空氣分級(jí)燃燒技術(shù)改造的技術(shù)路線
煤粉鍋爐的燃燒過程缺乏細(xì)化的計(jì)算方法，在相關(guān)資料和規(guī)程中對(duì)于燃燒器通過一些經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的選取進(jìn)行的設(shè)計(jì)，利用空氣分級(jí)燃燒改造的時(shí)候也應(yīng)該遵守這些原則。空氣分級(jí)燃燒改造的技術(shù)路線圖是從 5 臺(tái)次燃燒器改造的實(shí)踐工作中總結(jié)出的，能夠適用于燃燒器改造，有利于低 NOX燃燒技術(shù)在改造工程上的推廣應(yīng)用。四角切圓煤粉鍋爐應(yīng)用低 NOX燃燒技術(shù)的技術(shù)路線圖見圖 4。
主燃區(qū)空氣過量系數(shù)的確定方法
當(dāng)主燃區(qū)空氣過量系數(shù)為0.7時(shí),NOX減排效果*佳，但過低的空氣過量系數(shù)會(huì)影響到爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)的組織，同時(shí)在采用棗核型二次后，能夠形成徑向分級(jí)，緩解一二次風(fēng)在燃燒初期的混合，降低一次燃燒的空氣量。爐型的大小也影響到空氣過量系數(shù)選擇，鍋爐容量大，燃燒器層數(shù)多，爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)組織靈活，能夠選擇較低的主燃區(qū)空氣過量系數(shù)，反之小型鍋爐需要選擇較高的空氣過量系數(shù)。因此爐內(nèi)空氣過量系數(shù)在綜合各方面影響后選擇。經(jīng)過本次研究推薦420t/h以下的鍋爐選取0.9～1.0，420t/h以上的鍋爐選取0.8～0.9。
式中：
Wy——煙氣在爐內(nèi)的平均上升速度
Bj——鍋爐計(jì)算燃料消耗量，kg/s;
Vy——煙氣體積，計(jì)算值，m3/kg(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))；
l1,l2——爐膛截面的深度與寬度，單位為m；
P——當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ琍a；
ϑ ′——爐膛出口溫度，℃；
ϑa——理論燃燒溫度，℃。
SOFA高度的選取
經(jīng)分析煤粉燃燒的氮氧化物轉(zhuǎn)化曲線，前0.5秒是控制氮氧化物生成的關(guān)鍵時(shí)間。選取的SOFA原則上應(yīng)保證*上層一次風(fēng)至*下層SOFA的煙氣停留時(shí)間大于0.5s。在停留時(shí)間保證的基礎(chǔ)上為了保證噴入SOFA后燃燒充分，SOFA高度又應(yīng)低于*上層燃盡風(fēng)與折焰角的中心線。煙氣速度應(yīng)用式3計(jì)算。
τ=l3/Wy （3）
式中： l3——燃燒器上排一次風(fēng)噴嘴中心至燃盡風(fēng)中心距離
SOFA 風(fēng)量、風(fēng)速、尺寸、層數(shù)的設(shè)計(jì)
SOFA 的風(fēng)量按式 4 計(jì)算
Q SOFA=Q LL×(1.2-a1) （4）
QSOFA——燃盡風(fēng)的質(zhì)量流量
QLL——理論空氣質(zhì)量
a1——主燃區(qū)空氣過量系數(shù)
計(jì)算質(zhì)量流量后換算成體積流量，為使燃盡風(fēng)具有穿透力，設(shè)計(jì)燃盡風(fēng)風(fēng)道時(shí)應(yīng)盡量減少?gòu)濐^的設(shè)計(jì)，減少?gòu)娘L(fēng)箱引入燃盡風(fēng)噴口的距離，風(fēng)道的面積大于 SOFA 噴口的面積 1.2 倍以上。選取 SOFA風(fēng)速為 50m/s（由于風(fēng)壓原因，一般無法實(shí)現(xiàn)更高的風(fēng)速），根據(jù)體積流量與選取的風(fēng)速計(jì)算 SOFA 總尺寸。即使鍋爐容量小于 420t/h，一般也將設(shè)計(jì)為兩層以上，這樣在低負(fù)荷下，只投入一層 SOFA,保持 SOFA 高風(fēng)速，具有強(qiáng)穿透力。
SOFA 噴口可設(shè)計(jì)成上下左右擺動(dòng)的形式，對(duì)調(diào)節(jié)主蒸汽溫度偏差，控制火焰高度能起到一定的作用，但通常設(shè)計(jì)成固定形式的即可。采用可擺動(dòng)形式的噴口宜設(shè)計(jì)成正方形，固定形式的噴口宜設(shè)計(jì)成圓形，可提高氣流剛度和穿透力，提高燃盡效果。
SOFA 安裝角度的設(shè)計(jì)
SOFA 選擇與氣流旋轉(zhuǎn)方向反切安裝，安裝切圓初步選取與原二次風(fēng)切圓大小一致或略大于原切圓大小，計(jì)算過平衡度之后做調(diào)整。
爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)的平衡度
計(jì)算方法見式 5，該式的意義是所有正切與反切的空氣動(dòng)量之比，應(yīng)用導(dǎo)流板改造后，計(jì)算時(shí)將被改造的噴口分成部分計(jì)算。
式中：
jiff,——分別代表與動(dòng)力場(chǎng)方向相同和相反的氣流流量，m3/s;
A,B——分別代表爐膛寬度和深度，m；
α1,α2——分別代表與動(dòng)力場(chǎng)方向相同和相反的燃燒器角度。
原二次風(fēng)角度面積的改造
對(duì)原二次應(yīng)縮小一定的面積，使改造后二次風(fēng)的總面積接近改造前的水平，彌補(bǔ)引出 SOFA 后風(fēng)量減小帶來的風(fēng)速減小的問題，但*上兩層不宜縮小，*上兩層起到壓制火焰、初步分級(jí)效果，若縮小面積不利于 NOX減排和煤粉的燃盡。
縮小各二次風(fēng)噴口面積時(shí)，應(yīng)注意二次風(fēng)與一次風(fēng)的間距不能因?yàn)榭s小面積而變得過大，過大會(huì)引起一次風(fēng)卷吸熱煙氣，造成噴口結(jié)焦。
原二次的改造還應(yīng)注意防止鍋爐因主燃區(qū)缺氧燃燒引起的爐膛結(jié)焦，通?？稍诙物L(fēng)內(nèi)加裝導(dǎo)流板，使一部分二次風(fēng)以 15°至 20°大角度的方向噴出，達(dá)到使水冷壁區(qū)域富氧，防止結(jié)焦，導(dǎo)流板形式如圖 5 所示。
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