1.水煤漿鍋爐預燃室

　　當水煤漿進(jìn)入爐腔燃燒前，先在一個(gè)容積比較小的燃燒室內被點(diǎn)燃，并形成火炬，然后穩定的火焰直接噴入爐膛，繼續燃燒，直至燃盡，其優(yōu)點(diǎn)如下：由于預燃室是根據燃燒空氣動(dòng)力學(xué)穩燃原理設計的，體積小，調節靈活，可以針對不同水煤漿的性能，建立合理的氣流結構，使煤漿在其中完成水分的蒸發(fā)、揮發(fā)份析出、點(diǎn)燃以及穩定燃燒；由于穩燃性能優(yōu)越，水煤漿可在冷風(fēng)條件下起動(dòng)和穩定燃燒�？珊�(jiǎn)化設備和起動(dòng)工作量，節省大量點(diǎn)火用油；當鍋爐改裝為燃用水煤漿時(shí)，爐膛改造工作量小。

　　在眾多預燃室中，偏置射流預燃室有其獨特的優(yōu)點(diǎn)。霧化了的水煤漿和空氣混合物以一定速度通過(guò)下偏置的一次風(fēng)管直射入內壁襯有耐火材料燃燒室有限空間，由于它對周?chē)�介質(zhì)的差吸，在預燃室上都出現一個(gè)很大的回流區。在一次風(fēng)口下側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。使上半部的回流區更強大。形成一個(gè)穩定的高溫熱源，點(diǎn)燃煤漿顆粒。使之穩定并強化燃燒．回流區的大小和位置以及吹灰效果，可通過(guò)調節一次風(fēng)主射流和控制射流來(lái)達到。

　　熱態(tài)試驗表明，在預燃室內，上半部溫度高，下半部溫度低。頭部溫度低， 尾部強度高。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(chēng)射流預燃室能強化燃燒，又能做到不結渣，積灰的原因所在。

　　對不同性質(zhì)的水煤漿，預燃室出口溫度1250~1350℃，爐膛火焰溫度1300~1400℃，火焰長(cháng)度約6米，燃燒效率96％~98％。

　　采用預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燃室內部和爐膛結構關(guān)系不很大，爐膛的作用僅是燃盡和冷卻熾熱煙氣，預燃室配置低壓噴嘴后在改造中小型油爐領(lǐng)域內將有很大的天地。目前這種燃燒方式在北京印染廠(chǎng)多臺燃油，煤鍋爐上改裝采用。

　　2.水煤漿燃燒器

　　水煤漿鍋爐設計特色在于爐前供漿系統燃燒器和爐膛結構的設計。爐前供漿系統良好工作的前提是要有合格的煤漿，取決于供漿廠(chǎng)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(mén)的耐磨性，良好的漿泵壽命在2000小時(shí)以上。閥門(mén)過(guò)濾器易堵塞也是個(gè)問(wèn)題，這就需要有制訂切實(shí)可行的合理的操作規程。

　　水煤漿燃燒器又稱(chēng)配風(fēng)器，是水煤漿燃燒的又一個(gè)關(guān)鍵設備。理論研究表明：水煤漿著(zhù)火熱的主要來(lái)源是依靠高溫煙氣的對流加熱，這就對燃燒配風(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(zhù)火的關(guān)鍵。同時(shí)，合理的配風(fēng)是加強燃燒室內湍動(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)濟性。

　　根據水煤漿燃燒特性，可采用水煤漿旋流燃燒器。旋流燃燒器是利用旋轉射流的特性設計而成的燃燒器，因為不僅旋流燃燒器有較大的噴嘴擴張角，使射流較短，能在較短的爐室中完成燃燒過(guò)程，而且在強旋流的內部形成一個(gè)回流區，滿(mǎn)足煤漿著(zhù)火所需的回流煙氣量的要求旋轉射流不僅從射流外側卷吸周?chē)�介質(zhì)，還從回流區中卷吸介質(zhì)，故它有較好的“抽氣”能力，使大量高溫煙氣回流到火炬根部，保證燃料順利著(zhù)火和火焰穩定燃燒。

　　旋流燃燒器的特性：①組織良好的空氣動(dòng)力場(chǎng)，使煤漿氣流能夠及時(shí)著(zhù)火。②燃燒運行可靠，燃燒器不易燒壞、磨損，爐膛不發(fā)生滅火。③有較好的燃料適應性和負荷的調節性。風(fēng)速和風(fēng)量能夠根據負荷和煤漿種類(lèi)的變化而準確調節。④便于調節和自動(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用。我國在北京造紙一廠(chǎng)20t/h、60t/h及新建的35t/h鍋爐上以及廣西桂林鋼廠(chǎng)、山東萊蕪鋼廠(chǎng)等工業(yè)窯爐上應用的燃燒器均為旋轉型燃燒器。我國在工業(yè)上應用于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)采用固定葉輪式穩焰器，但可沿軸線(xiàn)前后移動(dòng)以便調節中心回流區和火陷位置，二次風(fēng)采用可調切向式葉片。燃燒器出口裝有耐火材料制成的旋口。試驗表明水煤漿著(zhù)火穩定，無(wú)脫火現象，燃燒效率可達98％。

　　應用于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)，便于在試驗中加以調整，尋找最佳的結構和運行參數來(lái)適應油及水煤漿兩種燃料的著(zhù)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)裝有擴口。

　　U型火焰與W型火焰一樣屬于頂燃爐，具有火焰行程長(cháng)、二次風(fēng)可分級送風(fēng)，爐出口速度場(chǎng)及溫度場(chǎng)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(wú)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，這種爐型已在國內許多電廠(chǎng)得到應用。我國新設計的35t/h水煤漿專(zhuān)用鍋護的輔助燃燒器屬于這一類(lèi)型。

　　四角燃燒器燃燒方式很廣泛地應用于我國電站鍋爐，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)成果的基礎上開(kāi)發(fā)出來(lái)的，燃燒器可以全燒水煤漿和全燒油或水煤漿和油混燒。燃燒器的結構共分七層，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。試驗表明：該燃燒器的改造設計能滿(mǎn)足水煤漿燃燒的要求，保證鍋爐的安全運行。

　　3.燃用水煤漿鍋爐的特點(diǎn)

　�、倏梢员盟�、裝卸、用罐貯存；流量可通過(guò)閥門(mén)控制：鍋爐房爐前燃料系統設備和燃油機組十分相似。②可以像油一樣霧化后燃燒，易著(zhù)火，燃燒穩定。保留了煤粉的燃燒特性。啟動(dòng)時(shí)間短，負荷變動(dòng)適應性強（可在40％負荷穩定運行）。燃燒效率一般為97％~99％。③約含30％水分，在常溫全封閉狀態(tài)下輸送不會(huì )爆炸、自燃，降低了貯存運輸的防火要求。④沒(méi)有煤炭在貯運過(guò)程中的物料損失（約3％），鍋爐現場(chǎng)沒(méi)有龐大且粉塵飛揚的煤場(chǎng)、輸煤、制粉及干燥系統。環(huán)境衛生、噪音與燃油機組相似。⑤爐后除塵除渣設備及灰場(chǎng)容量比燃煤機組要小許多�；覉�(chǎng)容量?jì)H為燃煤機組的1/4.灰場(chǎng)揚塵對大氣造成的二次污染較小。⑥爐內燃燒溫度比煤粉爐低100℃~200℃，NO排放相對較低。⑦在爐前煤漿中均勻加石灰水（約3％），爐內脫硫率約可達50％，一般比煤粉爐要高。燃油含硫量一般約為2％，也存在脫硫費用昂貴的問(wèn)題。⑧由于燃用水煤漿機組燃料系統類(lèi)似于燃油機組，運行管理、維護檢修簡(jiǎn)單，低灰水煤漿對受熱面的磨損大大低于燃煤鍋爐，減少了檢修工作量，從而可減少人力和資金的投入。并且其安全可靠性還優(yōu)于燃油機組。⑨水煤漿在常溫下磨制，比燃煤機組在熱風(fēng)干燥過(guò)程中制粉散熱損失小。水煤漿燃燒率高達99％，即使剩5％左右的爐灰渣，其中的90％也是生產(chǎn)水泥的優(yōu)質(zhì)原料。

　　4.水煤漿鍋爐注意事項

　　4.1 水煤漿鍋爐必須有蓄熱室，為保證蓄熱室能盡快蓄熱升溫，一般都不設受熱面，但水煤漿正常燃燒后，又會(huì )因溫度太高而結焦，為了解決此矛盾，可在蓄熱室兩側墻增加冷卻風(fēng)管，并有風(fēng)門(mén)調節。根據蓄熱室的溫度情況增加或減少風(fēng)量，來(lái)調節蓄熱室兩側墻溫度避免結焦，同時(shí)，該風(fēng)還可起到擾流助燃作用，改善鍋爐燃燒工況，效果明顯。

　　4.2 控制一次風(fēng)和水煤漿的混合。顯然，一次風(fēng)若在水分蒸發(fā)階段結束之前過(guò)早和過(guò)量地與水煤漿混合會(huì )延長(cháng)蒸發(fā)階段的過(guò)程�？梢哉J為，水煤漿蒸發(fā)階段不需要一次風(fēng)，一次風(fēng)應盡可能在水分蒸發(fā)階段基本結束之時(shí)逐漸和水煤漿混合。

　　4.3 二次風(fēng)量宜分級加入。水煤漿一旦水分基本蒸發(fā)完畢，其燃燒過(guò)程本質(zhì)上屬于煤粉燃燒。但比同類(lèi)煤種的煤粉燃燒難度大，大量的水分吸收了大量的汽化熱，使燃燒溫度降低100℃以上，加上煤漿結團后顆粒增大，使燃燒過(guò)程延長(cháng)。此外，粗大的漿團容易分離掉入爐底，使爐渣含炭量加大。所以，根據煤漿的特點(diǎn)，將二次風(fēng)分作底部風(fēng)、上部風(fēng)、中間風(fēng)、側邊風(fēng)等有選擇地送入爐內是很有必要的。

　　4.4 水煤漿燃燒系統的應用涉及到水煤漿來(lái)源、廠(chǎng)區儲存、水煤漿燃燒負荷設計、燃燒器及輔機參數的選擇等逐個(gè)環(huán)節，需要認真分析、設計，應對補充燃燒水煤漿原有的排煙設備等進(jìn)行核算。

　　4.5 對水煤漿的出廠(chǎng)價(jià)格、運輸價(jià)格和增加的發(fā)電量等因素做出合理的經(jīng)濟技術(shù)分析。確定合理的經(jīng)濟性，對設備穩定運行要求較高的電廠(chǎng)，水煤漿質(zhì)量的選擇至關(guān)重要。

　　4.6 水煤漿應定期攪拌，攪拌的周期和時(shí)間需與供漿單位確認。在系統設計時(shí)要考慮管道內水煤漿的流動(dòng)，采用循環(huán)回路，避免管道內沉積堵塞。

　　4.7 水煤漿燃燒器的設計要求較高，在選擇燃燒器時(shí)要充分考慮它的使用壽命、燃燒效果和燃燼等因素。

　　4.8 設備應定期清洗和切換運行，包括卸漿泵、過(guò)濾器、供漿泵及其相應的連接管道。

　　4.9 管道閥門(mén)（包括儀表閥）全部采用球閥，增大流通面積。

　　5.結語(yǔ)

　　本文主要探討了水煤漿鍋爐設備相關(guān)知識，指出水煤漿含灰量低，有利于環(huán)境保護。應當指出，目前我國配制水煤漿一般都采用經(jīng)過(guò)洗選的優(yōu)質(zhì)煤，含灰量、含水量均低，燃燒特性較好， 以便能盡快解決油爐燒水煤漿的課題。