安陽電廠8號爐系東方鍋爐廠生產的型號為DG410 t/h高溫高壓爐，1978年元月投入運行。該爐設計煤種為鶴壁貧煤，應用基灰份18.2%、可燃基揮發份13%，應用基低位發熱量24 700 kJ/kg，直流式噴燃器四角布置如圖1所示。
下排火嘴改造前後布置圖
假想切圓直徑Φ800 mm反時針旋轉，配有330/440型鋼球磨熱風送粉系統。在設計煤種下該爐一般能在額定負荷的70%下不投油穩燃。自1982年摻燒小窯煤后，其摻燒比逐年增加，1995、1996年摻燒比分別為33.8%和35%。遇有月底月初的2～3天內，因統配煤供應暫時中斷只好全燒小窯煤，給鍋爐燃燒穩定帶來了困難。我們曾在鍋爐滅火時從給粉機內取煤粉樣化驗，煤粉的分析基灰份35%～40%，在這樣的入爐條件下，更難適應低負荷下鍋爐燃燒的穩定，給機組安全、經濟運行帶來很大的不利，為適應上述情況的需要，我們在1996年8月8號爐大修中，對下排火嘴採用浙江大學燃料利用研究所研製的帶有500～700 kg/h小油槍的濃稀相煤粉燃燒裝置(下稱濃稀相煤粉燃燒器)。
1 設備主要參數
型 號 DG410/100-2
蒸 發 量 D/t.h－1 410
飽和壓力 P/MPa 11.27
過熱壓力 P/MPa 9.18
過熱汽溫 t/℃ 540
給水溫度 t/℃ 220
排煙溫度 t/℃ 123
熱風溫度 t/℃ 360～370
冷風溫度 t/℃ 30
鍋爐設計效率 % 92.14
燃料消耗量 W/t.h－1 45
2 設計燃煤鶴壁煤特性
鶴壁煤特性見表1。
表1 鶴壁煤特性
%
Har3 濃稀相煤粉燃燒器工作原理
3.1 工作原理
濃稀相煤粉燃燒器裝置結構。
濃稀相煤粉燃燒裝置斷面示意圖
1—稀相噴口； 2—濃相噴口； 3—濃相直管；
4—小油槍盒；5—周界風箱；6—分叉管；
7—換向器；8—稀相直管；9—錐形體
它的工作原理是通過彎管的氣粉混合物由於離心力作用，經過換向器后使濃稀相兩股氣粉混合物再經過分叉管引入濃稀相一次風噴口射入爐膛，為了避免常規濃淡燃燒器不能隨負荷高低來調整煤粉濃度的弊病，浙江大學在設計中增設了的周界風，當負荷低或煤質差時可將周界風關閉，反之可根據煤種及燃燒的需要來調整周界風門。濃稀相煤粉燃燒器系統如圖3所示。
濃稀相煤粉燃燒器系統
3.2 穩燃機理
強化鍋爐燃燒的方法有3種：一是提高一次風的煤粉濃度，二是用迴流熱煙氣，三是提高一次風溫。濃稀相煤粉燃燒器採用前2個方法。
加熱一次風粉混合物著火所需要的熱量等於加熱煤粉和加熱一次風中空氣的熱量之和。常規設計一次風管內煤粉濃度一般在0.4～0.5 kg煤/kg氣，經過改造后濃相噴口的一次風煤粉濃度提高到0.8 kg煤/kg氣，從一次風粉混合物的著火熱公式可知：
Qzh＝Cmf(t2h－t1h)＋Ck/μ(t2h－t1h)
式中 Qzh—— 一次風混合物著火熱；
t1h—— 一次風溫度；
t2h——著火溫度；
Ck——空氣比熱；
Cmf——煤粉比熱；
μ——煤粉濃度。
由於風粉混合物中煤粉濃度的提高，Ck/μ的比值就小，Qzh也就小。換一句話說，在一次風中煤粉的份額增大，空氣的份額必然減小，又因空氣的比熱大於煤粉比熱，所以煤粉濃度提高能省去一部分不必要的加熱空氣的著火熱，有利於一次風出口煤粉的著火。
濃相噴口中間設置了錐形體，在高溫內迴流的同時由於錐形體的導流、噴口射流的擴散角增加，使射流和高溫熱煙氣的接觸面增加，外迴流量的增加，起到了低負荷或燒劣質煤時穩定著火的作用。
同時，煤粉濃度的提高，可降低煤粉氣流著火溫度，提高火焰的傳播速度。
4 燃燒器的改造簡況
可知，改后燃燒器的濃相圓形噴口，是設在原下排一次風口位置，其最外層的圓周直徑為Φ500 mm，小於原一次風噴口524 mm的寬度，不再需要更改火嘴兩側的水冷壁管，稀相一次風噴口設在中下二次風口的下半部。為了配合分叉管入口中心標高，將進入換向器前一次風管中心標高抬高了170 mm，根據火嘴前一次風管的布置情況，將變管后割斷的前部分再割斷原一次風管吊架，用倒鏈上拉170 mm后再重新連接吊架，濃相噴口的周界風風源，是從就地二次風道通過直徑Φ260 mm的連接管取得，配有風門控制。
為了在這次火嘴改造后的運行中，能獲得各一次風管的均勻配風，根據現場的條件將爐前1、4號角的6根一次風管，在混合器前加裝了可調縮孔，同時還在每根一次風管的混合器前裝了12個動壓測點。
5 冷態調試工作
5.1 一次風管的動壓值Δp
在總風壓1.5 kPa下標定各靠背管的係數，后在商定的一次風速下調整和計算各一次風管的動壓值Δp，一次風管的動壓值見表1。
表1 一次風管的動壓值
表2 一次風噴口風速
6 改造后的效益
為檢驗下排火嘴改造后帶低負荷的效果，在大修前後分別做了低負荷試驗，從試驗數據匯總表3可知，濃稀相煤粉燃燒器改造工作是成功的，它改善了8號爐低負荷不投助油穩燃的調峰能力。改前對傳統設計的鍋爐來說，在設計煤種下一般不投助燃油穩燃的低負荷是額定負荷的70%～75%，經濃稀相煤粉燃燒器改造后，在煤質較次的情況下，不投助燃油穩燃的低負荷是55 MW，為額定負荷的55%，節省了低負荷和煤質差的情況下投用的助燃油，提高了低負荷調峰的能力。考慮到在55 MW負荷下因鍋爐汽溫低(490～500 ℃)和未經水循環考驗，暫定8號爐低負荷可調出力為60 MW。從1996年9月28日大修投運至1997年10月的運行統計情況看，因煤質差所投用的助燃油大大減少，總共不超過20 t，特別是1997年元月為廠里入爐煤最差的一個月，5、6號爐(風扇磨)因煤質差投用助油232 t，3、4號爐(鋼球磨)投用助油100 t，而8號爐只投用助燃油0.86 t，投油爐煤粉樣化驗灰分Aad為40%、揮分發Vad為11.7%。在1996年10月至1997年10月，不投助燃油時所帶60～65 MW負荷的調峰時間共有115 h，節省該負荷調峰助燃油172 t，故8號爐火嘴改造后，提高了調峰能力和企業的經濟效益。
另外，燃燒器改造后，經1年運行情況看，進廠統配煤中斷共83 d，全燒合壁小窯煤，灰份Aad為35%、山西及銅冶小窯煤揮分份Vad為8%～10%下，8號爐沒有發生1次滅火，保證了鍋爐安全運行。
表3 改造前後試驗數據匯總表
