一次风、二次风、燃尽风....对冲锅炉燃烧系统

一、锅炉燃烧器系统概述

燃烧系统为前后墙对冲燃烧方式，采用低NOx新型的HT-NR3旋流煤粉燃烧器。燃烧系统共布置有36只燃烧器喷口（前后墙各布置3层煤粉旋流燃烧器，每层6只）。24只燃烬风喷口（前后墙各布置2层燃尽风喷口，每层6只）。12只还原风喷口（前后墙各各布置1层还原风喷口，每层6只）。12只贴壁风喷口（前后墙各布置3层贴壁风喷口，每层2只，靠近燃烧器层两侧墙位置）。

锅炉炉膛燃烧器喷口整体布置情况

燃尽风布置情况 

还原风喷口布置情况

贴壁风布置情况 

锅炉前墙燃烧器喷口布置情况

二、旋流燃烧器的特点（锅炉旋流燃烧器详解）

气流经旋流器产生旋转运动，当从燃烧器喷射入炉膛时，射流就失去燃烧器通道壁面的约束，在旋转离心力作用下，气流向四周扩散，形成辐射状空心旋转射流。相比直流燃烧器，旋流燃烧器具有以下特点：

1、具有内外两个回流区；

2、射流衰减快(轴向速度和切向速度)；

3、射程随旋流强度的增大而减小；

4、旋流强度越大，卷吸高温烟气的能力越强。

旋流燃烧器模拟燃烧情况

旋流燃烧器旋流强度对煤粉着火燃烧的影响

1、经过燃烧器进入炉膛的煤粉是通过卷吸炉膛内的高温烟气来着火的。随着旋流强度的增大，扩展角增大，回流区和回流量也增大，而射流衰减却越快，射程也越短。

2、对于容易着火的煤（挥发份高、灰分低），不需要卷吸过多的高温烟气便可着火，故旋流强度可选择小一些。对于不容易着火的煤则相反。

3、当旋流强度增加到一定程度，扩展角等于180度时，射流会突然贴壁，出现气流飞边现象。飞边会造成燃烧器喷口及周围水冷壁结渣，故旋流强度不宜过大。

4、当旋流强度过小时，扩展角就越小，射流衰减越慢，射程越长，气流刚性大，易发生冲刷对墙侧水冷壁，引起结渣

三、HT-NR3型燃烧器的结构

中心风

燃烧器内设有中心风管，一股小流量的中心风通过中心风管送入炉膛，在气枪运行时用作部分燃气配风；气枪停运时用作调节燃烧器中心回流区的位置，为煤粉进入炉膛初期析出的挥发份提供燃烧氧量，控制着火点；同时起到冷却燃烧器喷口，防止烟气倒灌及灰渣积聚的作用。中心风通过气动门和手动门控制。

一次风

一次风粉混合物首先进入燃烧器的一次风入口弯头，然后经过燃烧器一次风管和布置在一次风管中的煤粉浓缩器，浓缩器使煤粉气流产生径向分离，浓煤粉气流从一次风管圆周外侧经过一次风管出口处的稳焰齿和稳焰环进入环形回流区着火燃烧；淡煤粉气流从一次风管中心区域喷入炉内，并进入内回流区着火燃烧。

内二次风

呈直流射流状态进入炉膛，通过燃烧器内二次风环形通道在燃烧的初期及时补给氧量，通过二次风套筒式挡板来分配调节。内二次风只能在就地调整，燃烧调整试验确定最佳位置后正常运行不做调整（为了减小风道阻力，一般内二次风套筒挡板置全开位）。

外二次风（三次风）

呈旋流状态，可发生需要的旋转，调节外二次风的风量和旋流强度，从而调整燃烧器的火焰形状。调节杆穿过燃烧器面板，通过气动执行机构远方调整。

燃烧器本体

利用稳燃环实现快速点火和高火焰温度

在HT－NR燃烧器中，靠近燃烧器处有个负压区，热烟气回流促进着火并提高了燃烧效率。同时，在稳燃环中安装了阻隔环，可使二次风和三次风向外扩展。因此，火焰还原区域扩大，火焰长度被缩短，扩大的还原区域提高了“焰内还原NOx”的能力。

锅炉冷态空气动力场试验

性能优越的煤粉浓缩器 

通过惯性分离的原理，使得煤粉粒子集中在稳燃环附近，高煤粉浓度提高了快速点燃和火焰的稳定能力。

燃烬风调风器的配风示意图（AAP）

燃烬风调风器外观

四、燃烧器辅助风门的控制

旋流燃烧器冷态动力场试验

锅炉燃烧器形成对冲气流，同层相邻两个燃烧器三次风旋转方向相反，相邻层燃烧器三次风旋转方向也相反。

结论：燃烧器中心风随风门开大，风速逐渐呈线性增大，冷态试验工况下30%开度时风速在2m/s左右，50%开度时风速在4m/s左右，75%-100%开度时风速达到最大7m/s左右。运行中可以通过调节中心风开度达到对一次风着火点的细微调整。

中心风风门的控制

中心风是从燃烧器的中心风管内喷出的一股直流风，起到冷却燃烧器喷口和控制着火点位置的作用。

中心风门开度控制过小，着火点提前，能起到稳定火焰的作用，但是中心风量过小不利于燃烧器喷口的冷却，同时还可能会引起燃烧器喷口结渣结焦。

中心风门开度控制过大，着火点推迟，有利于燃烧器喷口的冷却，避免了燃烧器喷口结渣的可能性，但是不利于火焰的稳定（特别是燃用低挥发份无烟煤时），同时增加了屏过结焦的可能性。

故中心风风门开度的控制，根据锅炉燃用煤质的不同，开度配置也不尽相同，开度范围在10%~100%。

外二次风（三次风）气流的两种主要形态

三次风气流形态

三次风气流有两种主要形态：

当旋流强度一定时，气流是与一次风有一定夹角（扩展角）的旋转闭合气流，当旋流强度过小时，扩展角就越小，射流衰减越慢，射程越长，气流刚性大，易发生冲刷对墙侧水冷壁，引起结渣。

当旋流强度增大时，气流扩展角度逐渐增加，并最终形成沿水冷壁向周围的发散气流。试验中三次风门开度40%以下时，三次风气流容易形成贴壁气流。

燃烧器三次风调节特性试验

结论：三次风门在40%开度以上时风速保持稳定，风门的调节主要改变三次风旋流强度。三次风门开度越大，气流扩展角越小，旋流强度越小。三次风门开度越小，气流扩展角越大，气流旋流强度越大。

试验确定：三次风门开度40%以下时，三次风气流容易形成贴壁气流。三次风门开度80%以上时，旋流强度小，扩展角小，射流衰减慢，射程越长，气流刚性大，有可能发生冲刷对墙侧水冷壁，引起结渣。

贴壁汽流其它影响因素

燃烧器喷口的多股气流存在相互作用，尤其风量较大的一次风和三次风之间相互吸引。三次风的方向（即扩展角）受一次风风速的影响，一次风风速越高，三次风扩展角越小；一次风风速越小，三次风扩展角越大。一次风停掉后，三次风扩展角最大，变为贴壁气流；

当某个燃烧器三次风出现贴壁时，气流沿水冷壁冲刷到周围相邻燃烧器，影响其气流形态。下层影响中层，中层影响上层和下层。

某电厂锅炉辅助风门DCS画面

燃烧器二次风箱二次风门的控制

1、正常运行阶段：

(1)运行中燃烧器二次风门的配风常见有以下几种形势：宝塔式、正塔式、倒塔式、缩腰式、均等配风方式。

东方对冲式燃烧器常采用的配风方式为：均等配风方式，上中下三层运行燃烧器二次风门投自动后根据磨煤机给煤量增加，逐渐开大。

(2)正常运行中应保持二次风箱左右两侧二次风量平衡，将前后墙风量调平。

3)停运的层燃烧器，关小其对应二次风门，最低不得低于10%的冷却风量，防止燃烧器烧坏。

燃烧器三次风门的控制

1、正常运行：

（1）未投运燃烧器三次风挡板按80%控制。

（2）投运层燃烧器三次风挡板

高负荷按80%、70%、60%、50%、50%、60%、70%、80%控制。

低负荷按70%、60%、50%、40%、40%、50%、60%、70%控制。

2、启动阶段：三次风挡板可适当关小，但不得低于40%。

燃尽风门控制

1、燃尽风对火焰中心的影响：

炉膛火焰中心要看调整燃尽风挡板对各层二次风的影响，开大燃尽风挡板，下面各层燃烧器的二次风量必然减少，使中下层燃烧器缺风，煤粉在中下层没有燃尽，火焰中心上移，排烟温度升高；

2、燃尽风开度过大，使中下层燃烧器缺氧燃烧，易产生还原性气体CO，增加锅炉受热面发生高温腐蚀及结焦的可能性；

3、燃烬风开度随负荷升高逐渐开大，燃尽风中间有隔板，二次风中间联通无隔板。

4、燃尽风开度过小，飞灰含碳量升高，烟气中Nox含量升高。

5、燃尽风门开度一般控制在40%~60%。

五、对冲锅炉燃烧常见问题

1、适当关小燃烧器层二次风挡板（煤质较差时）；

2、适当关小三次风挡板，但必须保证在40%以上；

3、适当关小中心风挡板（ ≤ 80%）；

4、适当提高磨出口温度；

5、适当减少磨一次风量，提高煤粉浓度和煤粉细度

6、调整磨出口分离器转速，提高煤粉细度；

7、投气助燃。

燃烧器区域结渣/结焦

调整措施：

1、根据锅炉负荷--氧量曲线控制合适的氧量，避免燃烧器区域缺氧形成还原性气氛。

2、在稳燃的基础上尽量开大三次风挡板，避免形成贴壁气流。

3、炉膛掉焦频繁时，适当增加中上层制粉系统出力，分散炉膛热负荷，防止中下层燃烧器局部热负荷过高加剧燃烧器区域水冷壁结焦。

4、根据炉膛声波测温装置的测温值，控制好炉膛动力场温度在燃煤灰融点ST以下。

稳燃环脱落、燃烧器烧损

调整措施：

1.燃烧器停运时，二次风箱左右侧二次风挡板开度应保持10%～20%，保证燃烧器有足够的冷却风。

2.就地检查中心风手动门开度，保证中心风风量。

3.通过燃烧调整，使燃烧器喷口着火适当推迟，降低了燃烧器喷口温度，但要注意稳燃。

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