煤粉锅炉点火燃烧器风油匹配问题试验研究

口布置了弯曲叶片稳焰器，中间布置出力为 !=" $ % & 简单机械雾化重油枪 （油枪运行压力 E=# ’;. ） 。 该炉 在冷态点火期间投运 " 支油枪点火， #=L & 对 角 切 换。该炉在整个点火期间烟囱冒黑烟，环境污染严 重。 风油匹配试验研究基本思路为： 对点火燃烧器在 点火工况下进行 冷 态 空 气 动 力 场 试 验 ； 根据冷态空 气动力场试验结果选定合适的热态点火试验喷嘴 （主要考虑喷嘴雾化形式、 出力、 雾化角等） ； 在不
中 国 电 力 NON<BPQ< ;RSNP
发电技术
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翁善勇， 赵
虹， 凌柏林， 冯国华， 杨建国， 周永刚， 郑
（浙江大学 热能工程研究所， 浙江 杭州
表"
工 况 风温 风
点火工况时对应油枪出力
量 油枪出力 ! 56 ・ 4’(
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不同喷嘴雾化角情况下点火试验
在运行参数基本相同条件下，在 ( 号角进行不
同雾化角喷嘴的点火对比试验， 对比试验运行参数：
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中图分类号： BD""E="E 文献标识码： F 文章编号： !##G:HIGHJ"##!K!!:##!G:#E
工况
"
点火燃烧器冷态空气动力场试验
化细度在 10 "% 以下。
冷态空气动力场试验部分结果
回流区 ! %% 长 宽 一次 风速 ・ !% &’( 二次 风速 ・ !% &’(
总风压 总风门 小风门 开 度 开 度
图"
喷嘴结构示意
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点火燃烧器简况及试验研究思路
图 ! 是锅炉点火燃烧器结构，矩形下二次风喷 图! 点火燃烧器结构
收稿日期： "##!:#G:#L ；修回日期： "##!:#I:#I 作者简介：翁善勇 （!HII:） ， 男， 浙江余姚人， 副教授， 从事锅炉燃烧研究。
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万方数据
煤粉锅炉点火燃烧器风油匹配问题试验研究
电厂煤粉锅炉在冷态点火期间往往存在油耗高 和点火期间烟囱冒黑烟等问题，这与点火燃烧器的 结构和运行特点密切相关。 在结构方面， 油枪一般置 于配备稳焰器的二次风喷口中，但并非完全针对油 的燃烧而设计，一方面常用的矩形喷口同油雾炬结 构不匹配； 另一方面， 为保证 二 次 风 的 刚 性 ， 稳焰器 尺寸较小， 有的甚至没有稳焰 器 ， 回流区短小， 稳焰 效果差。在运行方面， 油枪出力往往过大， 油量远高 于风量， 造成大量不完全燃烧。 点火初期二次风温度 较低， 随着炉温上升， 二次风 温 不 断 提 高 ， 燃烧器风 速和风量不断变化。这些因素均对点火燃烧器的良 好风油匹配带来很大困难，本试验研究目的在于通 总结出现有 过 ! 台 ""# $ % & 煤粉锅炉实际点火试验， 点火条件下的风油匹配规律。
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试验喷嘴结构及性能
为便于研究喷嘴雾化角与气流结构不同匹配对
燃烧器出口附近着火情况和火焰尾部燃尽情况观察 试验时风温基 对比。 表 + 是各试验工况的运行数据， 本在 2+8,) 3 之间。 在整个试验过程中， 炉内没有出 现黑烟翻腾现象， 烟囱烟色正常。
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万方数据
中 国 电 力
发电技术
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工 况 风压
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注： 回ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ区形状为细长型， 表中尺寸为最大长度和宽度。
根据表 ( 数据，可计算出点火工况时燃烧器风 量及所对应的理论油枪出力及过量空气系数分别为 图# 喷嘴流量曲线
(-( 、 (-* 、 (-0 时的油枪出力。计算结果见表 * 。
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试验参数及燃烧现象
小风门开度 油压 燃烧现象 黑烟及火星 少量火星 极少火星 极少火星 少量火星
总风门开度
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点火试验工况参数
小风门开度 汽压 油压 压力 ! %"# 流量 ! ./ ・ 01& 雾化角 ! 5 细度 ! !6
表"
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试验喷嘴雾化性能
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总风门开度
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在本试验中， 除工况 & 外， 火焰明亮， 刚直有力， 着火稳定，而且 油 量 和 风 量 变 化 对 燃 烧 影 响 不 大 。 说明机械雾化喷嘴对本点火燃烧器具有较好的适 应性， 燃烧器出口附近着火强烈， 燃烧所需过量空 气系数较小，过量的冷风对火炬外围冷却影响也 较小。
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验油粘度为 )( 6"# ・ 8 时的雾化试验数据。
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不同喷嘴出力和风量情况下点火试验
由于试验条件限制， 仅进行不同喷嘴出力和配风
量情况下的点火试验， 表 + 是试验参数及燃烧现象。 表!
工况 风压
工况 &7+ 是在油枪出力 （根据冷态试验流量曲 线， 其出力在 )+’ ./ ! 0 左右） 不变情况下逐渐增大风 量进行的， 随着风量增加， 火焰逐渐变得粗短， 尾部 火星现象减少。 说明此时风量增加有利于燃油燃尽。 火焰 明 亮 ， 尾部基本没有火星， 达到 工况 + 时， 最佳燃烧工况。说明在本工况下风量与油量配比较 （按 有 组 为合理， 此时过量空气系数 在 &*+7&*, 之 间 织配风计算） 。由于燃烧器气流截面结构为矩形， 而 油雾炬截面结构为圆形， 因此过量空气系数较大。 工况 , 是 在 工 况 + 的 基 础 上 进 一 步 增 加 风 量 ， 此时火焰外围变暗， 尾部火星增加。 说明过量的冷风 对火焰有冷却作用， 不利于燃油的燃尽。 工况 3 和工况 4 是在工况 + 的基础上进一步增 加油量， 此时整个炉内变暗， 出现大量火星， 这说明 油量过大， 将使炉内燃烧恶化， 烟囱冒黑烟。
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9"# 。对比 试 验 结 果 ： ,): 时 点 火 极 困 难 ； ,0: 时 点 火
困难； 1): 时 适 中 ； 10: 时 雾 化 角 偏 大 ； .): 时 穿 透 风 层。点火试验表明， 采用汽力雾化喷嘴后， 点火普遍 较机械雾化困难， 有时会出现熄火现象。 说明燃烧器 回流区尺寸偏小， 汽力雾化雾炬出口速度高， 导致燃 烧器稳焰能力下降。 对于本燃烧器气流结构， 喷嘴雾 化角为 1): 较为合理。雾化角偏小，火焰稳定能力 差； 雾化角偏大， 油雾将穿透风层。
发电技术
同喷嘴雾化形式、雾化角和出力情况下分别进行 点火试验； 最后找出最佳喷嘴参数， 总结风油匹配 规律。 燃烧的影响及不同风油配比时的燃烧规律，选定内 喷 混式汽力雾化喷嘴作为试验喷嘴， 其结构见图 * ， 嘴冷态试验结果表明，喷嘴出口小孔交角在一定范 围内调整对雾化细度和流量特性影响不大，因此点 火试验时可更换具有不 同 雾 化 角 的 喷 嘴 进 行 试 验 。 在其流量调节范围内， 雾 图 + 是该喷嘴的流量特性， 冷态空气动力场试验选定锅炉点火工况时的风 压和风门开度作为试验工况，对不同风压和不同风 门开度条件下的一、 二次风速度 （稳焰器出口风速作 为一次风速） 、 回流区尺寸、 气流扩散角等进行测试。 表 ( 是部分测试结果。 表 !
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风温 01 ! ,( 3 ； 油温 ()) 3 ； 总风门开 风压 ( ))) "# ； 度 *)$ ； 小 风 门 开 度 +)$ ； 汽 压 (-) 9"# ； 油 压 (-)
由表 * 可见， 在点火工况时， 要保证风量与油量 的匹配， 油 枪 出 力 应 在 *0)80)) 56 ! 4 为 宜 ， 具体由 热态试验而定。
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不同喷嘴出力和风量情况下点火试验
为研究点火工况下油量与风量的关系，选定雾
化角为 1): 的喷嘴， 调整风量和喷嘴运行参数， 进行
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汽力雾化喷嘴点火试验
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摘
要：针对煤粉锅炉在冷态点 火 期 间 往 往 存 在 点 火 油 耗 过 高 ， 烟 囱 冒 黑 烟 等 问 题 ， 在 ! 台 ""# $ % & 煤 粉
锅炉点火燃烧器冷态空气动力场试验基础上，进行了汽力雾化喷嘴和机械雾化喷嘴实际点火试验。结果表 明：锅炉冷态点火冒黑烟的根本原因在于燃烧器配风量严重不足及燃烧器空气动力结构与油雾炬结构不匹 配；对于稳燃效果较差的燃烧器，采用机械雾化喷嘴可获得比汽力雾化喷嘴更为稳定可靠的稳燃性能。 关键词：煤粉锅炉；点火燃烧器；风油匹配；试验研究