一種創(chuàng)新的煤粉燃燒理念-煤粉預(yù)熱燃燒

一種創(chuàng)新的煤粉燃燒理念

——煤粉預(yù)熱燃燒清華大學(xué)熱能系賈臻呂俊復(fù)張海毛健雄

吳玉新2/1/20231前言目前我國(guó)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(jià)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(duì)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。2/1/20232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(shí)，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(shí)，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(huì)引發(fā)結(jié)焦，影響安全運(yùn)行；低揮發(fā)份煤火焰行程長(zhǎng)，易結(jié)焦。NOx排放高。

低揮發(fā)份煤NOx產(chǎn)生量大，不易控制。2/1/20233

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(gè)方面的部門通力合作，分頭研究解決辦法，分別采取應(yīng)對(duì)措施。

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

2/1/20234燃燒的基本要素燃燒的三要素，（對(duì)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。

2/1/20235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(diǎn)在于：煤質(zhì)變化時(shí)，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(diǎn)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(shí)，及時(shí)改變風(fēng)煤混合物的溫度來保證及時(shí)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(huì)造成熄火。處理不好還會(huì)引起高溫腐蝕。

難點(diǎn)在于：煤質(zhì)變化時(shí)怎樣控制NOx的生成？

2/1/202362/1/20237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2/1/20238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(duì)煤質(zhì)差、煤質(zhì)多變的問題，我們是應(yīng)用了一項(xiàng)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(xiàng)技術(shù)的三個(gè)突出特點(diǎn)：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。2/1/20239

煤粉濃縮預(yù)熱低NOx燃燒器

PulverizedCoalRichandPreheatingLowNOxBurner

(簡(jiǎn)稱PRP燃燒器)

2/1/202310PRP燃燒器原理示意圖負(fù)壓區(qū)控制風(fēng)補(bǔ)氣門（自動(dòng)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2/1/2023112/1/202312預(yù)熱效果實(shí)測(cè)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2/1/202313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(jí)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(shí)的90℃

升溫至燃燒器出口處時(shí)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(shí)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(duì)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(cè)量點(diǎn)位（mm）2/1/202314預(yù)熱效果實(shí)測(cè)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(cè)量值的比較2/1/202315預(yù)熱效果實(shí)測(cè)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NOx

ppm

100%負(fù)荷時(shí)PRP的NOx排放值比DF降低了37.5%2/1/202316預(yù)熱措施的效果經(jīng)過專門的工業(yè)測(cè)試證明：在煤粉穿行預(yù)熱室的（～0.03秒）短暫時(shí)間內(nèi)，可將進(jìn)口時(shí)只有90℃的一次風(fēng)粉到達(dá)出口時(shí)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(shí)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(duì)的加快了燃燒速度，提高了燃燒效率。同時(shí)，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(shí)是低NOx燃燒器。2/1/202317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(shí)，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2/1/202318煤粉預(yù)熱燃燒器可根據(jù)煤種

自動(dòng)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(dòng)、動(dòng)態(tài)的控制預(yù)熱度；②自動(dòng)、動(dòng)態(tài)的改變一次風(fēng)粉的A/C比值。兩項(xiàng)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(dòng)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(zhǎng)；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。2/1/202319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(dòng)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(dòng)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(shí)平穩(wěn)運(yùn)行。2/1/202320PRP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

2.16

4690~5057?越南鴻基無煙煤7.89（旋）

2.44

6579?美國(guó)石油焦11.68（旋）

3.64

8487貧煤14.39~19.80

3.23~3.57

5332~6102劣煙煤17.80~23.40

2.43

2900~4029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42.56

4.7355862/1/202321“常規(guī)燃燒技術(shù)”在燃燒低揮發(fā)分煤種時(shí)

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(xiàng)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。2/1/202322（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(shí)間，保證煤粉穩(wěn)定燃燒。

這顯然對(duì)提高燃燒速度不利，會(huì)造成火炬行程更為延長(zhǎng)，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(duì)安全運(yùn)行構(gòu)成威脅；

3，會(huì)造成飛灰可燃物增大、排煙溫度升高，影響鍋爐效率。2/1/202323（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(duì)降低NOx不利；

3，煤種發(fā)生變化時(shí)容易出問題。2/1/202324（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(duì)本角一次風(fēng)粉提供更多的著火熱，保證煤粉及時(shí)著火；切園大煙氣在爐膛內(nèi)流動(dòng)的廻轉(zhuǎn)空間大，爐膛充滿度好，煙氣行程長(zhǎng)，增加了煤粉的停留時(shí)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(dòng)，在煤質(zhì)變化時(shí)會(huì)帶來問題。2/1/202325（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(shí)際情況并非如此。因?yàn)檫@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(shí)不然，這種混燒的結(jié)果，會(huì)發(fā)生搶風(fēng)現(xiàn)象。高揮發(fā)分煤一旦著火后會(huì)急劇爭(zhēng)奪氧氣，發(fā)展它自身的燃燒。此時(shí)，低揮發(fā)分煤雖然溫度得到了提升，但卻因?yàn)樗幕瘜W(xué)活性差，爭(zhēng)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(zhǎng)、燃燒不完全的弊病。

2/1/202326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(shí)行了以下幾項(xiàng)更為有利的措施：2/1/2023271，一次風(fēng)口與二次風(fēng)口實(shí)行間隔布置

（燃燒低質(zhì)煤時(shí)如同煙煤燃燒器的做法）目的：（1）及時(shí)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?yàn)镻RP燃燒器是低NOx燃燒器，因此二次風(fēng)早些介入不會(huì)對(duì)降低NOx產(chǎn)生矛盾。2/1/2023282，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(duì)于防止水冷壁、衛(wèi)燃帶結(jié)渣

很有利。

2/1/2023293，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?cè)谠瓉砣紵裏熋旱腻仩t改造成燒無煙煤時(shí)，不加設(shè)衛(wèi)燃帶；

在改造原來燃燒無煙煤的燃燒器時(shí)，要把原有的衛(wèi)燃帶打掉。2/1/2023304，采用“水平擺動(dòng)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(dòng)軌跡，使得熱態(tài)情況下可以適當(dāng)調(diào)整切園大小。

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

由此，對(duì)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。2/1/2023315，對(duì)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(huì)直接從爐膛出口逃逸，對(duì)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(shí)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%。2/1/202332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(duì)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(dòng)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(jì)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(jì)思想應(yīng)用到了新項(xiàng)目設(shè)計(jì)中。2/1/202333對(duì)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(shí)和煙煤差不多。然而，由于其灰分高會(huì)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(shí)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。2/1/202334PRP燃燒器的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)

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(tái)數(shù)臺(tái)燃燒的煤種和改造的鍋爐臺(tái)數(shù)33014502無煙煤[注]新設(shè)計(jì)鍋爐30010252無煙煤[注]新設(shè)計(jì)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?2/1/202335PRP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(chǔ)倉(cāng)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2/1/202336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(shí)

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)。2/1/202337PRP燃燒器在華電貴州清鎮(zhèn)電廠的經(jīng)驗(yàn)該廠總裝機(jī)容量為530MWe,裝有有2臺(tái)65MWe和

2臺(tái)200MWe切向燃燒煤粉鍋爐。

這四臺(tái)鍋爐原來均按照燃燒煙煤(Vdaf=25%)設(shè)計(jì)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(shí)際入爐燃煤的平均揮發(fā)分Vdaf為8-13％。因?yàn)檫\(yùn)行煤種和鍋爐設(shè)計(jì)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(duì)該廠的4臺(tái)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(tái)鍋爐的改造。改造后的運(yùn)行實(shí)踐表明，在原按煙煤設(shè)計(jì)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(shí)，鍋爐達(dá)到了穩(wěn)定燃燒，不需投油助燃。2/1/202338清鎮(zhèn)發(fā)電公司四臺(tái)鍋爐的設(shè)計(jì)煤種（水城煙煤）的煤質(zhì)參數(shù)

項(xiàng)目C％H％O％N％S％A％M％V％LHVkJ/kg設(shè)計(jì)煤種46.402.833.670.981.6134.0110.52518158（4337）考核煤種44.052.413.610.861.8735.2122516928（4043）2/1/202339清鎮(zhèn)發(fā)電公司實(shí)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）64.152/1/202340

清鎮(zhèn)電廠5、6號(hào)爐（265MWe）采用

PRP燃燒器改造前、后性能對(duì)比一覽表

時(shí)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%。2/1/202341清鎮(zhèn)電廠7、8號(hào)爐（2200MWe）采用

PRP燃燒器改造前、后性能對(duì)比一覽表

時(shí)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(duì)三次風(fēng)改造成預(yù)熱室結(jié)構(gòu)，飛灰含碳量下降到≈4%2/1/202342例2，國(guó)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(tái)鍋爐。設(shè)計(jì)煤種為貧煤，中儲(chǔ)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(jì)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(jì)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(dòng)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(jì)劃將撈渣機(jī)改成干式的，但因成本太高未能實(shí)施。2/1/2023432008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(dòng)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(zhǎng)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(shí)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(jì)值。2/1/202344PRP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(diǎn)對(duì)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(duì)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。

2/1/202345[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(jì)方FW公司的煤質(zhì)資料出錯(cuò)，導(dǎo)致磨煤機(jī)選型偏小，以致實(shí)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(shí)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(xiǎn)，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(shí)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。

2/1/202346W爐燃燒器改造試驗(yàn)為了驗(yàn)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(tái)鍋爐上24組燃燒器中先改造其中的兩組燃燒器做試驗(yàn)，以觀察PRP燃燒器的實(shí)際效果。

2007年11月中旬兩組燃燒器改造完畢投產(chǎn)運(yùn)行。

2/1/202347西安熱工院測(cè)量數(shù)據(jù)改造前的情況2/1/202348西安熱工院測(cè)量數(shù)據(jù)改造前情況2/1/202349同一臺(tái)爐未改造的燃燒器

看火孔溫度2/1/202350采用PRP技術(shù)改造后

燃燒器看火孔處明亮的火焰2/1/202351下部爐膛出渣口上方的看火孔觀察到的情況2/1/202352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(duì)容易出現(xiàn)的諸多問題。所有采用的措施，都是實(shí)用、可行、有效