某600MW前后墻對沖旋流燃煤鍋爐低負荷穩燃措施

張濤

摘 要：某電廠600MW機組鍋爐采用亞臨界、自然循環、前后墻對沖燃燒方式，6層燃燒器、前后墻各3層，由下到上為前墻C、D、E，后墻為A、B、F。其中A、D為微油燃燒器。自投產以來，存在低負荷燃燒惡化，個別火檢消失，爐膛負壓和汽包水位波動大。本文從制粉系統和燃燒器的結構著手進行分析，提出低負荷穩燃解決措施，通過技術改造，提高了低負荷鍋爐燃燒穩定性和安全性。

關鍵詞：前后墻對沖；旋流燃燒器；低負荷穩燃；燃燒惡化

中圖分類號：TM621.2 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）21-0131-02

某電廠600MW機組鍋爐采用前后墻對沖燃燒系統布置方式，并經由國外知名設計公司（三井）以及由東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司（隸屬于我國前三的動力集團，也是國家骨干企業集團公司）制造的30個HJFASB低U0X軸向旋流式煤粉燃燒器，并且為了保障鍋爐的穩定運行而將這些HJFASB燃燒器通過平均分層、每次安裝五只HJFASB燃燒器的方式置于鍋爐房的前墻、后墻水冷壁位置。因為燃燒鍋爐和前后墻對沖而且距離較近，不但能夠有效地加強鍋爐內部的煙氣摻混，還能夠間接地強化鍋爐爐膛內的氣流充滿度，對于控制爐膛熱負荷、減少爐膛出口煙氣溫度具有良好的效果。單個旋流燃燒器具有獨立燃燒的能力，與四角切圓燃燒鍋爐的四角燃燒器相互支撐方式不同。但是因為旋流燃燒器對于使用環境以及使用成本具有比較高的要求，如果只是采用單個燃燒器的方式進行作業會引起燃燒器的熱流量不穩定，那么會就引起鍋爐內熱負荷發生異常造成其他燃燒器負荷過大而著火。文中對于該電廠600MW機組鍋爐的低負荷穩燃特性差的影響因素進行分析，提出解決措施并進行技術改造。

1 鍋爐及燃燒器概況

1.1 鍋爐概況

某電廠有600MW的機組在07年九月初投產至今有11年整，該鍋爐是由東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司（隸屬于我國前三的動力集團，也是國家骨干企業集團公司）設計并生產的。該鍋爐在設計中運用了先進的亞臨界和自然循環技術，并結合了前后墻對沖燃燒、一次中間再熱、單爐膛、平衡通風、尾部雙煙道以及全鋼構架的汽包爐等流程，為了解決熱汽溫則運用了耐高溫的煙氣擋板來對其進行調節，并把空預器安裝在鍋爐的主體中使整體功能變得更加完善。

1.2 燃燒器概況

該電廠的鍋爐燃燒器在布置的過程中已經將燃燒器之間的影響納入了考慮范圍：因為燃燒器在正常運行的過程中風噴口中心線層的距離是6230mm，而處在同一層次之間的燃燒器距離為4123mm；上一次風噴口中心線距屏底距離為22130mm，下一次風噴口中心線距冷灰斗拐點距離為3100mm；處于鍋爐最外側位置的燃燒器和側墻的距離為3090mm，通過這種設計與安裝的方式可以有效地減少側墻結渣和墻體出現高溫腐蝕的問題。在燃燒器的上方安裝了10個燃盡風調風器，并且設計人員把這10只燃盡風風口分別布置在鍋爐房前后墻每面墻各安裝一排，每排五個調風器。燃盡風中心線距最上層燃燒器一次風噴口中心線距離為5230mm。將磨煤機和處于相同層次的五臺燃燒器進行聯接，并將燃燒器的投、停和磨煤機的投、停進行同步設置，這樣能夠使得25只燃燒器投運達到滿負荷的目的。值得注意的是，該鍋爐使用的制粉系統是中速直吹式系統，使用的磨煤機型號是CAM213G的中速磨煤機共6臺，其中一臺為備用機，磨煤機的煤粉細度為R90=16%。

2 存在的問題

在鍋爐負荷低于50%BMCR時，存在部分燃燒器火檢弱或丟失、爐膛負壓波動大、汽包水位波動大、爐內燃燒不穩定、受熱面超溫的情況，嚴重影響機組安全穩定運行。

3 問題分析

3.1 一次風濃淡分離效果差、一次風率高

6層燃燒器中，A、D層對應的燃燒器為微油點火燃燒器，由于沒有安裝煤粉分離設備，導致點火初期主要是依靠低風速以及微油槍的來保障燃燒的穩定性。鍋爐低負荷運行時，一般投運A、B、C、D層，運行的磨煤機較多，一次風率偏高，二次風強度弱，燃燒流場變差。同時A、D層缺少濃淡分離，燃燒器的著火穩定性變差。燃燒器結構如圖1。

3.2 二次風出口角度大

在原設計中的內二次風、外二次風（三次風）使用的是45°大擴展角，導致燃燒器的內、外二次風無法進行區分，造成燃燒器正常著火無法實現；同時由于在低負荷時，投運的燃燒器層數多，每層的二次風減少很多，二次風強度減弱，燃燒器的旋流特性變差，卷吸的熱煙氣變少，對燃燒器出口的煤粉加熱能力減弱，導致燃燒穩定性變差。

3.3 煤粉細度偏高

在燃燒實際煤種時，每臺磨煤機出口的煤粉細度R90為20-25%，同時5根粉管的煤粉細度和煤粉流量偏差也較大。

3.4 一次風粉管風速和煤粉濃度不均

由于燃燒器彎頭的分離作用，造成實際形成了上濃下淡的形式，下部一次風噴口流速偏低，上部一次風速偏高，造成下部噴口易積粉、積碳、燒噴口，上部噴口易磨損。

4 改造措施

（1）對燃燒器進行改造：將原燃燒器的一次風噴口進行整體改造，采用“城垛型”一次風煤粉穩燃噴口（如圖2），不但能夠確保煤粉氣流的強著火、穩定燃燒性能，還能夠強化初期著火。

將原燃燒器的內二次風噴嘴其外側擴展角由45°更改為0°，其內側為城垛型穩燃噴嘴，同時將原60°的旋轉角度改為10～15°的弱旋轉角度，降低內二次風的旋轉動量，減少內二次風的分離外擴的動量，如圖3。

旋流外二次風噴嘴的擴口角度由45°變更為35°，有利于在煤粉燃燒的后期外二次風能進入燃燒中心，還能夠實現煤粉氣流燃燒后期的充分燃燒并達到穩燃及強化燃燒效果。

經過模擬測試新型燃燒器的運行狀態之后可以確定，新型燃燒器能夠順利進行半開式并保障“中心回流、外濃內淡”的“風包粉”能夠正常、流暢地運行，并達到燃燒穩定性及調節火焰距離的效果。

（2）對原燃燒器一次風粉管進行改造：針對彎頭的分離作用，造成了一次風出口的風速和煤粉濃度不均，將一次風噴管進行優化，增加文丘里裝置，使一次風出口的風速和煤粉濃度的均勻性等到保證，提高煤粉這活的穩定性和降低一次風噴口和噴管的磨損。

（3）進行一次風調平試驗：對機組進行一次風調平試驗，解決各燃燒器噴口一次風風速偏差過大造成的燃燒推遲、燃燒不穩定。

（4）制粉系統優化改造：將磨煤機分離器進行改造之后再把出現磨損的噴嘴環、輥套等配件及時更換，以確保每個粉管中的煤粉均勻性與煤粉細度，使風煤比滿足設計要求。

5 改造效果

將鍋爐按照上述方式進行優化與改進之后顯著地提高了鍋爐的燃燒穩定性，而且鍋爐最低不投油穩燃負荷可以達到40%BMCR以內。同時爐膛負壓、汽包水位非常平穩。燃燒器的投運層可以自由組合，磨煤機的起停靈活性大大提高。

參考文獻

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