鍋爐無煙煤改燒煙煤的燃燒器改造

彭國文

（廣東粵瀧發電有限責任公司廣東羅定 527217）

鍋爐無煙煤改燒煙煤的燃燒器改造

彭國文

（廣東粵瀧發電有限責任公司廣東羅定 527217）

根據羅定電廠鍋爐無煙煤改燒煙煤對燃燒器的要求，詳細討論分析了水平濃淡分離直流燃燒器的濃縮器結構、噴口結構、燃燒器的層距、降NOx技術的改進和運行監測、控制措施等方面的內容，改造完成后，運行情況表明，完全達到改造前的要求。

煙煤；燃燒器；改造

1 設備概述

羅定電廠2×135MW機組鍋爐為東方鍋爐廠設計制造的DG420／13.7-Ⅱ2型鍋爐，為一次中間再熱Π型布置、超高壓自然循環汽包爐，平衡通風、固態排渣、采用管式空氣預熱器、鋼筋混凝土構架(單排柱)。燃燒器為百葉窗水平濃淡直流燃燒器，一次風噴嘴出口形狀為矩形，出口截面已固定，四角布置，切向燃燒；假想切園直徑為Φ500mm～Φ700mm左右。鍋爐原設計煤為Vdaf＝10.6%的貧煤，校核煤種為Vdaf＝8.4%的無煙煤。原設計燒無煙煤時為提高穩燃性能燃燒器區敷設其面積為246m2，厚度60mm的衛燃帶；因無煙煤市場上采購困難，而且燃用無煙煤煤耗相對較高，為降低電廠成本和供電煤耗，2012年公司利用A級檢修的機會，將兩臺鍋爐設計煤種改為Vdaf＝40.66%的山西煙煤，鍋爐改造前后設計煤種資料如表1所示。

2 燃燒器改造要達到的要求

根據煙煤的普遍特性和電廠的需求，燃燒器改造需達到以下幾個方面的要求（1）增強燃燒器對煙煤的適應能力，提高燃燒煙煤的安全性和經濟性；（2）滿足鍋爐最低不投油穩燃負荷≤50%額定負荷要求；（3）防止燃燒器提前著火，防止噴口被燒損；（4）降低NOx排放，排放濃度不超430Nm3；（5）鍋爐不產生嚴重結焦和高溫腐蝕。

3 燒器的改造措施

（1）燃燒器的選擇和布置。根據現場條件，和原來一樣，燃燒器為四角布置、切向燃燒、噴嘴固定、仍采用百頁窗式水平濃淡燃燒器，組織濃淡偏差燃燒，雙切圓布置方式，假想切圓直徑為Φ500mm～Φ700mm左右。燃燒器與角部水冷壁之間采用高強螺栓連接，并隨水冷壁一起膨脹。保留原來每角燃燒器布置的兩層輕油槍，全爐8只輕油槍總出力約為20%BMCR輸入熱量，單只油槍出力約為800kg/h，采用原來燃油和油壓。燃燒器設計參數如表2：

表2 燃燒器設計參數

（2）燃燒器一次風粉濃縮器的結構改進。煙煤比無煙煤的揮發分高，容易著火，必須防止煤粉在一次風管或燃燒器內提前著火和結焦，具體改進方法是a)調整濃縮器的橫截面積，使其在燃燒實際煤種時濃縮器內的速度保持在20m/s左右；在燃燒器內，通過增加濃縮器內葉片間距、減小葉片長度、減小葉片傾角等措施降低燃燒器的濃淡比到燃燒煙煤需要的值；以便使燃燒器噴口濃淡兩側在較小的濃淡風量偏差下實現適當的煤粉濃度比，防止鍋爐的燃燒器燒壞及結焦、降低NOx生成、防止爐膛結焦。b)改進燃燒器內的葉片結構，主要是為了消除葉片后因氣流的繞流作用而形成的回流區，防止煤粉沉積，避免煤粉在燃燒器內提前著火和結焦，另外改進燃燒器內的葉片結構還有減小燃燒器阻力的作用；濃縮器原結構如圖1。改進后的結構如圖2。c）改進濃縮器的耐磨性能。在濃縮器內表面、楔形體表面、檔板的兩面都進行貼防磨陶瓷內襯處理，提高這些易磨損表面的表面硬度。

圖1 原設計燃燒器一次風濃縮器結構

圖2 改進后的結構

(3)燃燒器一次風噴口及周界風風口結構改進。a）噴口內布置縱向鈍體，布置的鈍體能夠有效的提高穩燃能力。b）將周界風偏置（即增大淡側噴口周界風口尺寸、減小濃側周界風口尺寸）使得淡側的周界風起到側二次風的作用，增加淡測一次風剛性，進一步防范水冷壁高溫腐蝕和結渣現象的發生。c)將周界風噴口四周做成翻邊結構，適當延遲周界風與一次風的混合，既保留了原有周界風的優點—保護噴口，預防結焦，及時補氧；又能滿足燃燒實際難燃煤種時穩燃的要求；一次風噴口結構示意圖如圖3。

圖3 一次風噴口結構示意圖

（4）爐膛衛燃帶去除。爐膛內246m2的衛燃帶和衛燃帶所留銷釘一并去除，將原來有銷釘的水冷壁打磨光滑，以防止該部位成為爐膛結焦源。

（5）噴口面積調整。根據煙煤的實際情況調整一、二次風噴口截面面積，使一、二次風速適應新煤質的要求。

（6）燃燒器層間距調整。

最下層一次風噴口標高維持不變，將各層一次風噴口平均距離調整為1375mm左右。適當調整燃燒器各層一、二次風之間的距離，降低燃燒器區域熱負荷，尤其對摻混了結焦性較強的神混煤及印尼煤，以防止和減輕爐膛水冷壁結焦的風險。

（7）全爐膛區域采用分級燃燒技術。為盡量降低NOx的排放，根據現場鍋爐實際空間位置及現場條件，在主燃燒器最上層煤粉燃燒器上方標高21950mm、22650mm位置增加布置兩層燃盡風OFA噴口，從而使爐內燃燒布置大格局形成3個區域：初始燃燒區、還原區和燃盡區，從而在下部缺氧燃燒控制NOx排放，上部富氧燃燒控制飛灰含碳量，在降低NOx排放的同時，可有利于抬高火焰中心位置提高過、再熱汽溫；低NOx燃燒技術示意見圖1。

（8）熱工溫度測點加裝。

由于燃用煙煤可能會導致燃燒器噴口處提前著火，為加強監視和控制，在噴口上外壁即上部周界風的下內壁距離出口30cm的位置加裝了燃燒器的溫度測點，在燃燒器一次風濃縮器前約1m的一次風管內加裝一次風風粉混合溫度測點。

圖1 鍋爐分級高效低NOx燃燒技術示意

4 運行控制措施

鍋爐的燃燒器按上述改造措施利用大修機會實施完成投入運行后，發現當混燒揮發分較高的煤種（如印尼煤）時，燃燒器噴口存在提前著火現象，經過試驗，采取以下如下措施后，順利解決了此問題。

（1）正常運行應維持一次風壓在3000～3500Pa左右運行，原則上保證一次風速在25～28m/s的正常范圍內運行，防止燒壞噴口及防止一次風管堵塞。

（2）控制一次風粉混合溫度不超160℃，相應的熱風溫度約220～250℃；在滿足風粉混合溫度的前提下，盡量提高熱風溫度，以盡量降低排煙溫度，提高鍋爐熱效率。

（3）正常運行中要保證周介風全開狀態，以保證噴口有適當的周界風冷卻。

（4）控制燃燒器溫度不超400℃，如運行中發現燃燒器溫度升高及著火現象，立即減小落粉量，必要時，停止對應給粉機運行，保留一次風量對該一次風管子進行吹掃冷卻，直到燃燒器溫度降下來和提前著火現象消失，再投入該給粉機運行。

5 改造實施的效果

羅定電廠兩臺鍋爐自2012年5月利用大修機會全面完成上述改造措施，和實施上述運行控制措施至今，已運行近一年，效果良好，完全達到改造前的預期效果。

[1]柳成亮，防止鍋爐結焦及其水平濃淡燃燒器改造[J]．熱力發電，2005年，第12期：63-65

[2]陳紅，趙寶林，水平濃淡燃燒器穩燃技術在41 0t／h鍋爐中的應用[J]．云南電力技術，2007年，第 3 期：33-35

[3]溫智勇，宋景慧，鍋爐燃燒調整對氮氧化物排放的影響[J]《．廣東電力》2004年 第4期 25-28作者簡介：彭國文（1978.11.—），廣東羅定人，本科，工學學士，熱動工程師。