中圖分類號：TK223.2
文獻標識碼：B
文章編號：1001－2060（2000）03－0306-03
Novel Swirl Burners and Their Application at Zhuangze Power Station for the Low-load Stable Combustion of Boilers of a 210 MW Unit
an Houzhang An Enke Hui Shien
（Xi'an Jiaotong University, Xi'an, Shaanxi, China, Post Code 710049）
Novel axial-blade swirl burners were put into use at Zhuangze Power Station in connection with the technical modification of boilers No.3-6 (4 units) of a 210 MW unit. As a result, problems specific to original burners, such as combustion instability and loss of flame, etc have been solved. Moreover, attained are a flexible regulation of secondary air swirl intensity and the alleviation of wear in the primary air pipes. The switch to the new swirl burners has made it possible to realize a stable combustion of the 100 MW boilers at low loads (46% of full load) with no need for the use of fuel oil.
Key words: swirl burner, boiler modification, low load
1 前言
漳澤電廠3～6號爐系原蘇聯紅色鍋爐工作者製造廠生產的E Ⅱ－670－13.8－545KT型蒸汽鍋爐，單汽包、自然循環、固態排渣煤粉爐。機組額定功率為215MW，受熱面T型布置，雙爐膛結構，在燃燒室兩側牆標高13.6 m和18.1 m處分上、下兩層對沖布置16隻旋流燃燒器，一次風通過蝸殼產生旋流，二次風通過切向葉片產生旋流、一、二次風旋轉方向相同，相鄰兩燃燒器旋轉方向相反。制粉系統為鋼球磨煤機中儲式、熱風送粉。
該廠四台鍋爐從1988年陸續投產，自投運以來，燃燒穩定性差，負荷調節能力低，二次風切向葉片無法調整，燃燒器蝸殼及一次風直管內局部磨損漏粉，一次風粉漏入二次風管引起燃燒，直至燒壞燃燒器現象時有發生。嚴重影響鍋爐運行的經濟性和安全性。尤其是機組低負荷降至75%時就需投油助燃，由於近年來機組調峰頻繁，峰谷差達50%，為了應付電網調峰，改造前每年需花費大量資金用於低負荷投油助燃。
2 蘇聯切向葉片旋流式燃燒器分析
原燃燒器一次風通過蝸殼形旋流器產生旋流，二次風通過切向葉片產生旋流。
根據蝸殼內理想流體旋轉動量流率矩不變原理，蝸殼式旋流器由於蝸殼外邊緣到中心的半徑不斷變化，使得在園周上切向速度的分佈不均勻，這樣的旋轉射流射入爐膛時，沿燃燒器一次風出口截面園周上的速度分佈和煤粉濃度分佈都極不均勻，實測表明氣流速度分佈不均勻係數達20 ‰～2 ‰，而煤粉濃度分佈不均勻係數達45%～49%。這必將導致射流的擴展不完全對稱而往往向一側偏斜，局部氣流速度高的地方會引起火焰中斷、燃燒不穩；局部氣流速度低的位置則著火提前［1，2］。同時，一次風氣流沿蝸殼園周方向切向速度不均也是蝸殼及燃燒器一次風管內局部磨損的最直接原因。
原二次風切向葉片阻力大調節機構膨脹卡死，幾乎無法調節。更重要的是旋轉強度調節範圍很小，實際旋流強度僅為理論值的1/2左右。這使得經過切向葉片的二次風旋流強度達不到設計值，二次風射流擴展角不夠，導致燃燒器火焰迴流區卷吸高溫煙氣量少，燃燒不穩，達不到燃燒調整的目的。
3 新型軸向葉片旋流式燃燒器的性能特點
針對以上問題，在試驗研究的基礎上［3～6］，研製了一種調節範圍寬廣一次風出口氣流均勻的新型旋流燃燒器，燃燒器結構，如圖1所示。該燃燒器的重要特色在於將原二次風切向葉片改為具有良好調節特性和低阻力的軸向葉片，此次針對漳澤電廠鍋爐燃燒器具體結構，對軸向葉片傳動系統作了較大改進，除採用文獻［3］中齒輪傳動、萬向節裝置，使熱膨脹得到合理吸收外，在調節方式上採取了直聯就地調節和遠距離跨二次風箱折向調節兩種方式，方便了運行人員在熱態下對燃燒的調整，特別是採用弧形軸向葉片，減少了阻力，增加了旋流強度的調節能力及低負荷適應性。
二次風軸向葉片型旋流燃燒器
為了減輕由於蝸殼旋流器本身造成的內部局部磨損，在一次風蝸殼內設置了特型導流防磨裝置，它不僅起防磨作用，也起到一定的導流作用，在保證一次風產生足夠旋流的情況下，使各處煤粉濃度盡量均勻化。原一次風氣流從蝸殼旋流出來進入環形直管段，由於蝸殼旋流器出口氣流沿園周切向速度分佈不均勻，使得環形一次風通道內氣流速度沿園周方向也不均勻。為此，在環形一次風通道內設計了多股特殊的內螺紋均流線，通過試驗，選擇了合理的螺紋線頭數、螺紋肋條的斷面形狀和尺寸。
4 在漳澤電廠的應用及低負荷性能
