1.水煤漿鍋爐預(yù)燃室

　　當(dāng)水煤漿進入爐腔燃燒前，先在一個容積比較小的燃燒室內(nèi)被點燃，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)點如下：由于預(yù)燃室是根據(jù)燃燒空氣動力學(xué)穩(wěn)燃原理設(shè)計的，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)條件下起動和穩(wěn)定燃燒�？珊喕�設(shè)備和起動工作量，節(jié)省大量點火用油；當(dāng)鍋爐改裝為燃用水煤漿時，爐膛改造工作量小。

　　在眾多預(yù)燃室中，偏置射流預(yù)燃室有其獨特的優(yōu)點。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)更強大。形成一個穩(wěn)定的高溫?zé)嵩矗�點燃煤漿顆粒。使之穩(wěn)定并強化燃燒．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到。

　　熱態(tài)試驗表明，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，對油爐改造是一個突出的優(yōu)點，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。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小時以上。閥門過濾器易堵塞也是個問題，這就需要有制訂切實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�，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，成為水煤漿著火的關(guān)鍵。同時，合理的配風(fēng)是加強燃燒室內(nèi)湍動度，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，同時合理的配風(fēng)還將增加燃燒經(jīng)濟性。

　　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程，而且在強旋流的內(nèi)部形成一個回流區(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�部，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組織良好的空氣動力場，使煤漿氣流能夠及時著火。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(yīng)性和負荷的調(diào)節(jié)性。風(fēng)速和風(fēng)量能夠根據(jù)負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葉輪式。

　　其特點是一、二次風(fēng)分別進風(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。試驗表明水煤漿著火穩(wěn)定，無脫火現(xiàn)象，燃燒效率可達98％。

　　應(yīng)用于60t/h鍋爐的油一水煤漿兩用旋流燃燒器。其特點是分中心風(fēng)、一次風(fēng)、二次風(fēng)分別進風(fēng)，便于在試驗中加以調(diào)整，尋找最佳的結(jié)構(gòu)和運行參數(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、二次風(fēng)可分級送風(fēng)，爐出口速度場及溫度場偏差小等特點，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)計的35t/h水煤漿專用鍋護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，燃燒水煤漿時停用第六層油燃燒器，燃油時投用第四、五、六層燃燒器。鍋爐進行單角燃燒水煤漿的試驗。試驗表明：該燃燒器的改造設(shè)計能滿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

　�、倏梢员盟�、裝卸、用罐貯存；流量可通過閥門控制：鍋爐房爐前燃料系統(tǒng)設(shè)備和燃油機組十分相似。②可以像油一樣霧化后燃燒，易著火，燃燒穩(wěn)定。保留了煤粉的燃燒特性。啟動時間短，負荷變動適應(yīng)性強（可在40％負荷穩(wěn)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)下輸送不會爆炸、自燃，降低了貯存運輸?shù)姆阑鹨�求。④沒有煤炭在貯運過程中的物料損失（約3％），鍋爐現(xiàn)場沒有龐大且粉塵飛揚的煤場、輸煤、制粉及干燥系統(tǒng)。環(huán)境衛(wèi)生、噪音與燃油機組相似。⑤爐后除塵除渣設(shè)備及灰場容量比燃煤機組要小許多�；覉鋈萘績H為燃煤機組的1/4.灰場揚塵對大氣造成的二次污染較小。⑥爐內(nèi)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(nèi)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題。⑧由于燃用水煤漿機組燃料系統(tǒng)類似于燃油機組，運行管理、維護檢修簡單，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(shè)受熱面，但水煤漿正常燃燒后，又會因溫度太高而結(jié)焦，為了解決此矛盾，可在蓄熱室兩側(cè)墻增加冷卻風(fēng)管，并有風(fēng)門調(diào)節(jié)。根據(jù)蓄熱室的溫度情況增加或減少風(fēng)量，來調(diào)節(jié)蓄熱室兩側(cè)墻溫度避免結(jié)焦，同時，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(jié)束之前過早和過量地與水煤漿混合會延長蒸發(fā)階段的過程。可以認(rèn)為，水煤漿蒸發(fā)階段不需要一次風(fēng)，一次風(fēng)應(yīng)盡可能在水分蒸發(fā)階段基本結(jié)束之時逐漸和水煤漿混合。

　　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，其燃燒過程本質(zhì)上屬于煤粉燃燒。但比同類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(jié)團后顆粒增大，使燃燒過程延長。此外，粗大的漿團容易分離掉入爐底，使?fàn)t渣含炭量加大。所以，根據(jù)煤漿的特點，將二次風(fēng)分作底部風(fēng)、上部風(fēng)、中間風(fēng)、側(cè)邊風(fēng)等有選擇地送入爐內(nèi)是很有必要的。

　　4.4 水煤漿燃燒系統(tǒng)的應(yīng)用涉及到水煤漿來源、廠區(qū)儲存、水煤漿燃燒負荷設(shè)計、燃燒器及輔機參數(shù)的選擇等逐個環(huán)節(jié)，需要認(rèn)真分析、設(shè)計，應(yīng)對補充燃燒水煤漿原有的排煙設(shè)備等進行核算。

　　4.5 對水煤漿的出廠價格、運輸價格和增加的發(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(shè)備穩(wěn)定運行要求較高的電廠，水煤漿質(zhì)量的選擇至關(guān)重要。

　　4.6 水煤漿應(yīng)定期攪拌，攪拌的周期和時間需與供漿單位確認(rèn)。在系統(tǒng)設(shè)計時要考慮管道內(nèi)水煤漿的流動，采用循環(huán)回路，避免管道內(nèi)沉積堵塞。

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

　　4.8 設(shè)備應(yīng)定期清洗和切換運行，包括卸漿泵、過濾器、供漿泵及其相應(yīng)的連接管道。

　　4.9 管道閥門（包括儀表閥）全部采用球閥，增大流通面積。

　　5.結(jié)語

　　本文主要探討了水煤漿鍋爐設(shè)備相關(guān)知識，指出水煤漿含灰量低，有利于環(huán)境保護。應(yīng)當(dāng)指出，目前我國配制水煤漿一般都采用經(jīng)過洗選的優(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。