630MW燃煤機組鍋爐燃燒器擺動機構改造

（大唐淮南洛河發電廠，安徽 淮南 232008）

一、概述

燃燒方式采用從美國阿爾斯通能源公司引進的擺動式四角切圓燃燒技術。本爐煤粉燃燒器為四角布置、切向燃燒、擺動式燃燒器。每組燃燒器沿高度方向分為A、B、C、D、E、F六個煤粉噴燃層。每臺磨煤機的出口由六根煤粉管接至爐膛四角的同一層煤粉噴嘴，鍋爐MCR和ECR負荷時均投五層，另一層備用。煤粉細度按照200目通過75%。如圖

圖1

圖2

圖3

燃燒器采用低NOx同軸燃燒系統（LNCFS）。通過分析煤粉燃燒時NOx的生成機理，低NOx煤粉燃燒系統設計的主要任務是減少揮發分氮轉化成NOx，其主要方法是建立早期著火和使用控制氧量的燃料/空氣分段燃燒技術。LNCFS的主要組件為：

1.緊湊燃盡風（CCOFA）；

2.可水平擺動的分離燃盡風（SOFA）；

3.預置水平偏角的輔助風噴嘴（CFS）；

4.寬調節比（WR）煤粉噴嘴。

主風箱設有6層寬調比煤粉噴嘴，在煤粉噴嘴四周布置有周界風。在每相鄰2層煤粉噴嘴之間布置有1層輔助風噴嘴，其中包括上下2只偏置的CFS噴嘴，一只直吹式噴嘴。在主風箱上部有SOFA燃燒器，包括5層可水平擺動的分離燃盡風（SOFA）。

連同煤粉噴嘴的周界風，每個角主燃燒器和SOFA燃燒器各有二次風擋板25組，均由電動執行器單獨操作。為滿足鍋爐氣溫調節的需要，主燃燒器噴嘴采用擺動結構，由內外連桿組成一個擺動系統，由一臺電動執行器集中帶動作上下擺動SOFA燃燒器同樣有一臺電動執行器集中帶動作上下擺動。

在燃燒器二次風室中配制了三層共12支油槍，采用簡單機械霧化方式，熱油容量按20%MCR負荷設計。

燃燒器沿高度方向分為A、B、C、D、F六個燃燒層。二次風的風口與六個煤粉噴燃層呈均勻配風方式間隔布置，頂部設有獨立的二次風口。每組燃燒器風箱中還有三層輕油槍，分別布置在AA、BC、DE層之間。每根輕油槍的側面還配有一個輕油點火器。燃燒器的調整是通過煤粉噴嘴有上下擺動來完成的。擺動的控制是通過設置在四個角的驅動裝置來帶動每個角風箱中的連桿和曲柄來實現的。其中煤粉噴嘴上下擺動的角度為±20°，二次風噴嘴上下擺動的角度為正負30°。

1.燃料

點火及助燃用油采用0號輕柴油，油質的特性數據見下表：

項 目 單 位 平 均 值粘度 Cst 3.0～8.0(20℃時)含硫量S % ≤0.2酸度 mgKOS/100ml ＜10低位發熱量 kJ/kg 41800水份 % 痕跡閉口閃點 ≥55凝固點 ℃ ≤0機械雜質 無灰份 % ≤0.02

2.設計參數

燃燒器設計參數如下：（MCR工況，設計煤種）

二、燃燒器擺動故障分析

1.擺動燃燒器對鍋爐安全性的影響

鍋爐擺動燃燒器的實際在長期使用情況下有時不能滿足機組運行，主要表現在擺動燃燒器擺動困難，執行機構卡澀，燃燒器的四個角不能同步擺動，再熱蒸汽溫度不能通過燃燒器擺動調節，正常運行時，當某一個擺角的擺動連接出現故障，安全銷斷開，帶彈簧的鎖定銷就會松開，保持擺動角度在故障時的位置上，而其它噴嘴仍在執行自動調節，使得各噴嘴間擺角不一致，影響到整個爐膛的正常燃燒，嚴重時將導致鍋爐結焦，威脅鍋爐的安全運行。

2.大#6機組燃燒器尚存在的故障分析：

2.1 2008年3月6日，運行人員在運行調整時發現#6爐#4角燃燒器擺動機構卡澀無法擺動，發送缺陷至檢修。

2.2 2008年4月8日，運行人員在運行調整時發現#6爐燃燒器擺角擺動時四個角出現不同步，嚴重影響到機組穩定運行，隨即運行人員未再使用擺動機構進行調整。

2.3 從設備檢查情況來看，由于擺動機構無法擺動，導致部分連桿已彎曲變形，且四角擺動角的角度也不在同一角度，同一角的各層火咀也存在角度偏差。

2.4 2009年#6機組小修時，檢修人員根據上述缺陷對燃燒器擺動機構存在的卡澀無法擺動的情況進行檢查，檢修人員將燃燒器擺角其中一組擺動軸解體進行檢查，現在擺動軸內石墨套受熱硬化后導致擺動軸無法擺動。

2.5 小修時檢查發現E、F層一次風噴咀過燒、變形嚴重，導致噴咀與噴管間存在卡澀，進而引起擺動角無法擺動。

三、燃燒器擺動機構的改造

針對#6爐燃燒器擺動機械無法擺動的現狀以及產生的原因，在大修中，對燃燒器擺角實施了具體的處理，使燃燒器擺角得以恢復。

1.燃燒器擺角擺動軸套改造。

這次燃燒器擺動無法恢復的主要原因就是由于燃燒器擺動軸內軸套造成的，由于原來擺動軸軸套采用的是石墨軸套，石墨軸套在受到高溫的作用下而硬化，這樣擺動軸與石墨套之間的摩擦力增大。尤其是主煤粉燃燒器擺動機構每一臺執行器要帶動25組這樣的燃燒器擺動，燃燒器驅動力矩無法克服石墨套帶來的巨大摩擦阻力，因此擺動機構無法擺動，有時會造成四角的擺動角度不一致，造成燃燒不穩的情況，嚴重時甚至造成連桿彎曲，保險銷切斷的重大缺陷。通過現場調查、試驗、分析，在#6機組大修中對燃燒器擺動軸的改造，通過降低軸套與軸之間的摩擦阻力的方法，來實現擺角的正常擺動。主要采取的措施是將原來的石墨套改造為銅套，這樣擺動軸套內摩擦力阻力大大降低，擺動執行機構執行器能夠克服摩擦阻力，帶動擺角自由擺動。

圖一 燃燒器擺動機構軸實圖

圖二 燃燒器擺動軸改造前后示意圖

2.對燒損的部分燃燒器進行更換。

在#6機組大修中檢查發現E、F層煤粉燃燒器燒損尤其嚴重，部分一次風燃燒器噴口出現燒損、變形嚴重，造成噴口與噴管之間間隙變小，甚至卡澀，最終導致噴咀無法擺動。由于E、F層燃燒器擺角與其它層燃燒器擺角處于同一趨動機構，因而，其它燃燒器噴口也無法擺動。本次#6機組大修，對燒損的燃燒器進行了更換，從而消除這一缺陷。

3.調整燃燒器擺角

上述措施全部實施以后，開始對燃燒器擺角進行調整，校對。將主煤粉燃燒器的擺角設置為-20°～+20°。由于分離燃燼風擺角原設置角度為-25°～+25°，本次大修未改變其設置角度，仍然保持-25°～+25°。

四、效果分析

通過對燃燒器擺角恢復的措施實施后，現#6爐燃燒器擺角已能夠恢復正常，在運行調節過程中，在低負荷運行時，對再熱器汽溫有3～5℃的提高，在投用燃料不變的情況下，使機組運行的經濟性得到一定的提升。

五、結論

通過將#6爐燃燒器擺角進行恢復后，主要產生以下效果：

1.燃燒器擺角的有效利用，對防止鍋爐結焦、調節再熱汽溫度、降低減溫水量，特別是減少再熱蒸汽減溫水起較大作用，從而大大提高機組熱力循環熱效率。

2.燃燒器擺角對鍋爐受熱面金屬溫度影響很大，鍋爐受熱面的金屬溫度偏高，可通過上下擺動燃燒器來改變鍋爐火焰中心高度，進而改變爐膛出口煙溫和鍋爐受熱面的吸熱分配比例，達到調節鍋爐蒸汽溫度目的，從而有效防止鍋爐管壁超溫，保證鍋爐安全運行。

3.燃燒器擺角對鍋爐效率和經濟性均有一定影響，從燃燒器運行調整來說，首先要保證鍋爐受熱面不超溫，其次是保證機組經濟運行，包括機組初參數調整和減溫水用量，最終達到優化鍋爐效率。

4.改善E層及F層一次風噴口的冷卻，防止E層及F層一次風噴口溫度過高，而產生的變形、過燒等問題。