次风下倾角度对FW型W火焰锅炉 炉内流场和燃烧的影响

　　次风下倾角度对FW型W火焰锅炉炉内流场和燃烧的影响石践，陈玉忠，侯玉波贵州电力试验研究院，贵州贵阳通过在FW型W火焰锅炉F层风箱内加装二次风下倾角度调节装置，实现了F层二次风下倾角度的自由调节，以适应锅炉运行工况的变化，改善炉内燃烧过程，提高锅炉燃烧效率。试验结果表明，一次风气流的下行深度随调节挡板角度的增加而增加，当挡板调至45°时，炉内流场组织最佳；改造后锅炉飞灰含碳量由10 %左右降至4.4%左右，锅炉减温水量由100t/h以上降至65t/h左右，锅炉效率由86.95%提高到90. W型火焰锅炉；二次风；下倾角度；炉内流场；减温水量；飞灰含碳量；燃烧效率FW型W火焰锅炉在燃用劣质煤的应用过程中具有稳燃能力强，煤种适应性广，调峰范围宽等优点，但普遍存在过热器易超温，高负荷补氧困难，飞灰含碳量高和NO排放量高等问题。有研究表明，通过将锅炉前后墙的二次风下倾一定角度可以改善炉内流场，达到提高锅炉燃烧效率的作用。在F风室内安装固定的导向叶片将F层二次风下倾一定角度送入炉膛，能够降低飞灰含碳量。但由于F层二次风下倾角度预先设定且不可调整，不能很好地适应煤质和工况的变化。对此，17双拱形单炉膛W型火焰锅炉为研究对象，对占大部分二次风的F层二次风实施可调下倾角度的改造，研究不同的挡板下倾角度对一次风的下冲深度、炉内流场和炉内燃烧过程的影响。

　　该锅炉设计燃用Vdaf为8%的无烟煤，收到基低位发热量为22.816M/kg.燃烧系统24组双旋风筒式燃烧器错列布置在前后拱上，主要的二次风通过前后墙上的D、E和F层二次风箱送入。投运过程中，由于燃用煤质较差等原因，锅炉存在减温水量大，锅炉燃烧效率低等问题。

　　改造前烟花示踪（F风水平）F风倾角调节装置根据锅炉实际运行的需要，要求改造后，F层二次风倾角调节装置必须简单、可靠，以保证在热态运行的高温含尘二次风环境下能够灵活、方便地进行手动调节。同时还要保证调节装置穿出风箱部分的密封。因此决定每个F风室设置单独可调的F风倾角调节装置。

　　F风倾角调节装置结构如所示。采用并排平行布置的导流叶片，各相对转动部件均采用销子连接并保证足够间隙，安装在多孔板和水冷壁管之间，调节拉杆从风箱前后墙穿出作前后直线运动，以方便拉杆从风箱穿出处进行密封。同时，通过独特的滑动销设计，解决了作前后直线运动的调节拉杆和作前后转动的百叶窗转动拐臂之间的连接问题。

　　1一乏气管2―燃烧器3―乏气喷口4一百叶窗叶片5―连杆6―调节臂7―F风室8―拉杆9一转动拐臂F风倾角调节装置示意Fig.1接冲击，从而延长了一次风的火焰行程，提高了下炉膛的火焰充满度，有利于提高煤粉燃尽时间，促进煤粉燃尽。

　　为不同下倾挡板角度下的炉内流场烟花示踪结果。可见，当下倾挡板角度逐渐由15°调至45°的过程中，F层二次风的下倾角度不断增大，一次风的下行行程逐渐延长，当下倾角度调至45°时，火焰到达冷灰斗区域，这样可以充分利用下炉膛空间，对提高煤粉的燃尽和下炉膛的火焰充满度以及降低炉膛容积热负荷有利。

　　F风导向叶片30°烟花示踪Fig.4 2冷态流场试验F风导向叶片45°烟花示踪Fig.改造前，当一次风气流下行至F层喷口区域时，会受到该区域强大的二次风水平动量的直接冲击，继而开始转弯上行，导致一次风下冲行程较短，火焰下行深度不足。在F风水平的情况下，一次风行程无法到达冷灰斗区域，导致下炉膛有很大区域无法得到有效利用。

　　实施角度可调节的F风下倾改造后，由于F风由原来的水平直接冲击下行的一次风气流，变成以一定的下倾角度沿一次风气流的行程逐渐补充二次风，减少了水平二次风气流对下行一次风火焰的直3热态性能试验将F层二次风挡板下倾角度改造为45°，并对改造前、后的燃烧效果进行热态对比试验。为了便于比较试验结果，2次试验均在切除4个燃烧器的满负荷300MW以及配风方式相同的情况下进行。

　　对比试验的主要煤质及试验结果见表1.表1改造前、后试验煤质和效率对比Table项目改前数值收到基碳/%收到基氢/%收到基氧/%收到基氮/%收到基硫/%收到基水分/%收到基灰分/%空气干燥基水分/%干燥无灰基挥发分/%收到基低位发热量/M煤粉细度（私0）/%炉渣可燃物/%飞灰可燃物/%炉渣份额/%飞灰份额/%空气预热器出口空气预热器出口R2/%空气预热器出口CO/%排烟温度/°c排烟热损失/%化学未完全燃烧热损失/%机械未完全燃烧热损失/%锅炉热效率/%由表i可见，改造前、后效率试验时煤质和煤粉细度基本一致（实际上改造后效率试验时的入炉煤发热量略低，灰分稍高）。但改造后满负荷时的燃烧稳定性增强，高负荷补氧能力提高，锅炉飞灰含碳量由改造前的10%左右降至4.4%左右，降低5%以上），锅炉效率由86. 95%提高到90.11%.另外，改造前在较低风量和氧量下锅炉减温水经常在100t/h以上（最高达到150t/h左右），改造后虽然锅炉风量和氧量大幅度增加，但锅炉减温水降至65t/h左右。

　　4结论通过在FW型W火焰锅炉内加装F层二次风下倾角度调节装置，实现了F层二次风下倾角度的自由调节，以适应锅炉运行工况的变化。

　　冷态流场烟花示踪结果表明，一次风的下冲深度随F层二次风下倾角度的增大而延长，当挡板下倾角度调至45°时，炉内流场组织最佳。

　　改造前、后的燃烧对比试验表明，F层二次风下倾角度经改造优化后，锅炉飞灰含碳量由10%左右降到4. 4%左右，锅炉减温水量由100t/h以上降至65t/h左右，锅炉效率由86.95%提高至90. 11%.表明改造可以显著延长火焰行程，降低火焰中心高度，提高锅炉燃烧效率。

　　毕玉森，陈国辉。低挥发分煤种与W型火焰锅炉。热力发电，2005（7）7-11.许传凯，许云松。我国低挥发分煤燃烧技术的发展。热力发电，2001（5）2-8.段宝林，金鑫，魏铜生，等。FW型W火焰锅炉高负荷运行提高氧量困难的研究。热力发电，2007张玉斌，李争起，任枫。二次风倾角对W火焰锅炉炉内流动的影响。发电设备，2008（1）：15-18.汪华剑，方庆艳，姚斌，等。F风下倾对W型炉内燃烧及NO，排放的影响。工程热物理学报，2009，30（6）1055-1058.