對于切圓燃燒來說, 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。

在正常情況下, 采用切圓燃燒技術(shù)時(shí)其燃燒經(jīng)濟(jì)性是有保障的。

對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)旋流燃燒器對高溫?zé)煔獾木砦矢摺?/p>

(3)對沖燃燒的爐膛的爐膛熱負(fù)荷易控制均勻。

應(yīng)該說, 無論是對沖燃燒還是切圓燃燒, 燃燒經(jīng)濟(jì)性的問題已甚本解決。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。

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。

對切圓燃燒來說, 合理組織切圓大小, 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。切圓又不能太小, 否則高溫火焰集中于爐膛中部, 不利于著火和穩(wěn)燃。

同心切圓燃燒技術(shù)如圖1所示的普遍使用對解決切圓燃燒中的結(jié)渣問題起到了重要作用。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)_、或反向小切圓的形式進(jìn)入爐膛, 形成爐膛中央的富燃料區(qū)和水冷壁周圍的富空氣區(qū), 減小了一次風(fēng)沖刷水冷壁的可能性, 不僅對于控制結(jié)渣, 對減小水冷壁磨損和高溫腐蝕也大有幫助。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

相對而言, 對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)對爐膛整體粘污水平的控制。

對沖燃燒爐中單個(gè)燃燒器功率的選取和燃燒器區(qū)域熱負(fù)荷的選取是關(guān)鍵, 因?yàn)槿紵鲄^(qū)域結(jié)渣問題依然存在。單個(gè)燃燒器功率過大, 會使燃燒器區(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。

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燃燒原理,不利于低NOX 燃燒。

后發(fā)展起來的目前已被成熟應(yīng)用的新型旋流燃燒器中大部分采用雙通道旋流結(jié)構(gòu)。較為典型的有Babcock 雙調(diào)風(fēng)燃燒器和IHI -FW雙流旋流燃燒器。

其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是將旋流二次風(fēng)通道分解成兩個(gè)通道, 通過分級送風(fēng)實(shí)現(xiàn)分級燃燒以降低NOX 。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, IHI -FW雙流旋流燃燒器為此種典型詳見圖2 。

相對切圓燃燒, 對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。

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燃燒理論, 對降低NOX 的生成是有利的。特別是采用CFS 、LNCFS 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)了空氣分級的效果,并配以各種濃淡燃燒器, 更起到抑制NOX 生成的作用。

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300 MW、600 MW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 %。

目前切圓燃燒普遍采用擺動式燃燒器調(diào)節(jié)汽溫。一般以燃燒器擺動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)在于擺動噴嘴對汽溫的控制不夠精確, 經(jīng)常需要再熱器減溫水的幫助。對沖爐廣泛采用過熱、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。其缺點(diǎn)是對流受熱面布置較受約束, 檔板的節(jié)流增加了煙風(fēng)系統(tǒng)阻力, 對尾部煙道的磨損也有不利之處。其優(yōu)點(diǎn)在于檔板對汽溫控制精確,再熱汽減溫水可只作為事故噴水使用, 且檔板的操作靈活簡便、控制可靠。

無再熱器減溫水使再熱器系統(tǒng)阻力減少, 而且大大有利于爐效的提高。相對于燃燒器擺動噴嘴對主汽溫與再熱汽溫的同向控制, 煙道擋板對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。