淺談鍋爐的燃燒調節方式

摘要：鍋爐燃燒工況的好壞直接影響著鍋爐機組及整個發電廠執行的安全和效益。燃燒過程是否穩定直接關係到鍋爐執行的可靠性；鍋爐燃燒的好壞直接影響鍋爐執行的經濟性，燃燒過程的經濟性要求合理的風與煤粉的配合，及保證適當的爐膛溫度。 
關鍵詞：鍋爐  燃燒調節  方式  
        1 燃料量的調節 
        燃料量的調節是燃燒調節的重要一環。不同的燃燒裝置和不同的燃料種類，燃料量的調節方法也各不相同。 

        中間儲倉式制粉系統的特點之一是制粉系統執行工況變化與鍋爐負荷並不存在直接的關係。當鍋爐負荷發生變化時，需要調節進入爐內的燃料量，它通過投入（或停止）噴燃器只數或改變給粉機轉數、調節給粉機下粉擋板開度來實現的。當鍋爐負荷變化較小時，只需改變給粉機轉速就可以達到調節的目的；改變給粉機的轉數是通過平型控制器的加減完成的。當鍋爐負荷變化較大時，用改變給粉機的轉數不能滿足調節幅度的要求，則在不破壞內燃工況的前提下，可先以投、停給粉機只數進行調節，而後再調節給粉機轉數，彌補調節幅度大的矛盾。若上述手段仍不能滿足調節需要時，可用調節給粉機擋板開度的方法加以輔助調節。 
        投、停噴燃器（相應的給粉機）執行方式的調節，由於噴燃器佈置方式和型別的不同，投運方式也不相同。當需投入備用的噴燃器和給粉機時，應先開啟一次風門至所需開度，對一次風管進行吹掃；待風壓正常時啟動給粉機給粉，並開啟噴燃器助燃的二次風，觀察著火情況是否正常。反之，在停用噴燃器時，則先停給粉機並關閉二次風，一次風吹掃數分鐘後再關閉，以防一次風管內煤分沉積。為防止停用的噴燃器受熱燒壞，有時對其一、二次風門保持適當開度，以冷卻噴口。給粉機轉數調節的範圍不宜太大，若調至過高，則不但會因煤粉濃度過大堵塞一次風管，而且容易使給粉機超負荷和引起煤粉燃燒不完全。若轉數調至過低，則在爐膛溫度不太高的情況下，由於煤粉濃度不足，著火不穩，容易發生爐膛滅火。單隻增加給粉機轉數時，應先將轉數低的給粉機增加轉數，使各給粉機出力力求均衡；減低給粉機轉數時，應先減轉數高的。 
        對於噴燃器佈置在側牆的鍋爐，可先增加中間位置的噴燃器來粉，對四角佈置的噴燃器鍋爐，需要相對稱的增加給粉機轉數。用投入或停止噴燃器執行的方法進行燃燒調節，尚需考慮對氣溫的影響。在氣溫偏低時，投用靠爐膛後側牆的噴燃器或上排噴燃器。氣溫偏高時則停用靠爐膛後側的噴燃器或上排噴燃器。有時由煤粉倉死角處煤粉的堆積或煤粉自流等原因將給個別給粉機的給粉量調節帶來一定的困難。此時，對來粉量的調節將是一個細緻而麻煩的工作。這就需要反覆的開、停給粉機，或開關給粉機下粉擋板，用木錘敲打、振動給粉機上部空間，促使煤粉倉內沉積的煤粉進行流動或迫使流動較大的煤粉沉積下來。這種調節操作較為笨拙、繁重，但能達到調節要求。 
        2 鍋爐風量的調節 
        當外界負荷變化需要調節鍋爐出力時，隨著燃料量的改變，對鍋爐的風量也需做相應的調解。 
        在實際執行中，從執行的經濟方面來看，在一定的範圍內，隨著爐內過剩空氣係數的增加，可以改變燃料與空氣的接觸和混合，有利於完全燃燒，使化學未完全燃燒損失和機械未完全燃燒損失降低。但是，當過剩空氣係數過大時，則爐膛溫度的降低和燃燒時間的縮短（由於煙氣流速加快），可能使不完全燃燒損失反而有所增加。而排煙帶走的熱損失則總是隨著過剩空氣係數的增大而增加，所以當過剩空氣過大時，總的熱損失就要增加。此外，隨著爐內過剩空氣係數的增大，使煙氣容積也相應增大，煙氣流速也提高，因而使送、引風機的耗電量也增加。 
        從鍋爐的安全方面來看，若爐內過剩空氣係數過小，則會使燃料燃燒不完全，造成煙氣中含有較多的一氧化碳等可燃氣體，降低了灰分的溶點因而引起水冷壁結渣。這將會導致鍋爐執行惡化，嚴重時會被迫停爐。由於飛灰對受熱面的磨損量與煙氣流速三次方成正比，所以當過剩空氣係數過大時，將使受熱面管子和引風機葉片的磨損加劇，影響裝置的使用壽命。此外，過剩空氣係數增大時，由於過剩氧量的相應增加，將使燃料中的硫分易於形成三氧化硫，煙氣露點溫度響應提高，從而使尾部煙道的空氣預熱器遭到腐蝕。 
        總之，風量過大或過小都會給鍋爐的安全經濟執行帶來不良的影響。 
        鍋爐的風量控制是通過送風機進口導向擋板調節的。經調節後送風機送出的風量，經過一、二次風的配合調節才能更好的滿足燃燒的需求。一、二次風的風量分配應根據它們所起的作用進行調節。一次風量應滿足進入爐膛風粉混合物揮發分燃燒及固體焦碳質點的氧化需要。二次風量不僅滿足燃燒的需要，而且補充一次風末段空氣量不足，更重要的是使二次風能與剛剛進入爐膛的可燃物混合，這需要有較高的二次風風速，以便在高溫火焰中起到攪拌混合的作用。混合得越好，則燃燒得越快越完全。一、二次風還可調節由於煤粉管道或噴燃器的阻力不同而造成的各噴燃器風量的偏差，以及由於煤粉管道或噴燃器中燃料濃度偏差所需求的風量。此外，爐膛內火焰的偏斜、煙氣溫度的偏差，火焰中心的位置等均需利用風量的調節加以調整。 
        一次風速過高會推遲著火的時間；過低則會燒損噴燃器出口管，並可能造成一次風管內煤粉沉積一直阻塞管道。二次風速過高或過低都可能破壞氣流與燃料的正常混合、攪拌，從而降低燃燒的穩定性和經濟性。噴燃器出口斷面的尺寸及流速決定了一、二、三次風量的百分率。風率的變化也將對燃燒工況有著很大的影響，當一次風率過大時，為達到風粉混合物著火溫度所需的吸熱量就要多，因而達到著火所需的時間就延長。判斷風速和風率是否適宜的標準，首先是燃燒的穩定性，爐膛溫度的合理性，以及對過熱汽溫的影響；其次是比較經濟指標。

3 爐膛負壓的控制 
        爐膛負壓維持過大，會增加爐膛和煙道的漏風，引起燃燒惡化，並導致滅火。反之，若爐膛風壓變正，則高溫火焰及菸灰就要向外冒，不但會影響衛生，燒壞裝置，還會造成人身事故。 
        當爐內燃燒工況發生變化或爐內受熱面發生漏洩、爆破時必將立即引起爐膛風壓發生變化。執行實際表明，當鍋爐的燃燒系統發生異常情況或故障時，最先反映出來的就是爐膛風壓的變化。例如鍋爐滅火，從儀表盤上首先反映出的現象是爐膛風壓表的指示急劇波動並向負擺到底，然後才是水位、蒸氣流量等指示的變化。當爐膛受熱面發生爆破時，其負壓表指示向正擺到頭。 
        所以鍋爐執行中必須監視好爐膛負壓，並按照不同的變化情況做出正確的判斷，據此再及時地進行必要的調節和處理。 
        在鍋爐執行中，燃燒所產生的煙氣需經引風機及時的排入大氣中。如果排出爐膛的煙氣量等於燃燒產生的煙氣量，則進出爐膛的物質保持平衡，否則爐膛風壓就要發生變化。倒如，在吸風量未增加時，增時送風量，就會使爐膛出現正壓。 
        執行中即使在送、引風調節擋板開度保持不變的情況下，由於燃燒工況總有小量的變動，故爐膛風壓也總是脈動的，反映在爐膛風壓表上就是其指標經常在控制的左右輕微晃動。當燃燒不穩時，爐膛風壓將產生強列的脈動，爐膛風壓表的指標也相應作大幅度的劇烈晃動。此種現象的出現，往往是滅火的預兆。這時，必須加強監視表計變化和檢查爐內燃燒情況，分析原因，並及時地進行適當的調整和處理。 
        在煙氣流經煙道及各受熱面時，將會有各種阻力產生，這些阻力是由引風機的壓頭來克服的；同時，由於受熱面和煙道是處於引風機的進口側，因此，沿著煙氣流程煙道內的負壓是逐漸增大的。煙氣流動時產生的阻力大小與阻力系數、煙氣重度成正比，並與煙氣流速的平方成正比。因此，沿著煙氣流程煙道內的負壓是逐漸增大的。 
        煙氣流動時產生的阻力大小與阻力系數、煙氣重度成正比，並與煙氣流速的平方成正比。因此，當鍋爐負荷、燃料和風量發生改變時，隨著煙氣流速的改變，負壓也相應的改變。故在不同負荷下，鍋爐各部分煙道內的煙氣壓力是不相同的。鍋爐負荷增加，煙道各部分負壓也相應增大；反之，各部分負壓則相應減小。當受熱面管束髮生結渣、積灰以至於區域性堵塞時，由於通道減小，煙氣流速增加，使煙氣流經該部分管束產生的阻力較大，於是出口負壓值及其壓差就相應要增大。因此，監視煙道工況，不僅需對各處煙溫，而且還需對煙道各處的負壓變化情況，給予必要的注意。 
        在正常情況下，爐膛風壓和各部分煙道的負壓都有大致的變化範圍。因此，執行中如發現它們的指示值有不正常的變化時，即應進行分析，檢查原因，以便及時處理。