锅炉燃烧的调节

一、燃烧调节的目的和任务

锅炉燃烧工况的好坏无论是对锅炉机组或是整个发电厂运行的安全、经济都有着极大的影响。在安全方面，燃烧过程十分稳定直接关系到锅炉运行的可靠性。例如，燃烧过程不稳定将引起蒸汽参数发生波动；炉膛温度过低将影响燃料的着火和正常燃烧，容易引起水冷壁结渣或烧损设备，并可能增大过热器、再热器的热偏差，造成局部管壁超温或过热爆管事故。燃烧调节适当（燃料完全燃烧、炉膛温度场合热负荷分布均匀）则更是达到安全可靠运行的必要条件，只有锅炉运行工况稳定了，才能保持蒸汽的高参数运行。此外，锅炉燃烧工况的稳定、良好，是采用低氧燃烧的先决条件，采用低氧燃烧，对降低排烟热损失、提高锅炉热效率，减少NOx和SOx的生成都是极为有效的。在经济方面，锅炉燃烧的好坏直接影响锅炉运行的经济性，燃烧过程的经济性要求合理的风、粉配合，一、二次风配比和送、引风配合；此外，还要求保证适当高的炉膛温度。合理的风、粉配合就是要保持最佳的过剩空气系数；合理的送、引风配合就是要保证适当的炉膛负压。无论是在正常稳定工况或是在改变工况运行时，对燃烧调整得当，就可以减少锅炉各项热损失，提高锅炉效率。对于现代火力发电机组，锅炉效率每提高l%，整个机组效率将提高约0.3～0.4%，标准煤耗可下降3～4g/（kW·h）。

燃烧调节的任务是：（1）在满足外界点复活需要的蒸汽数量和合格的蒸汽质量的基础上，保证锅炉运行的安全性和经济性。（2）保证锅炉设计的汽压、汽温和蒸发量各参数的稳定运行。（3）保证着火稳定，燃烧中心适当，火焰分布均匀，不烧损喷燃器、过热器等设备，避免积灰结焦。（4）使锅炉机组运行保持最高的经济性。（5）使NOX、SOX及锅炉各项排放指标控制在允许范围内。

要达到上述目的，在运行操作时应注意保持适当的燃烧器一、二次风配比，即保持适当的一、二次风的出口速度和风率，以建立正常的空气动力场，使风粉均匀混合，保证燃烧良好着火和稳定燃烧。此外，还应优化燃烧器的组合方式和进行各燃烧器负荷的合理分配，加强锅炉风量、燃料量和煤粉细度等的调节，使锅炉始终保持安全经济的状态运行。

在高负荷运行时，由于炉膛温度高，煤粉着火和风煤混合条件均较好，燃烧一般比较稳定。为了提高锅炉效率，可根据煤质等具体情况，适当降低过剩空气系数运行。过剩空气系数减小，排烟热损失必然降低，而且由于炉膛温度提高并降低了烟速，煤粉在炉膛内停留的时间相对延长。只要过剩空气控制适当，不完全燃烧损失并不会增加，锅炉效率便可得到提高。低负荷时，由于燃烧减弱，投入的煤粉燃烧器可能减少，炉膛温度和热风温度均较低，火焰充满程度差，为了减少不完全燃烧损失，锅炉风量又往往偏大，使燃烧稳定性、经济性都下降。因此，低负荷时，在风量满足要求的情况下，应适当降低一次风风速使着火点推前，并适当降低二次风的风速，以增强高温烟气的回流，以利于燃料的着火和燃烧；尽量采用多火嘴、少燃料、燃烧器对称投入均匀分布的方式，以利于火焰问的相互引燃和改善炉膛火焰的充满程度；在燃用低挥发分的煤种时应采用集中火嘴增加煤粉浓度的方式，使炉膛热负荷集中，以利于燃料的点燃。

二、影响燃烧的因素和强化燃烧的措施

1.影响燃烧的因素

1.1燃料品质的影响。 锅炉燃烧设备是按设计煤种设计的，煤质和特性不同，燃烧器的结构特性也就不同。因此，锅炉正常运行中一般要求燃煤的品质与燃烧设备和运行方式相适应，但在锅炉实际运行中，燃煤品质往往变化较大。由于任何燃烧设备对煤种的适应总有一定的限度，因而燃煤品质的较大变化，对燃烧的稳定性和经济性均将产生直接的影响。

挥发分低的煤着火温度高，煤粉进入炉膛后，加热到着火温度所需的热量比较多，时间比较长，挥发分高的煤着火比较容易，这时应注意着火不要太早，以免造成结渣或烧坏喷燃器。通常燃煤的挥发分含量越高，越容易着火，燃烧过程越稳定，不完全燃烧损失也就越小。

灰分多的煤，着火速度慢，对着火温度不利，而且燃烧时，灰壳对焦炭核的燃尽起阻碍作用，所以不易烧透。煤的灰分越高，加热灰分造成的热量消耗增多，使燃烧温度下降。

水分多的煤引燃着火困难，且会延长燃烧过程，降低燃烧室温度，增加不完全燃烧及排烟热损失。煤的水分过高时还将影响煤粉细度及磨煤机的出力，并将造成制粉系统的堵煤或堵粉，严重时甚至引起燃烧异常等故障情况。

1.2煤粉细度的影响。煤粉越细总表面积月大，挥发分析出就越快，因而越容易着火。煤粉细度越细。所需燃烧时间越短，燃烧也就越完全。

1.3炉膛温度的影响。炉膛温度高，喷燃器根部回流或补入的热烟气温度也高，着火点可用提前。所以炉膛温度高燃烧迅速且完全。但是炉膛温度过高也是不允许的。烧低挥发分煤时，应适当提高炉膛温度，因此可以采用热风送粉，保持较高负荷等方法。

1.4空气量的影响。 炉膛过剩空气系数过大，将使炉膛温度降低，对着火和燃烧都不利，而且还将造成锅炉排烟热损失的增加。过剩空气系数过小时，又将造成缺氧燃烧，使燃烧不完全。

1.5一次风与二次风的配合。一次风量以能满足挥发分的燃烧为原则。一次风量和一次风速提高对着火不利。一次风量增加将使煤粉气流加热到着火温度所需热量加多，着火点推迟。一次风速高，着火点靠后，一次风速过低，会造成一次风管堵塞，而且着火点过于靠前，还可能烧坏喷燃器。二次风混入一次风的时间要合适。如果在着火前就混入，等于增加了一次风量，使着火点延迟；混入过迟，又会使着火后的燃烧缺氧。二次风不易一下全部混入，因为二次风的温度大大低于火焰温度，大量低温的二次风混入会降低火焰温度，是燃烧速度减慢，甚至造成熄火。二次风速一般均大于一次风速。二次风速比较高，才能使空气与美方充分混合。

燃用低挥发分煤时，应提高一次风温，适当降低一次风速，燃用高挥发分煤时，一次风温应低些，一次风速高些，将着火点推后。

1.6燃烧时间的影响。 燃烧时间对煤粉燃烧完全程度影响很大。燃烧时间的长短主要决定于炉膛容积的大小，一般来说，容积越大，则煤粉在炉膛中流动时间越长，此外，燃烧时间的长短还与火焰充满程度有关，火焰充满程度差，就等于缩小了炉膛容积，使煤粉颗粒在炉膛中停留的时间变短。燃用低挥发分的煤种时，一般应适当加大炉膛容积，以延长燃烧时间。此外，炭粒的燃烬，占了燃烧过程的大部分时间和空间，因此尽量缩短着火阶段，可以增加燃烬阶段的时间和空间，将有利于炭粒的燃烬。

2.强化煤粉燃烧的措施。

2.1提高热风温度；

2.2保持适当的空气量并限制一次风量；

2.3选择适当的气流速度；

2.4合理送入二次风量；

2.5在着火区保持高温；

2.6选择适当的煤粉细度；

2.7在强化着火阶段的同时必须强化燃烧阶段本身；

2.8合理组织炉内空气动力场。

3.良好燃烧的必要条件

综上所述，影响燃烧的因素很多，而好的燃烧，必须具备以下条件：

3.1供给完全燃烧所必须的空气量；

3.2维持适当高的炉膛温度；

3.3空气与燃料具有良好的混合；

3.4有足够的燃烧时间。

三、烟煤的燃烧调整原则

通常烟煤的挥发分和发热量都较高，灰分较少，容易着火然烧，因而一次风量和风速应高些。二次风速可适当降低，使二次风混入一次风的时间提前，将着火点推后以免结渣或烧坏喷燃器。燃烧器最上层和最下层的二次风门开度应大些较好。这是因为最上层二次风除供给上排煤粉燃烧所需的空气外，还可以补充炉膛中未燃烬的煤粉继续燃烧所需要的空气，另外还可以起到压住火焰中心的作用。最下层二次风能把分离出来的煤粉托起继续燃烧，减少机械不完全燃烧损失。

四、燃料量的调节

中间储仓式制粉系统的特点是制粉出力与锅炉负荷不存在直接关系。当锅炉负荷变化不大时可改变给粉机的转速达到调节的目的；当锅炉负荷变化大时，改变给粉机的转速已不能满足调节要求，则应投停燃烧器作为粗调节，再以改变给粉机转速作为细调节，投停燃烧器应尽量对称，以免破坏炉内燃烧工况。当需要投入备用的燃烧器和给粉机时，先开启相应的一次风门至所需开度，对一次风管进行吹扫，待风压正常后方可启动给粉机进行给粉，开启相应的二次风门，观察着火情况是否正常，停用时相反，为防止停用的燃烧器破坏，一、二次风档板不应关严。给粉转速的正常调节范围不宜太大，若转速调得过高，则不但因煤粉浓度过大，容易引起不完全燃烧，而且也易使给粉机过负荷发生故障；若调得太低，则在炉膛温度不太高的情况下，由于煤粉浓度低着火不稳定，易发生灭火。

五、风量的调节

炉内送风量可以用过剩系数α来表示：α= 21/21-O2，在运行中α过大过小都将使锅炉热损失增加，合理的过剩α应使各项损失之和为最小，即锅炉效率最高时的α，α的大小与燃烧设备的型式和结构、燃烧的种类和性质，锅炉的负荷及配风工况等有关，令外，α增长，还将使烟气流速提高，不但增加了吸、送风机的耗电量，而且使受热面的磨损量增加影响设备寿命，α减小会使燃料的碳不能燃尽，增加了不完全燃烧损失，使烟气流速降低，造成未燃尽的煤粉颗粒在尾部烟道堆积，增加尾部再燃烧的可能。尤为重要的是C不能完全燃烧生成还原性气体CO时，造成炉膛结焦。因此，锅炉运行保持全理的α即O2，并以此作送风量的调节依据，当增加或减少送风量时，应参考氧量表，维持在5±0.5%之内，同时根据炉膛负压来调速整吸风量，炉膛负压保持在（-50--100）之间，炉膛负压是直接反映燃烧工况是否稳定的运行参数之一，实践证明，当锅炉燃烧系统发生异常情况时，最先反映出来是炉膛负压表，所以一般的调节方法是：当增加负荷时先开大吸风机入口档板，再开大送风机入口档板，使膛保持负压在允许范围内变动，减负荷时相反。因此，燃料的完全燃烧是锅炉经济运行的基础和关键，另外，受热面的清洁，保持稳定的蒸汽参数，锅炉设备的经济调度，堵漏等都是锅炉经济运行的有效措施。

六、炉膛压力的调节

炉膛压力是反映燃烧工况稳定与否的重要参数。炉内燃烧工况一旦发生变化，炉膛压力将迅速发生相应改变。当锅炉的燃烧系统发生故障或异常情况时，最先将在炉膛压力的变化上反映出来，而后才是蒸汽参数的一系列变化。因此监视和控制炉膛压力，对于保证炉内燃烧工况的稳定具有极其重要的意义。

炉膛负压维持过大，会增加炉膛和烟道的漏风，当锅炉在低负荷或燃烧工况不稳的情况下运行时，便有可能由于漏人冷风而造成燃烧恶化，甚至发生锅炉灭火。反之，若炉膛压力偏正，高温火焰及烟灰有可能外喷，不但影响环境卫生，还将造成设备损坏或引起人身事故。运行中引起炉膛负压波动的主要原因是燃烧工况的变化。为了使炉内燃烧能连续进行，必须不间断地向炉膛供给所需空气，并将燃烧后生成的烟气及时排走。在燃烧产生烟气及其排除的过程中，如果排出炉膛的烟气量等于燃烧产生的烟气量，则进、出炉膛的物质保持平衡，炉膛负压就相对保持不变。若上述平衡遭到破坏，则炉膛负压就要发生变化。例如在吸风量未变时，增加送风量，就会使炉膛出现正压。

七、燃烧器的调节

在热负荷允许的情况下，尽量采用多火嘴对称投入的运行方式，将有利于火焰间的相互引燃，便于调节，容易适应负荷的变化，同时风粉混合和火焰充满程度均较好，使燃烧比较完全和稳定。但当燃用低挥发分的燃料时，则应采用集中火嘴，增加煤粉浓度的运行方式，使炉膛热负荷集中，以利于燃料的着火。

在高负荷运行时，炉膛热负荷较高，燃烧比较稳定，但主要问题是汽温高，容易结渣。因此，此时应设法降低火焰中心，或缩短火焰长度，同时力求避免结渣。

在低负荷运行时，炉膛热负荷低，容易灭火。为了防止灭火，应适当减少炉内过剩空气系数，调节好各燃烧器的煤粉量和风量，避免风速有很大的变动。对燃烧工况不太好的燃烧器更应加强监视。