種創(chuàng)新的煤粉燃燒理念-煤粉預(yù)熱燃燒課件

05十一月2022種創(chuàng)新的煤粉燃燒理念—煤粉預(yù)熱燃燒02十一月2022種創(chuàng)新的煤粉燃燒理念—煤粉預(yù)熱燃燒1前言目前我國發(fā)電企業(yè)出現(xiàn)了前所未有的困難，發(fā)電量下降、煤價高、煤質(zhì)下降且煤質(zhì)多變，給電廠鍋爐安全優(yōu)化運(yùn)行帶來了新的困難；面對這樣的挑戰(zhàn)，擺在我們面前的問題是：我們應(yīng)該采取怎樣的技術(shù)措施，來保證安全、高效生產(chǎn)？這是當(dāng)前值得討論的重要議題。11/5/20222前言目前我國發(fā)電企業(yè)出現(xiàn)了前所未有的困難，發(fā)電量下降、煤價高煤質(zhì)問題給鍋爐燃燒帶來的主要困難著火和穩(wěn)定燃燒困難；

煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變時，由于燃煤的燃燒特性存在很大差異，使電廠正在使用中的燃燒器很難適應(yīng)，給安全運(yùn)行帶來了很大的困難,增大了穩(wěn)燃用油耗。低負(fù)荷困難；爐膛溫度低時，穩(wěn)定燃燒更為困難，極易發(fā)生滅火必需投油助燃，增加了油耗。爐膛易結(jié)焦；為保證穩(wěn)定燃燒，有些措施常會引發(fā)結(jié)焦，影響安全運(yùn)行；低揮發(fā)份煤火焰行程長，易結(jié)焦。NOx排放高。

低揮發(fā)份煤NOx產(chǎn)生量大，不易控制。11/5/20223煤質(zhì)問題給鍋爐燃燒帶來的主要困難著火和穩(wěn)定燃燒困難；11/2

煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變帶來的問題是多方面的，既有燃燒問題，也有制粉、除灰除渣等等問題。因此需要各個方面的部門通力合作，分頭研究解決辦法，分別采取應(yīng)對措施。

其中燃燒問題很重要，因此就這個問題介紹一下我們長期以來的實踐情況和一些有限的心得體會,供大家參考。

11/5/20224

煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變帶來的問題是多方面的，既有燃燒問燃燒的基本要素燃燒的三要素，（對鍋爐而言）：1，燃料——（煤粉）；2，氧氣——（空氣）；3，溫度。其中溫度是最為關(guān)鍵的因素。

11/5/20225燃燒的基本要素燃燒的三要素，（對鍋爐而言）：11/2/202燃燒三要素的合理組織

三要素必須進(jìn)行合理的組織才能良好的燃燒。

①“風(fēng)/煤”比例：

應(yīng)根據(jù)不同的煤種，組織相應(yīng)的最佳“風(fēng)/煤”比例（重量），以保證良好的著火燃燒性能。

難點在于：煤質(zhì)變化時，燃燒器如何隨機(jī)改變最佳“風(fēng)/煤”比例？②風(fēng)煤混合物的溫度：根據(jù)不同的煤質(zhì)怎樣才能創(chuàng)造合適的風(fēng)煤混合物溫度，使得燃料能夠快速、順利的穩(wěn)定著火和燃燒。

難點在于：鍋爐的熱風(fēng)溫度已定，風(fēng)粉混合物溫度不能改變。如何在煤種無規(guī)律的變化時，及時改變風(fēng)煤混合物的溫度來保證及時著火和穩(wěn)定燃燒？③所有措施必須兼顧到環(huán)保指標(biāo)NOx排放的要求。而控制NOx必須欠氧燃燒，但氧氣濃度低會造成熄火。處理不好還會引起高溫腐蝕。

難點在于：煤質(zhì)變化時怎樣控制NOx的生成？

11/5/20226燃燒三要素的合理組織三要素必須進(jìn)行合理的11/5/2022711/2/20227低氧燃燒在煤粉著火階段有利于控制NOx的生成，但低氧可能導(dǎo)致火焰不穩(wěn)定。欠氧燃燒控制NOx生成11/5/20228低氧燃燒在煤粉著火階段有利于控制NOx的生成，但低氧可能解決煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變問題的一種可靠手段

——應(yīng)用煤粉預(yù)熱燃燒器

針對煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變的問題，我們是應(yīng)用了一項關(guān)鍵技術(shù)——“煤粉預(yù)熱燃燒器”，獲得了很好的效果。即，運(yùn)用了這項技術(shù)的三個突出特點：①著火、穩(wěn)燃性能特別強(qiáng)；②煤種適應(yīng)范圍特別寬；③控制NOx能力很強(qiáng)。

來適應(yīng)煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變的問題我們首先從保證任何煤種（從無煙煤到劣質(zhì)煙煤）的快速著火和穩(wěn)定燃燒著手，再靈活運(yùn)用一些輔助措施來解決相關(guān)的問題。11/5/20229解決煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變問題的一種可靠手段

——應(yīng)用煤粉預(yù)熱燃燒

煤粉濃縮預(yù)熱低NOx燃燒器

PulverizedCoalRichandPreheatingLowNOxBurner

(簡稱PRP燃燒器)

11/5/202210煤粉濃縮預(yù)熱低NOx燃燒器

PRP燃燒器原理示意圖負(fù)壓區(qū)控制風(fēng)補(bǔ)氣門（自動控制）強(qiáng)烈換熱卷吸高溫?zé)煔鉂饪s后的煤粉溫度傳感器預(yù)熱室噴口11/5/202211PRP燃燒器原理示意圖負(fù)壓區(qū)控制風(fēng)補(bǔ)氣門強(qiáng)烈換熱卷吸高溫?zé)煔?1/5/20221211/2/202212預(yù)熱效果實測曲線圖

一

PRP燃燒器與常規(guī)燃燒器的火炬溫度比較

一次風(fēng)粉混合物在預(yù)熱室中的升溫過程和在噴口外著火后的火炬溫度分布11/5/202213預(yù)熱效果實測曲線圖一

PRP燃燒器與常規(guī)燃燒預(yù)熱效果（圖一的分析）

PRP燃燒器預(yù)熱室內(nèi)一次風(fēng)粉的升溫速率的量級是104℃/s

(溫升速率≥104℃/s就達(dá)到了煤的快速裂解條件）

PRP燃燒器－藍(lán)，紫和黃色曲線；常規(guī)低NOx燃燒器－綠色曲線

以右圖黃線工況為例:一次風(fēng)粉混合物從進(jìn)入預(yù)熱室時的90℃升溫至燃燒器出口處時已達(dá)1160℃,即在0.6米的距離內(nèi)升溫1070℃。一次風(fēng)粉混合物的流速為20m/s,通過預(yù)熱室的時間只有0.03秒。故其在預(yù)熱室內(nèi)的每秒升溫速率是26000℃/s。（2.6×104℃/s

）所以，PRP燃燒器預(yù)熱室對一次風(fēng)/煤粉混合物起著快速加熱，升溫，熱解的作用，因此能夠保證煤粉在噴口外穩(wěn)定著火燃燒。燃燒器噴口位置火焰溫度（℃）測量點位（mm）11/5/202214預(yù)熱效果（圖一的分析）

PRP燃燒器預(yù)熱室預(yù)熱效果實測曲線圖

二

PRP燃燒器與常規(guī)燃燒器的火炬溫度比較PRP燃燒器和常規(guī)低NOx燃燒器在噴口外的火焰溫度分布測量值的比較11/5/202215預(yù)熱效果實測曲線圖二

PRP燃燒器與常規(guī)燃預(yù)熱效果實測曲線圖

三

爐膛出口處PRP燃燒器、常規(guī)低NOx燃燒器的

NOx排放值比較(無煙煤)鍋爐負(fù)荷，％PRP燃燒器常規(guī)低NOx燃燒器NOxppm

100%負(fù)荷時PRP的NOx排放值比DF降低了37.5%11/5/202216預(yù)熱效果實測曲線圖三

爐膛出口處PRP燃燒預(yù)熱措施的效果經(jīng)過專門的工業(yè)測試證明：在煤粉穿行預(yù)熱室的（～0.03秒）短暫時間內(nèi)，可將進(jìn)口時只有90℃的一次風(fēng)粉到達(dá)出口時迅速升溫到1100℃以上；能使很難著火的煤種（如：鴻基煤、石油焦、加福無煙煤）保證在噴口外～300mm處及時著火、連續(xù)燃燒。因此其著火、穩(wěn)燃性能出眾；著火后的火炬溫度比常規(guī)火炬的溫度高出＞400℃。因此相對的加快了燃燒速度，提高了燃燒效率。同時，火炬特別穩(wěn)定，燃燒無煙煤可以無需衛(wèi)燃帶保護(hù)。煤粉快速升溫（溫升速率高達(dá)26000℃/s）促使揮發(fā)分快速裂解，有利于煤中的燃料氮大量轉(zhuǎn)化為揮發(fā)分氮，這為降低NOx排放創(chuàng)造了極為有利的條件，所以它確實是低NOx燃燒器。11/5/202217預(yù)熱措施的效果經(jīng)過專門的工業(yè)測試證明：在煤粉穿行預(yù)熱室的（～低氧燃燒在煤粉著火階段有利于控制NOx的生成，但低氧可能導(dǎo)致火焰不穩(wěn)定甚至熄火。高溫預(yù)熱可擴(kuò)大低氧穩(wěn)定燃燒的范圍。當(dāng)溫度＞800oC時，氧的濃度即使低到3－5％，火焰也是穩(wěn)定的。這就為降低NOx創(chuàng)造了極其有利的條件。高溫預(yù)熱燃燒為

低氧控制NOx創(chuàng)造了條件11/5/202218低氧燃燒在煤粉著火階段有利于控制高溫預(yù)熱燃燒為

低氧控制NO煤粉預(yù)熱燃燒器可根據(jù)煤種

自動控制預(yù)熱程度和調(diào)整A/C比值可根據(jù)煤質(zhì)、煤種的改變，通過：①調(diào)節(jié)預(yù)熱室的負(fù)壓來控制卷吸熱煙氣的數(shù)量，自動、動態(tài)的控制預(yù)熱度；②自動、動態(tài)的改變一次風(fēng)粉的A/C比值。兩項措施的合成效果，可保證煤粉（包括石油焦、鴻基煤、加福煤）在噴口外一定的距離（～0.3米）開始著火；自動控制可以保證預(yù)熱室內(nèi)不出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象，因此噴口是安全的，使用壽命長；保證了各種煤質(zhì)的著火和穩(wěn)燃性能，因此可以單獨(dú)一層燃燒器運(yùn)行，故可擴(kuò)大低負(fù)荷調(diào)峰幅度。11/5/202219煤粉預(yù)熱燃燒器可根據(jù)煤種

自動控制預(yù)熱程度和調(diào)整A/C比值可煤粉預(yù)熱燃燒器煤種適應(yīng)范圍很寬由于具有出色的穩(wěn)燃性能、保證一定的著火距離，自動適應(yīng)不同性質(zhì)的煤種，所以該燃燒器的煤種適應(yīng)范圍很寬，故可以用同一燃燒器燃燒多種煤種。（迄今為止還沒有同樣性能的燃燒器）煤種變換過程中，自動控制系統(tǒng)可以輕松、自然地維持正常燃燒。因此可以顯著地減少運(yùn)行人員的運(yùn)行操作困難和減輕精神壓力，也大幅度減少了助燃用油；有了良好的穩(wěn)燃效果，可以擴(kuò)大低負(fù)荷無油穩(wěn)燃的調(diào)峰幅度。一般都可以在額定負(fù)荷的40%時平穩(wěn)運(yùn)行。11/5/202220煤粉預(yù)熱燃燒器煤種適應(yīng)范圍很寬由于具有出色的穩(wěn)燃性能、保證一PRP燃燒器使用過的煤種煤種Vdaf%Had%Kcal/kg極低揮發(fā)分無煙煤1.03~1.561.03~1.565190~5563一般無煙煤

7.36~11.27

2.164690~5057?越南鴻基無煙煤7.89（旋）

2.446579?美國石油焦11.68（旋）

3.648487貧煤14.39~19.80

3.23~3.575332~6102劣煙煤17.80~23.40

2.432900~4029煙/貧混煤17.22/5168低揮發(fā)分煙煤21.69/4923混煙煤36.25/4906高揮發(fā)份煙煤42.564.73558611/5/202221PRP燃燒器使用過的煤種煤種Vdaf%Had%K“常規(guī)燃燒技術(shù)”在燃燒低揮發(fā)分煤種時

通常采取的措施（1）一次風(fēng)集中布置；（2）增設(shè)衛(wèi)燃帶；（3）加大假想切園直徑，等措施；（4）跨煤種摻混燃燒。這幾項措施都是從促進(jìn)低揮發(fā)分煤的著火、穩(wěn)燃出發(fā)的，但是都存在著一定的負(fù)面影響。11/5/202222“常規(guī)燃燒技術(shù)”在燃燒低揮發(fā)分煤種時

通常采取的措施（1（1）一次風(fēng)集中布置的副作用：

一次風(fēng)集中布置，其目的是：推遲著火后的一次風(fēng)粉與二次風(fēng)相遇的時間，保證煤粉穩(wěn)定燃燒。

這顯然對提高燃燒速度不利，會造成火炬行程更為延長，使得火焰中心上升。

由此帶來的副作用有：1，升高了爐膛出口溫度，可能造成過熱器超溫、減溫水超量使用。2，爐膛出口溫度升高，有可能引發(fā)爐膛高位結(jié)渣，對安全運(yùn)行構(gòu)成威脅；3，會造成飛灰可燃物增大、排煙溫度升高，影響鍋爐效率。11/5/202223（1）一次風(fēng)集中布置的副作用：（2）設(shè)置衛(wèi)燃帶的副作用

設(shè)置衛(wèi)燃帶的目的是，保持燃燒區(qū)域有較高的溫度，以滿足低揮發(fā)分煤著火溫度高的需求，使之能夠順利著火。但是，衛(wèi)燃帶也有其副作用：1，衛(wèi)燃帶往往是引發(fā)嚴(yán)重結(jié)焦的原因；2，有了衛(wèi)燃帶，爐溫高對降低NOx不利；3，煤種發(fā)生變化時容易出問題。11/5/202224（2）設(shè)置衛(wèi)燃帶的副作用設(shè)置衛(wèi)燃帶的目的是，保持燃燒（3）加大假想切園直徑的副作用

假想切園直徑大，有利于更多的卷吸上游火焰，可對本角一次風(fēng)粉提供更多的著火熱，保證煤粉及時著火；切園大煙氣在爐膛內(nèi)流動的廻轉(zhuǎn)空間大，爐膛充滿度好，煙氣行程長，增加了煤粉的停留時間有利于降低飛灰可燃物。但是，切園大有可能引起火焰掃墻，造成水冷壁衛(wèi)燃帶結(jié)渣；有些煤種不一定需要大切園；而切園一旦做好便不能改動，在煤質(zhì)變化時會帶來問題。11/5/202225（3）加大假想切園直徑的副作用假想切園直徑大，（4）跨煤種摻混燃燒的副作用

采用跨煤種摻混燃燒，是將高揮發(fā)份煤種和低揮發(fā)份煤種以一定的重量比例預(yù)先進(jìn)行摻混，組成混煤來燃燒。表面上看可使燃煤的平均揮發(fā)分得到提高，可以改善燃燒狀況。但是，實際情況并非如此。因為這種辦法并不能改變混煤中不同煤種各自的燃燒屬性。固然其中的高輝發(fā)分煤容易著火燃燒，有了它的燃燒釋熱可以加熱低揮發(fā)分煤，似乎有利于低揮發(fā)分煤的著火、“改善”了整體的燃燒。其實不然，這種混燒的結(jié)果，會發(fā)生搶風(fēng)現(xiàn)象。高揮發(fā)分煤一旦著火后會急劇爭奪氧氣，發(fā)展它自身的燃燒。此時，低揮發(fā)分煤雖然溫度得到了提升，但卻因為它的化學(xué)活性差，爭奪氧氣的能力不及高揮發(fā)分煤種，由于缺氧，因而并不能正常燃燒。因此，低揮發(fā)分煤的燃燒將更為滯后，因此解決不了低揮發(fā)分煤火炬行程長、燃燒不完全的弊病。

11/5/202226（4）跨煤種摻混燃燒的副作用采用跨煤種摻混燃燒采用煤粉預(yù)熱燃燒器后，

可以不必顧慮著火、穩(wěn)燃的困難采用煤粉預(yù)熱燃燒器后，著火穩(wěn)燃有了充分的保證，我們實行了以下幾項更為有利的措施：11/5/202227采用煤粉預(yù)熱燃燒器后，

可以不必顧慮著火、穩(wěn)燃的困難1，一次風(fēng)口與二次風(fēng)口實行間隔布置

（燃燒低質(zhì)煤時如同煙煤燃燒器的做法）目的：（1）及時為著火后的一次風(fēng)粉補(bǔ)充氧氣，促使快速發(fā)展燃燒；（2）防止產(chǎn)生還原性氣氛，有利于防止結(jié)渣和高溫腐蝕；（3）因為PRP燃燒器是低NOx燃燒器，因此二次風(fēng)早些介入不會對降低NOx產(chǎn)生矛盾。11/5/2022281，一次風(fēng)口與二次風(fēng)口實行間隔布置

（燃燒低質(zhì)煤時如2，適當(dāng)縮小假想切園直徑

PRP燃燒器不需要依賴大的假想切園來穩(wěn)燃，故

可以采用較小的假想切圓。因此，可避免煙氣掃墻

所引發(fā)的許多問題。對于防止水冷壁、衛(wèi)燃帶結(jié)渣

很有利。

11/5/2022292，適當(dāng)縮小假想切園直徑

PRP燃燒器不需要依賴3，不設(shè)衛(wèi)燃帶

采用PRP燃燒器，因其火炬溫度比常規(guī)技術(shù)的火炬溫度要高出～400℃.所以即使是燃燒無煙煤也可以不設(shè)衛(wèi)燃帶。

所以我們在原來燃燒煙煤的鍋爐改造成燒無煙煤時，不加設(shè)衛(wèi)燃帶；

在改造原來燃燒無煙煤的燃燒器時，要把原有的衛(wèi)燃帶打掉。11/5/2022303，不設(shè)衛(wèi)燃帶

采用PRP燃燒器，因其火炬溫度比常4，采用“水平擺動式二次風(fēng)噴口”這種二次風(fēng)口可以在運(yùn)行中根據(jù)需要，調(diào)整二次風(fēng)口的角度。改變一次風(fēng)運(yùn)動軌跡，使得熱態(tài)情況下可以適當(dāng)調(diào)整切園大小。

實踐證明：該措施可以在運(yùn)行中逐層消除火焰偏斜、糾正動力切園過大、過小、不對稱等問題。

由此，對于防止水冷壁結(jié)渣、降低飛灰可燃物、控制爐膛出口溫度等，都有良好的作用。11/5/2022314，采用“水平擺動式二次風(fēng)噴口”這種二次風(fēng)口5，對三次風(fēng)也采用預(yù)熱措施三次風(fēng)含粉量達(dá)15%左右，煤粉細(xì)，風(fēng)量大（煤粉濃度很低）、溫度低、水分高而燃燒困難。尤其是其噴口位置高，離爐膛出口較近，若燃燒不好細(xì)煤粉會直接從爐膛出口逃逸，對降低飛灰可燃物很不利。

采用預(yù)熱措施后，可使三次風(fēng)從噴口噴出時溫度達(dá)到900℃以上，獲得了良好的燃燒條件，可以有效的降低飛灰可燃物。如：

一般燃燒無煙煤的鍋爐飛灰可燃物≤4%。11/5/2022325，對三次風(fēng)也采用預(yù)熱措施三次風(fēng)含粉量采用以上幾條措施的積極效果采用這些措施后：煤種適應(yīng)性明顯改善，尤其對煤種無規(guī)律變化的適應(yīng)性大大提高；燃燒效率得到了提高；節(jié)約了低負(fù)荷穩(wěn)燃和鍋爐啟動用油；過熱器超溫現(xiàn)象得到了糾正、減溫水用量明顯降低或恢復(fù)到了設(shè)計值；結(jié)焦問題得到了解決，垮渣熄火問題得到徹底解決；我們已將這些設(shè)計思想應(yīng)用到了新項目設(shè)計中。11/5/202233采用以上幾條措施的積極效果采用這些措施后：11/2/2022對于劣質(zhì)煙煤

劣質(zhì)煙煤因其可燃質(zhì)含量少而發(fā)熱量低，但其揮發(fā)分不一定低，有時和煙煤差不多。然而，由于其灰分高會阻礙揮發(fā)分的析出，因此是很難燃燒的煤種。我們應(yīng)用PRP燃燒器可以快速預(yù)熱、升高煤粉噴出時的溫度，有效的改變其著火燃燒性能。因此即使是其熱值低于3000大卡/公斤，照樣能夠很好的著火燃燒，平穩(wěn)運(yùn)行。而且可以不用助燃油維持40%的低負(fù)荷運(yùn)行。11/5/202234對于劣質(zhì)煙煤劣質(zhì)煙煤因其可燃質(zhì)含量少而發(fā)熱量低PRP燃燒器的應(yīng)用經(jīng)驗

改造的鍋爐一覽表鍋爐容量MWe鍋爐單爐蒸發(fā)量t/h鍋爐臺數(shù)臺燃燒的煤種和改造的鍋爐臺數(shù)33014502無煙煤[注]新設(shè)計鍋爐30010252無煙煤[注]新設(shè)計鍋爐20067021貧煤3，劣煙煤5，煙煤9，無煙煤41254205劣煙4，無煙煤11004101福建加福無煙煤653002無煙煤502205煙煤1（液渣爐），煙煤（直吹）1無煙煤2≤1590756514福建無煙煤4，貴州無煙煤1，貧煤5，遼寧當(dāng)?shù)鼗烀?11/5/202235PRP燃燒器的應(yīng)用經(jīng)驗

改造的鍋爐一覽表鍋爐容量MWe鍋爐PRP燃燒器適用的煤粉系統(tǒng)煤粉系統(tǒng)磨煤機(jī)輸送煤粉的方式中間儲倉式鋼球磨煤機(jī)A,熱風(fēng)送粉；B,乏氣送粉直吹式（1）中速磨E型磨；MPS磨（2）風(fēng)扇磨11/5/202236PRP燃燒器適用的煤粉系統(tǒng)煤粉系統(tǒng)磨煤機(jī)輸送煤粉的方式中間儲例1，

華電清鎮(zhèn)電廠四角燃燒鍋爐

由原來燒煙煤改燒無煙煤時

采取的措施不用衛(wèi)燃帶；采用一、二次風(fēng)間隔布置；三次風(fēng)也采用預(yù)熱結(jié)構(gòu)。11/5/202237例1，

華電清鎮(zhèn)電廠四角燃燒鍋爐

由原來燒煙煤改燒無煙煤時PRP燃燒器在華電貴州清鎮(zhèn)電廠的經(jīng)驗該廠總裝機(jī)容量為530MWe,裝有有2臺65MWe和2臺200MWe切向燃燒煤粉鍋爐。

這四臺鍋爐原來均按照燃燒煙煤(Vdaf=25%)設(shè)計的。2004年起，該電廠周邊地區(qū)煙煤資源枯竭，鍋爐只能燃用混煤、貧煤，甚至無煙煤，其實際入爐燃煤的平均揮發(fā)分Vdaf為8-13％。因為運(yùn)行煤種和鍋爐設(shè)計煤種差別很大，原有燃燒器不能適應(yīng)煤種變化，引起鍋爐燃燒不穩(wěn)定，經(jīng)常投油助燃，頻繁滅火。嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。最后該電廠在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上經(jīng)過反復(fù)比較論證，決定采用PRP燃燒器對該廠的4臺鍋爐的所有燃燒器系統(tǒng)進(jìn)行改造，從2005年6月至2006年2月，完成了全部4臺鍋爐的改造。改造后的運(yùn)行實踐表明，在原按煙煤設(shè)計的鍋爐爐膛、沒有衛(wèi)燃帶的情況下燃燒無煙煤和貧煤的混煤、Vdaf≮6%的無煙煤時，鍋爐達(dá)到了穩(wěn)定燃燒，不需投油助燃。11/5/202238PRP燃燒器在華電貴州清鎮(zhèn)電廠的經(jīng)驗該廠總裝機(jī)容量為530M清鎮(zhèn)發(fā)電公司四臺鍋爐的設(shè)計煤種（水城煙煤）的煤質(zhì)參數(shù)

項目C％H％O％N％S％A％M％V％LHVkJ/kg設(shè)計煤種46.402.833.670.981.6134.0110.52518158（4337）考核煤種44.052.413.610.861.8735.2122516928（4043）11/5/202239清鎮(zhèn)發(fā)電公司四臺鍋爐的設(shè)計煤種（水城煙煤）的煤質(zhì)參數(shù)項目C清鎮(zhèn)發(fā)電公司實際燃用的

各種煤種的煤質(zhì)參數(shù)燃用煤種水分％灰分％揮發(fā)分％低位熱值MJ/kg固定碳％MtMadAadAdAarVdafVad混煤4.620.8430.0130.2628.8616.3610.8822.565（5383）57貧煤5.640.9332.6632.9731.1121.4813.5921.046（5027）51.14無煙煤4.610.7726.3426.5425.3211.99最低＞6%8.424.163（5771）64.1511/5/202240清鎮(zhèn)發(fā)電公司實際燃用的

各種煤種的煤質(zhì)參數(shù)水分灰分揮發(fā)分低位

清鎮(zhèn)電廠5、6號爐（265MWe）采用

PRP燃燒器改造前、后性能對比一覽表

時間最低穩(wěn)燃負(fù)荷平均飛灰含碳量熄火次數(shù)月均耗油量05年1至8月（改造前）52MWe(80%MCR)15%62次54噸05年9月至06年9月（改造后）25MWe(38%MCR)8%0次15噸后將三次風(fēng)改造成預(yù)熱結(jié)構(gòu)，飛灰含碳量降低到≈4%。11/5/202241清鎮(zhèn)電廠5、6號爐（265MWe）采用

PRP燃燒器改造清鎮(zhèn)電廠7、8號爐（2200MWe）采用

PRP燃燒器改造前、后性能對比一覽表

時間最低穩(wěn)燃負(fù)荷平均飛灰含碳量熄火次數(shù)月均耗油量05年1至8月（改造前）180MWe(90%MCR)20%12次69噸05年9月至06年9月（改造后）80MWe(40%MCR10％0次18噸后對三次風(fēng)改造成預(yù)熱室結(jié)構(gòu)，飛灰含碳量下降到≈4%11/5/202242清鎮(zhèn)電廠7、8號爐（2200MWe）采用

PRP燃燒器改造例2，國電太原第一熱電廠＃15爐的改造太原第一熱電廠＃15爐50MW機(jī)組,是四川鍋爐廠生產(chǎn)的CG-220/9.81-M14型的第一臺鍋爐。設(shè)計煤種為貧煤，中儲式、熱風(fēng)送粉、四角燃燒、假想切園Ф800，敷設(shè)了34.56m2的衛(wèi)燃帶，采用水封式的撈渣機(jī)除渣。燃燒器設(shè)計上采?。阂淮物L(fēng)集中布置；一次風(fēng)上面的兩層二次風(fēng)下傾0～15°；三次風(fēng)也是下傾0～15°。

從2001年投產(chǎn)以來，因設(shè)計問題和輔機(jī)質(zhì)量問題的干擾，燃燒穩(wěn)定性一直很差，不敢給二次風(fēng)，爐膛負(fù)壓波動大，噴煙噴火環(huán)境很差，助燃油耗很高；爐膛嚴(yán)重結(jié)焦，年平均垮焦滅火事故近20次。飛灰可燃物高達(dá)18%，鍋爐效率很低。近幾年又因煤質(zhì)沒有保證，經(jīng)常要燃燒無煙煤，問題更為嚴(yán)重。電廠曾經(jīng)計劃將撈渣機(jī)改成干式的，但因成本太高未能實施。11/5/202243例2，國電太原第一熱電廠＃15爐的改造太原第一2008年3月采用了PRP燃燒技術(shù)進(jìn)行改造。改造采用了以下措施：⑴一次風(fēng)間隔布置；⑵縮小假想切園到Ф700；⑶提高二次風(fēng)速度、二次風(fēng)噴口一律取消下傾角并且改成可左右擺動式的噴口；⑷三次風(fēng)也取消下傾角、增加預(yù)熱措施；⑸打掉衛(wèi)燃帶，等措施。由此一舉解決了長期嚴(yán)重結(jié)焦、垮渣熄火的問題。改造后：a，燃用無煙煤(Vdaf=10.27%)時燃燒穩(wěn)定，爐膛負(fù)壓平穩(wěn)。

b，爐內(nèi)不再結(jié)焦，因此解決了電廠嚴(yán)重關(guān)切的垮焦滅火問題；c，可單層一次風(fēng)運(yùn)行和上下層一次風(fēng)任意投停，不投油最低負(fù)荷可達(dá)126t/h(因供熱不能再降低負(fù)荷）；d，投運(yùn)已一年多，未再投油助燃，安全性顯著提高，節(jié)油量較大；e，燃燒穩(wěn)定性提高后，爐膛出口含氧量可在3～5%范圍內(nèi)調(diào)整。一改以往不敢送風(fēng)只能維持氧量在3%以下運(yùn)行；f，過熱器減溫水量較改前減少了30～50%，基本恢復(fù)到了設(shè)計值。11/5/2022442008年3月采用了PRP燃燒技術(shù)進(jìn)行改造。11/2/202PRP能夠單層獨(dú)立穩(wěn)定燃燒

不僅可以在沒有衛(wèi)燃帶、一、二次風(fēng)間隔布置的情況下穩(wěn)定燃燒無煙煤，而且可以單層運(yùn)行以及調(diào)節(jié)該層燃燒器的功率。

這一點對于超超臨界大型鍋爐具有重要意義：可以拉開每層一次風(fēng)之間的距離，避免爐膛熱負(fù)荷過于集中。因此可避爐膛內(nèi)局部溫度過高，產(chǎn)生熱力型NOx；對于超超臨界直流鍋爐的汽、水過渡段具有特殊意

義，它可以很好的配合鍋內(nèi)過程的需要。

11/5/202245PRP能夠單層獨(dú)立穩(wěn)定燃燒不僅可以在沒有衛(wèi)燃帶、一、[例3下吹式]下吹式“W”型火焰鍋爐

燃燒器改造（陽城電廠350MWe）陽城電廠鍋爐燃燒的主要問題：（1）由于提供給設(shè)計方FW公司的煤質(zhì)資料出錯，導(dǎo)致磨煤機(jī)選型偏小，以致實際磨煤機(jī)出力不足。為了保證鍋爐出力，只得放寬煤粉細(xì)度，致使燃燒著火困難、飛灰可燃物高達(dá)45％，甚至有時超過50％；（2）原雙旋風(fēng)子濃淡型燃燒器性能有問題，煤粉自噴口噴出后4米開外仍然不能正常著火，使得上下爐膛燃燒份額失衡，下部爐膛燃燒不充分，上部爐膛燃燒份額過高，導(dǎo)致上下爐膛熱量分配失衡，由此過熱器超溫，減溫水用量很大；燃燒效率低、助燃油耗大；（3）由于著火困難，無法正常投入二次風(fēng)，否則就有熄火的危險，因此爐膛出口氧量只有1.05%以下，嚴(yán)重缺氧。被迫高負(fù)荷時投入油槍來穩(wěn)燃才敢開大二次風(fēng)門。因此油耗很高，每年達(dá)到萬余噸。

11/5/202246[例3下吹式]下吹式“W”型火焰鍋爐

W爐燃燒器改造試驗為了驗證PRP燃燒器在“W”火焰鍋爐上的使用性能和效果，陽城電廠要求在一臺鍋爐上24組燃燒器中先改造其中的兩組燃燒器做試驗，以觀察PRP燃燒器的實際效果。2007年11月中旬兩組燃燒器改造完畢投產(chǎn)運(yùn)行。

11/5/202247W爐燃燒器改造試驗為了驗證PRP燃燒器在“W”西安熱工院測量數(shù)據(jù)改造前的情況11/5/202248西安熱工院11/2/202248西安熱工院測量數(shù)據(jù)改造前情況11/5/202249西安熱工院11/2/202249同一臺爐未改造的燃燒器

看火孔溫度11/5/202250同一臺爐未改造的燃燒器

看火孔溫度11/2/202250采用PRP技術(shù)改造后

燃燒器看火孔處明亮的火焰11/5/202251采用PRP技術(shù)改造后

燃燒器看火孔處明亮的火焰11/2/20下部爐膛出渣口上方的看火孔觀察到的情況11/5/202252下部爐膛出渣口上方的看火孔觀察到的情況11/2/20225結(jié)論

我們采用了PRP燃燒器來克服燃燒低揮發(fā)分煤、低質(zhì)煤的困難，以及依靠它作為基礎(chǔ)，來應(yīng)對容易出現(xiàn)的諸多問題。所有采用的措施，都是實用、可行、有效的，收到了良好的效果。尤其是，PRP燃燒器可以單獨(dú)一層運(yùn)行，而且可以選擇運(yùn)行某一層或者選擇某幾層搭配運(yùn)行。這些都給鍋爐運(yùn)行帶來了更多的方便；既擴(kuò)大了調(diào)峰幅度，又在低負(fù)荷時可以兼顧到過熱蒸汽溫度的要求。

11/5/202253結(jié)論我們采用了PRP燃結(jié)束語煤質(zhì)差總是要影響鍋爐效率和發(fā)電經(jīng)濟(jì)性的，煤質(zhì)多變更會給運(yùn)行帶來較多的困難。但是當(dāng)前必須采取有效措施來應(yīng)對挑戰(zhàn)，因為保證發(fā)電生產(chǎn)是當(dāng)務(wù)之急。然而，事物總是有限度的。有了好技術(shù)好措施可以緩解燃燒方面的問題，但也不能一味的降低煤質(zhì)。因為現(xiàn)有的磨煤機(jī)、制粉系統(tǒng)、除灰除渣設(shè)備的出力情況會起到制約作用；它們的設(shè)備狀況就是控制煤質(zhì)下限的參照物。我們不能拼設(shè)備，太差的煤應(yīng)由流化床鍋爐去使用。11/5/202254結(jié)束語煤質(zhì)差總是要影響鍋爐效率和發(fā)電經(jīng)濟(jì)性的，謝謝！

如有興趣，可參閱《動力工程》2008NO.1的有關(guān)文章本次會議的《論文集》也已收錄本文。

11/5/202255謝謝！

原電力工業(yè)部頒發(fā)的科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎11/5/202256原電力工業(yè)部頒發(fā)的科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎11/2/202256國家科委頒發(fā)的國家科技成果證書11/5/202257國家科委頒發(fā)的國家科技成果證書11/2/202257原國家科委頒發(fā)的國家科技成果完成者證書11/5/202258原國家科委頒發(fā)的國家科技成果完成者證書11/2/202258PRP燃燒器試驗現(xiàn)場燃燒器平臺11/5/202259PRP燃燒器試驗現(xiàn)場燃燒器平臺11/2/202259熱態(tài)燃燒試驗爐的測點位置

燃燒器燃燒器預(yù)熱室和燃燒器出口（熱電偶）爐膛溫度（輻射高溫計）錄像機(jī)，數(shù)碼相機(jī)11/5/202260熱態(tài)燃燒試驗爐的測點位置燃燒器燃燒器預(yù)熱室和爐膛溫度11/PRP煤粉濃縮預(yù)熱低NOx旋流燃燒器

燃燒石油焦時的火焰燃燒器出口處即出現(xiàn)明亮的火焰后墻部分清晰透明11/5/202261PRP煤粉濃縮預(yù)熱低NOx旋流燃燒器

燃燒石油焦時的火焰燃燒(PRP燃燒器)

靠近燃燒器出口處的

石油焦火焰

熱煙氣回流燃燒器出口11/5/202262(PRP燃燒器)

靠近燃燒器出口處的

石油焦火11/5/20226311/2/20226311/5/20226411/2/2022646，主燃燒器上增設(shè)小油槍點火措施1爐墻2預(yù)熱室本體；3小油槍；4油槍套管；5油槍固定座；6油炬中心風(fēng)進(jìn)口；7煤粉進(jìn)口管；11/5/2022656，主燃燒器上增設(shè)小油槍點火措施1爐墻05十一月2022種創(chuàng)新的煤粉燃燒理念—煤粉預(yù)熱燃燒02十一月2022種創(chuàng)新的煤粉燃燒理念—煤粉預(yù)熱燃燒66前言目前我國發(fā)電企業(yè)出現(xiàn)了前所未有的困難，發(fā)電量下降、煤價高、煤質(zhì)下降且煤質(zhì)多變，給電廠鍋爐安全優(yōu)化運(yùn)行帶來了新的困難；面對這樣的挑戰(zhàn)，擺在我們面前的問題是：我們應(yīng)該采取怎樣的技術(shù)措施，來保證安全、高效生產(chǎn)？這是當(dāng)前值得討論的重要議題。11/5/202267前言目前我國發(fā)電企業(yè)出現(xiàn)了前所未有的困難，發(fā)電量下降、煤價高煤質(zhì)問題給鍋爐燃燒帶來的主要困難著火和穩(wěn)定燃燒困難；

煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變時，由于燃煤的燃燒特性存在很大差異，使電廠正在使用中的燃燒器很難適應(yīng)，給安全運(yùn)行帶來了很大的困難,增大了穩(wěn)燃用油耗。低負(fù)荷困難；爐膛溫度低時，穩(wěn)定燃燒更為困難，極易發(fā)生滅火必需投油助燃，增加了油耗。爐膛易結(jié)焦；為保證穩(wěn)定燃燒，有些措施常會引發(fā)結(jié)焦，影響安全運(yùn)行；低揮發(fā)份煤火焰行程長，易結(jié)焦。NOx排放高。

低揮發(fā)份煤NOx產(chǎn)生量大，不易控制。11/5/202268煤質(zhì)問題給鍋爐燃燒帶來的主要困難著火和穩(wěn)定燃燒困難；11/2

煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變帶來的問題是多方面的，既有燃燒問題，也有制粉、除灰除渣等等問題。因此需要各個方面的部門通力合作，分頭研究解決辦法，分別采取應(yīng)對措施。

其中燃燒問題很重要，因此就這個問題介紹一下我們長期以來的實踐情況和一些有限的心得體會,供大家參考。

11/5/202269

煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變帶來的問題是多方面的，既有燃燒問燃燒的基本要素燃燒的三要素，（對鍋爐而言）：1，燃料——（煤粉）；2，氧氣——（空氣）；3，溫度。其中溫度是最為關(guān)鍵的因素。

11/5/202270燃燒的基本要素燃燒的三要素，（對鍋爐而言）：11/2/202燃燒三要素的合理組織

三要素必須進(jìn)行合理的組織才能良好的燃燒。

①“風(fēng)/煤”比例：

應(yīng)根據(jù)不同的煤種，組織相應(yīng)的最佳“風(fēng)/煤”比例（重量），以保證良好的著火燃燒性能。

難點在于：煤質(zhì)變化時，燃燒器如何隨機(jī)改變最佳“風(fēng)/煤”比例？②風(fēng)煤混合物的溫度：根據(jù)不同的煤質(zhì)怎樣才能創(chuàng)造合適的風(fēng)煤混合物溫度，使得燃料能夠快速、順利的穩(wěn)定著火和燃燒。

難點在于：鍋爐的熱風(fēng)溫度已定，風(fēng)粉混合物溫度不能改變。如何在煤種無規(guī)律的變化時，及時改變風(fēng)煤混合物的溫度來保證及時著火和穩(wěn)定燃燒？③所有措施必須兼顧到環(huán)保指標(biāo)NOx排放的要求。而控制NOx必須欠氧燃燒，但氧氣濃度低會造成熄火。處理不好還會引起高溫腐蝕。

難點在于：煤質(zhì)變化時怎樣控制NOx的生成？

11/5/202271燃燒三要素的合理組織三要素必須進(jìn)行合理的11/5/20227211/2/20227低氧燃燒在煤粉著火階段有利于控制NOx的生成，但低氧可能導(dǎo)致火焰不穩(wěn)定。欠氧燃燒控制NOx生成11/5/202273低氧燃燒在煤粉著火階段有利于控制NOx的生成，但低氧可能解決煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變問題的一種可靠手段

——應(yīng)用煤粉預(yù)熱燃燒器

針對煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變的問題，我們是應(yīng)用了一項關(guān)鍵技術(shù)——“煤粉預(yù)熱燃燒器”，獲得了很好的效果。即，運(yùn)用了這項技術(shù)的三個突出特點：①著火、穩(wěn)燃性能特別強(qiáng)；②煤種適應(yīng)范圍特別寬；③控制NOx能力很強(qiáng)。

來適應(yīng)煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變的問題我們首先從保證任何煤種（從無煙煤到劣質(zhì)煙煤）的快速著火和穩(wěn)定燃燒著手，再靈活運(yùn)用一些輔助措施來解決相關(guān)的問題。11/5/202274解決煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變問題的一種可靠手段

——應(yīng)用煤粉預(yù)熱燃燒

煤粉濃縮預(yù)熱低NOx燃燒器

PulverizedCoalRichandPreheatingLowNOxBurner

(簡稱PRP燃燒器)

11/5/202275煤粉濃縮預(yù)熱低NOx燃燒器

PRP燃燒器原理示意圖負(fù)壓區(qū)控制風(fēng)補(bǔ)氣門（自動控制）強(qiáng)烈換熱卷吸高溫?zé)煔鉂饪s后的煤粉溫度傳感器預(yù)熱室噴口11/5/202276PRP燃燒器原理示意圖負(fù)壓區(qū)控制風(fēng)補(bǔ)氣門強(qiáng)烈換熱卷吸高溫?zé)煔?1/5/20227711/2/202212預(yù)熱效果實測曲線圖

一

PRP燃燒器與常規(guī)燃燒器的火炬溫度比較

一次風(fēng)粉混合物在預(yù)熱室中的升溫過程和在噴口外著火后的火炬溫度分布11/5/202278預(yù)熱效果實測曲線圖一

PRP燃燒器與常規(guī)燃燒預(yù)熱效果（圖一的分析）

PRP燃燒器預(yù)熱室內(nèi)一次風(fēng)粉的升溫速率的量級是104℃/s

(溫升速率≥104℃/s就達(dá)到了煤的快速裂解條件）

PRP燃燒器－藍(lán)，紫和黃色曲線；常規(guī)低NOx燃燒器－綠色曲線

以右圖黃線工況為例:一次風(fēng)粉混合物從進(jìn)入預(yù)熱室時的90℃升溫至燃燒器出口處時已達(dá)1160℃,即在0.6米的距離內(nèi)升溫1070℃。一次風(fēng)粉混合物的流速為20m/s,通過預(yù)熱室的時間只有0.03秒。故其在預(yù)熱室內(nèi)的每秒升溫速率是26000℃/s。（2.6×104℃/s

）所以，PRP燃燒器預(yù)熱室對一次風(fēng)/煤粉混合物起著快速加熱，升溫，熱解的作用，因此能夠保證煤粉在噴口外穩(wěn)定著火燃燒。燃燒器噴口位置火焰溫度（℃）測量點位（mm）11/5/202279預(yù)熱效果（圖一的分析）

PRP燃燒器預(yù)熱室預(yù)熱效果實測曲線圖

二

PRP燃燒器與常規(guī)燃燒器的火炬溫度比較PRP燃燒器和常規(guī)低NOx燃燒器在噴口外的火焰溫度分布測量值的比較11/5/202280預(yù)熱效果實測曲線圖二

PRP燃燒器與常規(guī)燃預(yù)熱效果實測曲線圖

三

爐膛出口處PRP燃燒器、常規(guī)低NOx燃燒器的

NOx排放值比較(無煙煤)鍋爐負(fù)荷，％PRP燃燒器常規(guī)低NOx燃燒器NOxppm

100%負(fù)荷時PRP的NOx排放值比DF降低了37.5%11/5/202281預(yù)熱效果實測曲線圖三

爐膛出口處PRP燃燒預(yù)熱措施的效果經(jīng)過專門的工業(yè)測試證明：在煤粉穿行預(yù)熱室的（～0.03秒）短暫時間內(nèi)，可將進(jìn)口時只有90℃的一次風(fēng)粉到達(dá)出口時迅速升溫到1100℃以上；能使很難著火的煤種（如：鴻基煤、石油焦、加福無煙煤）保證在噴口外～300mm處及時著火、連續(xù)燃燒。因此其著火、穩(wěn)燃性能出眾；著火后的火炬溫度比常規(guī)火炬的溫度高出＞400℃。因此相對的加快了燃燒速度，提高了燃燒效率。同時，火炬特別穩(wěn)定，燃燒無煙煤可以無需衛(wèi)燃帶保護(hù)。煤粉快速升溫（溫升速率高達(dá)26000℃/s）促使揮發(fā)分快速裂解，有利于煤中的燃料氮大量轉(zhuǎn)化為揮發(fā)分氮，這為降低NOx排放創(chuàng)造了極為有利的條件，所以它確實是低NOx燃燒器。11/5/202282預(yù)熱措施的效果經(jīng)過專門的工業(yè)測試證明：在煤粉穿行預(yù)熱室的（～低氧燃燒在煤粉著火階段有利于控制NOx的生成，但低氧可能導(dǎo)致火焰不穩(wěn)定甚至熄火。高溫預(yù)熱可擴(kuò)大低氧穩(wěn)定燃燒的范圍。當(dāng)溫度＞800oC時，氧的濃度即使低到3－5％，火焰也是穩(wěn)定的。這就為降低NOx創(chuàng)造了極其有利的條件。高溫預(yù)熱燃燒為

低氧控制NOx創(chuàng)造了條件11/5/202283低氧燃燒在煤粉著火階段有利于控制高溫預(yù)熱燃燒為

低氧控制NO煤粉預(yù)熱燃燒器可根據(jù)煤種

自動控制預(yù)熱程度和調(diào)整A/C比值可根據(jù)煤質(zhì)、煤種的改變，通過：①調(diào)節(jié)預(yù)熱室的負(fù)壓來控制卷吸熱煙氣的數(shù)量，自動、動態(tài)的控制預(yù)熱度；②自動、動態(tài)的改變一次風(fēng)粉的A/C比值。兩項措施的合成效果，可保證煤粉（包括石油焦、鴻基煤、加福煤）在噴口外一定的距離（～0.3米）開始著火；自動控制可以保證預(yù)熱室內(nèi)不出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象，因此噴口是安全的，使用壽命長；保證了各種煤質(zhì)的著火和穩(wěn)燃性能，因此可以單獨(dú)一層燃燒器運(yùn)行，故可擴(kuò)大低負(fù)荷調(diào)峰幅度。11/5/202284煤粉預(yù)熱燃燒器可根據(jù)煤種

自動控制預(yù)熱程度和調(diào)整A/C比值可煤粉預(yù)熱燃燒器煤種適應(yīng)范圍很寬由于具有出色的穩(wěn)燃性能、保證一定的著火距離，自動適應(yīng)不同性質(zhì)的煤種，所以該燃燒器的煤種適應(yīng)范圍很寬，故可以用同一燃燒器燃燒多種煤種。（迄今為止還沒有同樣性能的燃燒器）煤種變換過程中，自動控制系統(tǒng)可以輕松、自然地維持正常燃燒。因此可以顯著地減少運(yùn)行人員的運(yùn)行操作困難和減輕精神壓力，也大幅度減少了助燃用油；有了良好的穩(wěn)燃效果，可以擴(kuò)大低負(fù)荷無油穩(wěn)燃的調(diào)峰幅度。一般都可以在額定負(fù)荷的40%時平穩(wěn)運(yùn)行。11/5/202285煤粉預(yù)熱燃燒器煤種適應(yīng)范圍很寬由于具有出色的穩(wěn)燃性能、保證一PRP燃燒器使用過的煤種煤種Vdaf%Had%Kcal/kg極低揮發(fā)分無煙煤1.03~1.561.03~1.565190~5563一般無煙煤

7.36~11.27

2.164690~5057?越南鴻基無煙煤7.89（旋）

2.446579?美國石油焦11.68（旋）

3.648487貧煤14.39~19.80

3.23~3.575332~6102劣煙煤17.80~23.40

2.432900~4029煙/貧混煤17.22/5168低揮發(fā)分煙煤21.69/4923混煙煤36.25/4906高揮發(fā)份煙煤42.564.73558611/5/202286PRP燃燒器使用過的煤種煤種Vdaf%Had%K“常規(guī)燃燒技術(shù)”在燃燒低揮發(fā)分煤種時

通常采取的措施（1）一次風(fēng)集中布置；（2）增設(shè)衛(wèi)燃帶；（3）加大假想切園直徑，等措施；（4）跨煤種摻混燃燒。這幾項措施都是從促進(jìn)低揮發(fā)分煤的著火、穩(wěn)燃出發(fā)的，但是都存在著一定的負(fù)面影響。11/5/202287“常規(guī)燃燒技術(shù)”在燃燒低揮發(fā)分煤種時

通常采取的措施（1（1）一次風(fēng)集中布置的副作用：

一次風(fēng)集中布置，其目的是：推遲著火后的一次風(fēng)粉與二次風(fēng)相遇的時間，保證煤粉穩(wěn)定燃燒。

這顯然對提高燃燒速度不利，會造成火炬行程更為延長，使得火焰中心上升。

由此帶來的副作用有：1，升高了爐膛出口溫度，可能造成過熱器超溫、減溫水超量使用。2，爐膛出口溫度升高，有可能引發(fā)爐膛高位結(jié)渣，對安全運(yùn)行構(gòu)成威脅；3，會造成飛灰可燃物增大、排煙溫度升高，影響鍋爐效率。11/5/202288（1）一次風(fēng)集中布置的副作用：（2）設(shè)置衛(wèi)燃帶的副作用

設(shè)置衛(wèi)燃帶的目的是，保持燃燒區(qū)域有較高的溫度，以滿足低揮發(fā)分煤著火溫度高的需求，使之能夠順利著火。但是，衛(wèi)燃帶也有其副作用：1，衛(wèi)燃帶往往是引發(fā)嚴(yán)重結(jié)焦的原因；2，有了衛(wèi)燃帶，爐溫高對降低NOx不利；3，煤種發(fā)生變化時容易出問題。11/5/202289（2）設(shè)置衛(wèi)燃帶的副作用設(shè)置衛(wèi)燃帶的目的是，保持燃燒（3）加大假想切園直徑的副作用

假想切園直徑大，有利于更多的卷吸上游火焰，可對本角一次風(fēng)粉提供更多的著火熱，保證煤粉及時著火；切園大煙氣在爐膛內(nèi)流動的廻轉(zhuǎn)空間大，爐膛充滿度好，煙氣行程長，增加了煤粉的停留時間有利于降低飛灰可燃物。但是，切園大有可能引起火焰掃墻，造成水冷壁衛(wèi)燃帶結(jié)渣；有些煤種不一定需要大切園；而切園一旦做好便不能改動，在煤質(zhì)變化時會帶來問題。11/5/202290（3）加大假想切園直徑的副作用假想切園直徑大，（4）跨煤種摻混燃燒的副作用

采用跨煤種摻混燃燒，是將高揮發(fā)份煤種和低揮發(fā)份煤種以一定的重量比例預(yù)先進(jìn)行摻混，組成混煤來燃燒。表面上看可使燃煤的平均揮發(fā)分得到提高，可以改善燃燒狀況。但是，實際情況并非如此。因為這種辦法并不能改變混煤中不同煤種各自的燃燒屬性。固然其中的高輝發(fā)分煤容易著火燃燒，有了它的燃燒釋熱可以加熱低揮發(fā)分煤，似乎有利于低揮發(fā)分煤的著火、“改善”了整體的燃燒。其實不然，這種混燒的結(jié)果，會發(fā)生搶風(fēng)現(xiàn)象。高揮發(fā)分煤一旦著火后會急劇爭奪氧氣，發(fā)展它自身的燃燒。此時，低揮發(fā)分煤雖然溫度得到了提升，但卻因為它的化學(xué)活性差，爭奪氧氣的能力不及高揮發(fā)分煤種，由于缺氧，因而并不能正常燃燒。因此，低揮發(fā)分煤的燃燒將更為滯后，因此解決不了低揮發(fā)分煤火炬行程長、燃燒不完全的弊病。

11/5/202291（4）跨煤種摻混燃燒的副作用采用跨煤種摻混燃燒采用煤粉預(yù)熱燃燒器后，

可以不必顧慮著火、穩(wěn)燃的困難采用煤粉預(yù)熱燃燒器后，著火穩(wěn)燃有了充分的保證，我們實行了以下幾項更為有利的措施：11/5/202292采用煤粉預(yù)熱燃燒器后，

可以不必顧慮著火、穩(wěn)燃的困難1，一次風(fēng)口與二次風(fēng)口實行間隔布置

（燃燒低質(zhì)煤時如同煙煤燃燒器的做法）目的：（1）及時為著火后的一次風(fēng)粉補(bǔ)充氧氣，促使快速發(fā)展燃燒；（2）防止產(chǎn)生還原性氣氛，有利于防止結(jié)渣和高溫腐蝕；（3）因為PRP燃燒器是低NOx燃燒器，因此二次風(fēng)早些介入不會對降低NOx產(chǎn)生矛盾。11/5/2022931，一次風(fēng)口與二次風(fēng)口實行間隔布置

（燃燒低質(zhì)煤時如2，適當(dāng)縮小假想切園直徑

PRP燃燒器不需要依賴大的假想切園來穩(wěn)燃，故

可以采用較小的假想切圓。因此，可避免煙氣掃墻

所引發(fā)的許多問題。對于防止水冷壁、衛(wèi)燃帶結(jié)渣

很有利。

11/5/2022942，適當(dāng)縮小假想切園直徑

PRP燃燒器不需要依賴3，不設(shè)衛(wèi)燃帶

采用PRP燃燒器，因其火炬溫度比常規(guī)技術(shù)的火炬溫度要高出～400℃.所以即使是燃燒無煙煤也可以不設(shè)衛(wèi)燃帶。

所以我們在原來燃燒煙煤的鍋爐改造成燒無煙煤時，不加設(shè)衛(wèi)燃帶；

在改造原來燃燒無煙煤的燃燒器時，要把原有的衛(wèi)燃帶打掉。11/5/2022953，不設(shè)衛(wèi)燃帶

采用PRP燃燒器，因其火炬溫度比常4，采用“水平擺動式二次風(fēng)噴口”這種二次風(fēng)口可以在運(yùn)行中根據(jù)需要，調(diào)整二次風(fēng)口的角度。改變一次風(fēng)運(yùn)動軌跡，使得熱態(tài)情況下可以適當(dāng)調(diào)整切園大小。

實踐證明：該措施可以在運(yùn)行中逐層消除火焰偏斜、糾正動力切園過大、過小、不對稱等問題。

由此，對于防止水冷壁結(jié)渣、降低飛灰可燃物、控制爐膛出口溫度等，都有良好的作用。11/5/2022964，采用“水平擺動式二次風(fēng)噴口”這種二次風(fēng)口5，對三次風(fēng)也采用預(yù)熱措施三次風(fēng)含粉量達(dá)15%左右，煤粉細(xì)，風(fēng)量大（煤粉濃度很低）、溫度低、水分高而燃燒困難。尤其是其噴口位置高，離爐膛出口較近，若燃燒不好細(xì)煤粉會直接從爐膛出口逃逸，對降低飛灰可燃物很不利。

采用預(yù)熱措施后，可使三次風(fēng)從噴口噴出時溫度達(dá)到900℃以上，獲得了良好的燃燒條件，可以有效的降低飛灰可燃物。如：

一般燃燒無煙煤的鍋爐飛灰可燃物≤4%。11/5/2022975，對三次風(fēng)也采用預(yù)熱措施三次風(fēng)含粉量采用以上幾條措施的積極效果采用這些措施后：煤種適應(yīng)性明顯改善，尤其對煤種無規(guī)律變化的適應(yīng)性大大提高；燃燒效率得到了提高；節(jié)約了低負(fù)荷穩(wěn)燃和鍋爐啟動用油；過熱器超溫現(xiàn)象得到了糾正、減溫水用量明顯降低或恢復(fù)到了設(shè)計值；結(jié)焦問題得到了解決，垮渣熄火問題得到徹底解決；我們已將這些設(shè)計思想應(yīng)用到了新項目設(shè)計中。11/5/202298采用以上幾條措施的積極效果采用這些措施后：11/2/2022對于劣質(zhì)煙煤

劣質(zhì)煙煤因其可燃質(zhì)含量少而發(fā)熱量低，但其揮發(fā)分不一定低，有時和煙煤差不多。然而，由于其灰分高會阻礙揮發(fā)分的析出，因此是很難燃燒的煤種。我們應(yīng)用PRP燃燒器可以快速預(yù)熱、升高煤粉噴出時的溫度，有效的改變其著火燃燒性能。因此即使是其熱值低于3000大卡/公斤，照樣能夠很好的著火燃燒，平穩(wěn)運(yùn)行。而且可以不用助燃油維持40%的低負(fù)荷運(yùn)行。11/5/202299對于劣質(zhì)煙煤劣質(zhì)煙煤因其可燃質(zhì)含量少而發(fā)熱量低PRP燃燒器的應(yīng)用經(jīng)驗

改造的鍋爐一覽表鍋爐容量MWe鍋爐單爐蒸發(fā)量t/h鍋爐臺數(shù)臺燃燒的煤種和改造的鍋爐臺數(shù)33014502無煙煤[注]新設(shè)計鍋爐30010252無煙煤[注]新設(shè)計鍋爐20067021貧煤3，劣煙煤5，煙煤9，無煙煤41254205劣煙4，無煙煤11004101福建加福無煙煤653002無煙煤502205煙煤1（液渣爐），煙煤（直吹）1無煙煤2≤1590756514福建無煙煤4，貴州無煙煤1，貧煤5，遼寧當(dāng)?shù)鼗烀?11/5/2022100PRP燃燒器的應(yīng)用經(jīng)驗

改造的鍋爐一覽表鍋爐容量MWe鍋爐PRP燃燒器適用的煤粉系統(tǒng)煤粉系統(tǒng)磨煤機(jī)輸送煤粉的方式中間儲倉式鋼球磨煤機(jī)A,熱風(fēng)送粉；B,乏氣送粉直吹式（1）中速磨E型磨；MPS磨（2）風(fēng)扇磨11/5/2022101PRP燃燒器適用的煤粉系統(tǒng)煤粉系統(tǒng)磨煤機(jī)輸送煤粉的方式中間儲例1，

華電清鎮(zhèn)電廠四角燃燒鍋爐

由原來燒煙煤改燒無煙煤時

采取的措施不用衛(wèi)燃帶；采用一、二次風(fēng)間隔布置；三次風(fēng)也采用預(yù)熱結(jié)構(gòu)。11/5/2022102例1，

華電清鎮(zhèn)電廠四角燃燒鍋爐

由原來燒煙煤改燒無煙煤時PRP燃燒器在華電貴州清鎮(zhèn)電廠的經(jīng)驗該廠總裝機(jī)容量為530MWe,裝有有2臺65MWe和2臺200MWe切向燃燒煤粉鍋爐。

這四臺鍋爐原來均按照燃燒煙煤(Vdaf=25%)設(shè)計的。2004年起，該電廠周邊地區(qū)煙煤資源枯竭，鍋爐只能燃用混煤、貧煤，甚至無煙煤，其實際入爐燃煤的平均揮發(fā)分Vdaf為8-13％。因為運(yùn)行煤種和鍋爐設(shè)計煤種差別很大，原有燃燒器不能適應(yīng)煤種變化，引起鍋爐燃燒不穩(wěn)定，經(jīng)常投油助燃，頻繁滅火。嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。最后該電廠在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上經(jīng)過反復(fù)比較論證，決定采用PRP燃燒器對該廠的4臺鍋爐的所有燃燒器系統(tǒng)進(jìn)行改造，從2005年6月至2006年2月，完成了全部4臺鍋爐的改造。改造后的運(yùn)行實踐表明，在原按煙煤設(shè)計的鍋爐爐膛、沒有衛(wèi)燃帶的情況下燃燒無煙煤和貧煤的混煤、Vdaf≮6%的無煙煤時，鍋爐達(dá)到了穩(wěn)定燃燒，不需投油助燃。11/5/2022103PRP燃燒器在華電貴州清鎮(zhèn)電廠的經(jīng)驗該廠總裝機(jī)容量為530M清鎮(zhèn)發(fā)電公司四臺鍋爐的設(shè)計煤種（水城煙煤）的煤質(zhì)參數(shù)

項目C％H％O％N％S％A％M％V％LHVkJ/kg設(shè)計煤種46.402.833.670.981.6134.0110.52518158（4337）考核煤種44.052.413.610.861.8735.2122516928（4043）11/5/2022104清鎮(zhèn)發(fā)電公司四臺鍋爐的設(shè)計煤種（水城煙煤）的煤質(zhì)參數(shù)項目C清鎮(zhèn)發(fā)電公司實際燃用的

各種煤種的煤質(zhì)參數(shù)燃用煤種水分％灰分％揮發(fā)分％低位熱值MJ/kg固定碳％MtMadAadAdAarVdafVad混煤4.620.8430.0130.2628.8616.3610.8822.565（5383）57貧煤5.640.9332.6632.9731.1121.4813.5921.046（5027）51.14無煙煤4.610.7726.3426.5425.3211.99最低＞6%8.424.163（5771）64.1511/5/2022105清鎮(zhèn)發(fā)電公司實際燃用的

各種煤種的煤質(zhì)參數(shù)水分灰分揮發(fā)分低位

清鎮(zhèn)電廠5、6號爐（265MWe）采用

PRP燃燒器改造前、后性能對比一覽表

時間最低穩(wěn)燃負(fù)荷平均飛灰含碳量熄火次數(shù)月均耗油量05年1至8月（改造前）52MWe(80%MCR)15%62次54噸05年9月至06年9月（改造后）25MWe(38%MCR)8%0次15噸后將三次風(fēng)改造成預(yù)熱結(jié)構(gòu)，飛灰含碳量降低到≈4%。11/5/2022106清鎮(zhèn)電廠5、6號爐（265MWe）采用

PRP燃燒器改造清鎮(zhèn)電廠7、8號爐（2200MWe）采用

PRP燃燒器改造前、后性能對比一覽表

時間最低穩(wěn)燃負(fù)荷平均飛灰含碳量熄火次數(shù)月均耗油量05年1至8月（改造前）180MWe(90%MCR)20%12次69噸05年9月至06年9月（改造后）80MWe(40%MCR10％0次18噸后對三次風(fēng)改造成預(yù)熱室結(jié)構(gòu)，飛灰含碳量下降到≈4%11/5/2022107清鎮(zhèn)電廠7、8號爐（2200MWe）采用

PRP燃燒器改造例2，國電太原第一熱電廠＃15爐的改造太原第一熱電廠＃15爐50MW機(jī)組,是四川鍋爐廠生產(chǎn)的CG-220/9.81-M14型的第一臺鍋爐。設(shè)計煤種為貧煤，中儲式、熱風(fēng)送粉、四角燃燒、假想切園Ф800，敷設(shè)了34.56m2的衛(wèi)燃帶，采用水封式的撈渣機(jī)除渣。燃燒器設(shè)計上采取：一次風(fēng)集中布置；一次風(fēng)上面的兩層二次風(fēng)下傾0～15°；三次風(fēng)也是下傾0～15°。

從2001年投產(chǎn)以來，因設(shè)計問題和輔機(jī)質(zhì)量問題的干擾，燃燒穩(wěn)定性一直很差，不敢給二次風(fēng)，爐膛負(fù)壓波動大，噴煙噴火環(huán)境很差，助燃油耗很高；爐膛嚴(yán)重結(jié)焦，年平均垮焦滅火事故近20次。飛灰可燃物高達(dá)18%，鍋爐效率很低。近幾年又因煤質(zhì)沒有保證，經(jīng)常要燃燒無煙煤，問題更為嚴(yán)重。電廠曾經(jīng)計劃將撈渣機(jī)改成干式的，但因成本太高未能實施。11/5/2022108例2，國電太原第一熱電廠＃15爐的改造太原第一2008年3月采用了PRP燃燒技術(shù)進(jìn)行改造。改造采用了以下措施：⑴一次風(fēng)間隔布置；⑵縮小假想切園到Ф700；⑶提高二次風(fēng)速度、二次風(fēng)噴口一律取消下傾角并且改成可左右擺動式的噴口；⑷三次風(fēng)也取消下傾角、增加預(yù)熱措施；⑸打掉衛(wèi)燃帶，等措施。由此一舉解決了長期嚴(yán)重結(jié)焦、垮渣熄火的問題。改造后：a，燃用無煙煤(Vdaf=10.27%)時燃燒穩(wěn)定，爐膛負(fù)壓平穩(wěn)。

b，爐內(nèi)不再結(jié)焦，因此解決了電廠嚴(yán)重關(guān)切的垮焦滅火問題；c，可單層一次風(fēng)運(yùn)行和上下層一次風(fēng)任意投停，不投油最低負(fù)荷可達(dá)126t/h(因供熱不能再降低負(fù)荷）；d，投運(yùn)已一年多，未再投油助燃，安全性顯著提高，節(jié)油量較大；e，燃燒穩(wěn)定性提高后，爐膛出口含氧量可在3～5%范圍內(nèi)調(diào)整。一改以往不敢送風(fēng)只能維持氧量在3%以下運(yùn)行；f，過熱器減溫水量較改前減少了30～50%，基本恢復(fù)到了設(shè)計值。11/5/20