与布置。为确保燃烧火焰在炉膛内有较好的充满程度，减少气流在炉膛内的死滞区和旋涡区，避免火焰冲墙刷壁，避免结渣；同时，改造后的燃烧器能较好地燃用本地无烟煤，对6#锅炉采取了如下改进措施：

（1）提高一次风速至25m/s（25m/s为锅炉采用双通道大速差燃烧器时设计风速）。选取一次风速设计上限值，可以使钝体尾迹区的湍流热质交换能力得到改善，提高尾迹区煤粉的温度。

（2）设计制作直立式狭长型一次风喷口。增大一次风喷口高宽比（h/b=2），使煤粉射流截面的周界加大；增大煤粉射流与高温烟气间的接触面积，增强卷吸高温烟气的能力。

（3）设计三次风喷口下倾10°角。这样既不会对主煤粉气流的燃烧造成明显影响，又可以压火，增加三次风气流在炉内逗留时间，有利于三次风中细煤粉的燃尽，减少飞灰可燃物（飞灰含碳量降低）。

（4）设计上二次风喷口下倾5°角，并适当增大上二次风喷口面积。使之能压住火焰，不使火焰过分上飘。在分级配风方式中上二次风所占百分比最高，是煤粉燃烧和燃尽的主要风源。（5）一次风喷嘴设计成渐缩型喷嘴。主要避免煤粉沉积，在喷嘴内的气流可逐渐加速，均化喷口气流分布，提高一次风煤粉浓度。

（6）改变理论假想切圆直径。因为采用了两侧墙布置的燃烧口，燃烧器喷口中的几何轴线和两侧墙间的夹角差异很大，射流的补气条件有很大的差异，故布置成大小切方圆方式，即两对对角燃烧器的射流分别与两个直径不同的假想切圆相切（Φ500，Φ400）。由此，可以改变气流的偏斜，并可防止实际切圆的椭圆度过大。

（7）采用稳燃技术。在一次风喷嘴内设有V型钝体张角60°，边宽比b/B=0.5，阻塞率BR=0的钝体，使燃烧器达到稳燃效果 ，尤其对燃用低挥发份煤的切圆燃烧方式的稳燃有很大的作用。

（8）改变燃烧器喷口截面结构，即将左后、右前角2根水冷壁管在燃烧器区域的位置改变。改进后的燃烧器结构与布置如图3所示。

图3 改造后的燃烧器结构与布置

3 结束语

6#锅炉改造完成后一直运行至今，较好地解决了锅炉热效率低，低挥发份无烟煤不能稳定燃烧的问题；锅炉燃用本地无烟煤（热值为20900kJ/kg），在额定负荷下运行，吨蒸汽煤耗可达200kg/t汽，飞灰含碳量小于20%；为企业创造经济效益在80万元/年以上。

［1］姜湘山.燃油燃气锅炉安装与运行维护[M].北京：机械工业出版社，2003.

［2］姜湘山.燃油燃气锅炉及锅炉房设计[M].北京：机械工业出版社，2004.

［3］王资院，李群松.压力容器安全操作与维护保养[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2006.

Remolding Analysis of No.6 Boil Burner

WANG Song-zhu1ZHANG Mai-qiu1ZENG Xi-long2
(1.Hunan Chemical Industry Vocational Technology College,Zhuzhou Hunan 412000,China；2.Hunan Yihua Chemical Industry,Lengshuijiang Hunan 417506,China)

In order to improve the robustness,and efficacy of boil burner,technical renovation was applied on No.6 Boil burner.After this renovation,problems like the low efficacy of the burner,unstable burning of anthracite has been properly set.Now,The Boil Burner can achieve 200 kilograms of anthracite to react with one ton of steam,while waste air containing less than 20 percent of carbon.This brought in economic benefit over 800 thousand Yuan per year

75t/h pulverized coal furnace；Burner；Technical renovation

王松竹(1957—)，男，湖南涟源人，湖南化工职业技术学院，机修钳工高级技师、副教授，主要从事机械类教学及其研究。

汤静］