黃磊
1 鄭世津
1 魯松林
1 瞿建國
21.江蘇省電力試驗研究所 南京 210029 2.射陽港發電廠 射陽 224346 1 設備概況
近年來，我省相繼投產了一些125 MW機組，鍋爐均為上海鍋爐廠生產的420 t／h超高壓中間再熱自然循環鍋爐。
射陽港電廠1、2號爐為SG－420／13．7－M421A型，天生港電廠10、11號和夏港電廠1、2號爐均為SG－420／13．7－M417A型。
M417A型鍋爐採用一次風集中布置方式，噴燃器排列順序自下而上為：二、一、一、二、一、二、三、二。一、二、三次風均為同心同向，構成大小假想切圓，切圓直徑分別為200mm和800 mm。天生港電廠2台鍋爐最上兩層二次風和主氣流反向偏轉17°，以消除
氣流殘餘旋轉。
M421A型鍋爐是在原M419A型的基礎上改進而來，，其爐膛高度比M417A型爐膛高出約3 m。在燃燒器布置方式上，M421A型鍋爐採用間隔布置，噴燃器排列順序自下而上為：二、一、二、一、二、一、二、三、二，採用一、二次風同心反向流動方式，以消除爐膛出口氣流余旋，其中第三層和第五層（自下而上）稱為啟轉二次風，第九層為消旋二次風。各電廠燃燒器設計參數見表1。
2 煤質情況
各廠設計煤質和實際燃用煤質（試驗取樣元素分析）見表2
3 各台爐運行小指標和效率試驗結果比較
3．1 鍋爐經濟小指標統計
根據表3中數據分析，每台鍋爐各項經濟小指標都存在著差異，夏港電廠兩台鍋爐飛灰含碳量比較低，分別為3．88％和4．48％，天生港電廠10、11號爐飛灰含碳量分別為8．17％和9．61％，射陽港的兩台鍋爐飛灰含碳量分別為9．42％和10．49％，在3個廠中最高。
3．2 效率試驗結果
由於全年的運行小指標統計值受到機組負荷變化、運行煤種變化等諸多因素的影響，可能會造成不可計算的偏差。為了更精確的比較，江蘇省電力試驗研究所於1996年11月至12月對射陽港電廠1號爐、天生港電廠11號爐、夏港電廠1號爐進行了性能試驗和燃燒調整試驗。夏港電廠1號爐雖未經詳細的燃燒調整工作，飛灰可燃物含量仍是最小，射陽港電廠1號爐經過燃燒調整工作后，在最佳燃燒工況下，飛灰可燃物含量仍達6％左右。3台鍋爐的效率試驗結果見表4。
4 分析與比較
這6台鍋爐主要有M417A和M421A兩種型式，它們在燃燒上共同之處是均採用四角切圓燃燒、熱風送粉，配兩套中間儲倉式制粉系統。四角切圓直流燃燒器是依靠四角各股氣流相互作用，形成一個自下而上的旋渦，通過一、二、三次風的合理布置，在爐內實現有組織的燃燒。
4．1 M417A與M420A型鍋爐燃燒系統的分析與比較
M417A型鍋爐燃燒器一、二次風同心、同向旋轉，一次風率較大，一次風剛性良好，通過自身卷吸高溫煙氣，接受上游高溫火炬的輻射，一次風溫度不斷升高直至著火。此時，一、二次風射流開始相交，著火區得到了氧氣補充，加強了擾動和混合，使燃燒過程得以穩定和強化。
從爐膛結構分析，M421A型鍋爐對煤粉的燃儘是最為有利的。因為該爐爐膛高，煤粉停留時間長。但是從這幾台鍋爐實際運行情況分析並非如此。
M421A型鍋爐採用同心反向燃燒技術，其基本原理是：部分二次風射流沿著與一次風射流相反的方向射入爐膛，以此構成切向燃燒，稱為啟轉二次風。一次風則沿著煤粉噴嘴軸線進入爐膛，在動量較強的啟轉二次風射流引射和衝擊下，被帶入二次風旋轉的火球中。經這樣的作用，一次風和二次風混合強烈，有助於煤粉完全燃燒。同時一次風被裹在爐膛中央，使得爐膛中央形成富燃料區域，而在水冷壁周圍形成富氧量區域，這就大大減少了一次風沖刷水冷壁的可能性。在燃料燃燒的初級階段，燃料和空氣的分級混合也使NOx排放降低。此外，一、三次風與啟轉二次風布置方向相反，有助於減少鍋爐水平煙道左右側的煙溫偏差。通過改變不同二次風噴嘴的風量比率，還可以調節切向燃燒的氣流旋轉強度和方向。
4．2 通過有關試驗和分析，該燃燒器未能達到理想設計效果，還存在一些問題
4．2．1 射陽港電廠1號爐二次風率偏低很多。
（1）系統的漏風往往比設計的大，由於設備、系統的種種原因，難以控制與克服。
（2）制粉系統實際運行的通風量比設計值大，目前也暫時無法解決。
（3）一次風系統設計有一次風機，任何風量上的不足都將直接影響到二次風壓，造成二次風壓降低很多。
（4）二次風的用風量通過人為操作二次風門來調節，因此各層二次風的實際風量受人為因素影響較大，啟轉二次風率有隨意性。
（5）二次風出口風速比實際煤種所要求的風速低，因此二次風的剛性較弱。原設計的思路是靠中間兩層啟轉二次風來帶動爐內的整體切圓旋轉方向，達到四角燃燒前期著火條件好，後期混合強烈的目的。實際情況爐內的配風與燃燒達不到這種效果。
4．2．2 從上、下兩層一次風噴口局部看，它們受到兩種不同方向二次風的引射，而一次風本身風率小，剛性差，因此不能形成有效的組合件射流，行程短，過快地衰減、混合，不利於一次風著火。此外，下層二次風也就無法托住下一次風，使爐渣含碳量居高不下。
4．2．3 擺動式燃燒器由於中層一次風不能擺動，在其它噴口擺動時，中層一次風射流易與上下氣流交叉混合，破壞局部空氣動力工況，影響了擺動式燃燒器使用效果。從該爐試驗結果看，燃燒器水平時的燃燒效率明顯高於擺動后的值。
5 結論
5．1 6台125 MW機組鍋爐實際燃用煤質相差不大，由於採用不同燃燒方式，燃燒效果相差較大，經分析採用同心同向大小切圓這種傳統的燃燒方式，能夠較好地解決這6台鍋爐的燃燒問題。
5．2 設計M421A型鍋爐一、二次風同心反切，目的是消除爐膛出口兩側煙溫偏差，但應將減少爐膛出口兩側煙溫偏差與提高燃燒效率綜合考慮；對於420 t／h爐而言，由於爐膛尺寸相對較小，爐膛出口氣流殘餘旋轉並不很大，煙溫偏差問題也並不突出。如夏港電廠雖未採取措施，滿負荷時爐膛出口兩側煙溫差也僅為20～30℃。
5．3 如採用二次風反切，按理論計算爐膛出口的余旋動量矩很小（80 kg·m2·s－2），無需再用二次風作消旋風。這樣對爐內的主氣流干擾就小了，有利燃燒效率的提高。
