摘要：水煤漿作為一種新型煤基流體潔凈環(huán)保燃料，既保留了煤的燃燒特性，又具備類似重油的液態(tài)燃燒應(yīng)用特點(diǎn)，是目前我國一項(xiàng)現(xiàn)實(shí)的潔凈煤技術(shù)。研究分析了水煤漿鍋爐和水煤漿鍋爐設(shè)備，提出了水煤漿鍋爐設(shè)備使用注意事項(xiàng)幾點(diǎn)思考。
關(guān)鍵詞：水煤漿? 鍋爐設(shè)備? 燃燒特點(diǎn)? 注意事項(xiàng)
??????? 0 引言
??????? 能源是重要的戰(zhàn)略資源，是保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)快速健康發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著世界能源資源的緊缺，環(huán)境污染的加重，節(jié)能減排已經(jīng)成為世界經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重大任務(wù)。水煤漿(CWM)是一種新型煤基流體潔凈環(huán)保燃料，既保留了煤的燃燒特性，又具備類似重油的液態(tài)燃燒應(yīng)用特點(diǎn)，是目前我國一項(xiàng)現(xiàn)實(shí)的潔凈煤技術(shù)。水煤漿作為節(jié)約和替代石油以及潔凈煤利用的示范與推廣技術(shù)，對于發(fā)揮中國煤炭資源優(yōu)勢，既符合國情要求，又可保證能源安全，具有現(xiàn)實(shí)和長遠(yuǎn)意義[1，2]。本文主要探討了水煤漿鍋爐設(shè)備使用相關(guān)問題。
??????? 1 水煤漿鍋爐預(yù)燃室
??????? 當(dāng)水煤漿進(jìn)入爐腔燃燒前，先在一個(gè)容積比較小的燃燒室內(nèi)被點(diǎn)燃，并形成火炬，然后穩(wěn)定的火焰直接噴入爐膛，繼續(xù)燃燒，直至燃盡，其優(yōu)點(diǎn)如下：由于預(yù)燃室是根據(jù)燃燒空氣動(dòng)力學(xué)穩(wěn)燃原理設(shè)計(jì)的，體積小，調(diào)節(jié)靈活，可以針對不同水煤漿的性能，建立合理的氣流結(jié)構(gòu)，使煤漿在其中完成水分的蒸發(fā)、揮發(fā)份析出、點(diǎn)燃以及穩(wěn)定燃燒；由于穩(wěn)燃性能優(yōu)越，水煤漿可在冷風(fēng)條件下起動(dòng)和穩(wěn)定燃燒?？珊喕O(shè)備和起動(dòng)工作量，節(jié)省大量點(diǎn)火用油；當(dāng)鍋爐改裝為燃用水煤漿時(shí)，爐膛改造工作量小。
??????? 在眾多預(yù)燃室中，偏置射流預(yù)燃室有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。霧化了的水煤漿和空氣混合物以一定速度通過下偏置的一次風(fēng)管直射入內(nèi)壁襯有耐火材料燃燒室有限空間，由于它對周圍介質(zhì)的差吸，在預(yù)燃室上都出現(xiàn)一個(gè)很大的回流區(qū)。在一次風(fēng)口下側(cè)近底部處有一股起吹灰和控制燃燒作用的控制射流，它一方面增大了射流出口附近的湍流度，另一方面又對主射流起引射作用。使上半部的回流區(qū)更強(qiáng)大。形成一個(gè)穩(wěn)定的高溫?zé)嵩矗c(diǎn)燃煤漿顆粒。使之穩(wěn)定并強(qiáng)化燃燒．回流區(qū)的大小和位置以及吹灰效果，可通過調(diào)節(jié)一次風(fēng)主射流和控制射流來達(dá)到。
??????? 熱態(tài)試驗(yàn)表明，在預(yù)燃室內(nèi)，上半部溫度高，下半部溫度低。頭部溫度低， 尾部強(qiáng)度高。中心溫度明顯高于壁面附近溫度，這種溫度分布正是這種非對稱射流預(yù)燃室能強(qiáng)化燃燒，又能做到不結(jié)渣，積灰的原因所在。
??????? 對不同性質(zhì)的水煤漿，預(yù)燃室出口溫度1250~1350℃，爐膛火焰溫度1300~1400℃，火焰長度約6米，燃燒效率96％~98％。
??????? 采用預(yù)燃室裝置燃燒水煤漿，對油爐改造是一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)，它的燃燒組織主要在預(yù)燃室內(nèi)部和爐膛結(jié)構(gòu)關(guān)系不很大，爐膛的作用僅是燃盡和冷卻熾熱煙氣，預(yù)燃室配置低壓噴嘴后在改造中小型油爐領(lǐng)域內(nèi)將有很大的天地。目前這種燃燒方式在北京印染廠多臺(tái)燃油，煤鍋爐上改裝采用。
??????? 2 水煤漿燃燒器
??????? 水煤漿鍋爐設(shè)計(jì)特色在于爐前供漿系統(tǒng)燃燒器和爐膛結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。爐前供漿系統(tǒng)良好工作的前提是要有合格的煤漿，取決于供漿廠的工藝和添加劑的慣合量，煤漿一旦發(fā)生沉淀，則是很難處理的。其二是漿泵和閥門的耐磨性，良好的漿泵壽命在2000小時(shí)以上。閥門過濾器易堵塞也是個(gè)問題，這就需要有制訂切實(shí)可行的合理的操作規(guī)程。
??????? 水煤漿燃燒器又稱配風(fēng)器，是水煤漿燃燒的又一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備。理論研究表明：水煤漿著火熱的主要來源是依靠高溫?zé)煔獾膶α骷訜幔@就對燃燒配風(fēng)的組織以獲得使得煤漿霧炬能有效地得到加熱，成為水煤漿著火的關(guān)鍵。同時(shí)，合理的配風(fēng)是加強(qiáng)燃燒室內(nèi)湍動(dòng)度，提高水煤漿燃燒速度和燃燼度的關(guān)鍵。合理的配風(fēng)還將影響到污染物的排放，分段送風(fēng)可以控制NOx的生成和排放，同時(shí)合理的配風(fēng)還將增加燃燒經(jīng)濟(jì)性。
??????? 根據(jù)水煤漿燃燒特性，可采用水煤漿旋流燃燒器。旋流燃燒器是利用旋轉(zhuǎn)射流的特性設(shè)計(jì)而成的燃燒器，因?yàn)椴粌H旋流燃燒器有較大的噴嘴擴(kuò)張角，使射流較短，能在較短的爐室中完成燃燒過程，而且在強(qiáng)旋流的內(nèi)部形成一個(gè)回流區(qū)，滿足煤漿著火所需的回流煙氣量的要求旋轉(zhuǎn)射流不僅從射流外側(cè)卷吸周圍介質(zhì)，還從回流區(qū)中卷吸介質(zhì)，故它有較好的“抽氣"能力，使大量高溫?zé)煔饣亓鞯交鹁娓?，保證燃料順利著火和火焰穩(wěn)定燃燒。
??????? 旋流燃燒器的特性：①組織良好的空氣動(dòng)力場，使煤漿氣流能夠及時(shí)著火。②燃燒運(yùn)行可靠，燃燒器不易燒壞、磨損，爐膛不發(fā)生滅火。③有較好的燃料適應(yīng)性和負(fù)荷的調(diào)節(jié)性。風(fēng)速和風(fēng)量能夠根據(jù)負(fù)荷和煤漿種類的變化而準(zhǔn)確調(diào)節(jié)。④便于調(diào)節(jié)和自動(dòng)控制。⑤能使噴霧霧化和爐膛合理配合。
??????? 旋流型燃燒器在工業(yè)鍋爐和窯爐上已廣泛應(yīng)用。我國在北京造紙一廠20t/h、60t/h及新建的35t/h鍋爐上以及廣西桂林鋼廠、山東萊蕪鋼廠等工業(yè)窯爐上應(yīng)用的燃燒器均為旋轉(zhuǎn)型燃燒器。我國在工業(yè)上應(yīng)用于20t/h鍋爐的旋流型然燒器屬于軸向可動(dòng)葉輪式。
??????? 其特點(diǎn)是一、二次風(fēng)分別進(jìn)風(fēng)，一次風(fēng)采用固定葉輪式穩(wěn)焰器，但可沿軸線前后移動(dòng)以便調(diào)節(jié)中心回流區(qū)和火陷位置，二次風(fēng)采用可調(diào)切向式葉片。燃燒器出口裝有耐火材料制成的旋口。試驗(yàn)表明水煤漿著火穩(wěn)定，無脫火現(xiàn)象，燃燒效率可達(dá)98％。
??????? 應(yīng)用于60t/h鍋爐的油一水煤漿兩用旋流燃燒器。其特點(diǎn)是分中心風(fēng)、一次風(fēng)、二次風(fēng)分別進(jìn)風(fēng)，便于在試驗(yàn)中加以調(diào)整，尋找最佳的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)來適應(yīng)油及水煤漿兩種燃料的著火和燃燒需要。二次風(fēng)選用軸向可動(dòng)葉輪，中心風(fēng)及一次風(fēng)采用固定葉輪，一次風(fēng)及二次風(fēng)裝有擴(kuò)口。
??????? U型火焰與W型火焰一樣屬于頂燃爐，具有火焰行程長、二次風(fēng)可分級(jí)送風(fēng)，爐出口速度場及溫度場偏差小等特點(diǎn)，較適合于低揮發(fā)分煤粉及水煤漿的燃燒。早期采用小容量U型爐燒無煙煤比較多。60年代起，美國Forster Wheeler公司和法國Stun Indusrtil公司以及日本日立BW公司相繼把U型火焰發(fā)展為W型。目前，這種爐型已在國內(nèi)許多電廠得到應(yīng)用。我國新設(shè)計(jì)的35t/h水煤漿專用鍋?zhàn)o(hù)的輔助燃燒器屬于這一類型。
?? 四角燃燒器燃燒方式很廣泛地應(yīng)用于我國電站鍋爐，白楊河電站230t/h燃油鍋爐改造方案中選用的側(cè)二次風(fēng)布置的水煤漿燃燒器是四角燃燒方式。該燃燒器是我國“六五”、“七五”水煤漿攻關(guān)成果的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，燃燒器可以全燒水煤漿和全燒油或水煤漿和油混燒。燃燒器的結(jié)構(gòu)共分七層，依次自下而上是第一層為下二次風(fēng)噴口，第二、三、四層為側(cè)二次風(fēng)布置的水煤漿燃燒器，第四層也可用于燒油，第五、六層為油燃燒器，第五層也可以作為水煤漿燃燒時(shí)的上二次風(fēng)，第七層為三次風(fēng)噴口。在額定負(fù)荷下，燃燒水煤漿時(shí)停用第六層油燃燒器，燃油時(shí)投用第四、五、六層燃燒器。鍋爐進(jìn)行單角燃燒水煤漿的試驗(yàn)。試驗(yàn)表明：該燃燒器的改造設(shè)計(jì)能滿足水煤漿燃燒的要求，保證鍋爐的安全運(yùn)行。