淺談燃燒系統改造的效果

郭勇劍

河北大唐國際張家口熱電有限責任公司 河北張家口 075000

1 燃燒系統改造背景

張家口熱電公司一期2×300MW機組，鍋爐為哈鍋1025t亞臨界參數、一次中間再熱、自然循環汽包爐。鍋爐采用四角布置的切向擺動式燃燒器，燃燒出口射流中心線和水冷壁中心線的夾角分別為 42°和48°。主燃燒器上方設置SOFA燃燒器，SOFA風室為反切形式。水平濃淡煤粉燃燒器將一次風氣流分離成濃淡兩部分；兩部分之間用垂直隔板分開，燃燒器出口處設有帶波紋形的穩燃鈍體。角燃燒器的12個空氣噴嘴，除SOFA風室的3個噴嘴手動驅動外，其余噴嘴均由擺動氣缸驅動作整體上下擺動，并且爐膛四角的四只燃燒器按協調控制系統給定的控制信號做同步上下擺動，擺動氣缸通過外部連桿機構、曲拐式擺動機構，內部連桿和水平連桿驅動空氣噴嘴繞固定于燃燒器風箱前端連接角鋼上的軸承座做上下30°的擺動[1]。

2012年，對1號鍋爐進行了低氮燃燒器技術改造。經過一段時間的運行，停爐后內部檢查發現燃燒器濃側噴嘴部分區域出現磨損，經檢測，改造后燃燒器與哈鍋原燃燒器所用材質基本相近。之所以出現相對更嚴重的磨損，主要是因為新百葉窗煤粉燃燒器整體著火提前，利于控制NOX形成，但同時也使得火焰更靠近燃燒器噴嘴，造成燃燒器噴嘴的工作溫度升高，耐磨性下降，煤粉沖刷壁面造成磨損，靠近噴口側燃燒器筒體開裂等嚴重缺陷，甚至發生延局部裂紋向外吹火現象，燃燒器外部布置了燃油系統，存在嚴重的安全隱患。

繼上次改造之后，1號鍋爐燃燒器已運行七年。部分燃燒器噴口擺動連桿已損壞，造成燃燒器擺角不一致。導致燃燒火焰不好控制，不利于控制NOx的生成。NOx生成量大，脫硝系統噴氨量增大，加速了空預器的污堵速度。直接威脅機組安全穩定運行。

2 燃燒系統改造方案

2.1 基本情況

燃燒器為擺動式，四角布置，切向燃燒方式，共有五層（20臺）煤粉燃燒器。最下層煤粉燃燒器配有微油燃燒器，供鍋爐點火使用。小油槍為機械霧化式，斜插入煤粉燃燒器中。

2.2 改造過程

（1）更換爐膛四角上四層共16臺燃燒器噴口及拉桿等附件。提高燃燒器噴口材質，尤其提高Ni含量。從根本上提高耐磨損和耐熱性能，同時解決燃燒器筒體組件存在裂紋的情況，提高燃燒器噴口的運行壽命。

（2）更換四臺微油燃燒器，包含燃燒器本體及噴口、輸粉管第一彎頭、小油槍及擺動連桿等附件。小油槍由斜插入式改為從煤粉燃燒器正后方插入，使得小油槍火焰能直噴進爐膛，在鍋爐點火時，小油槍的點火能量更高。最下層煤粉燃燒器內部改為雙層圓筒式，最內層燃燒介質為柴油，第二層燃燒介質為煤粉，第三層為煤粉燃燒器周界風。

3 改造后效果分析

3.1 燃燒器噴口擺角

通過更換燃燒器噴口連桿，重新調整燃燒器噴口擺動角度，保證各燃燒器擺動動作一致。有利于調整爐膛火焰，控制火焰中心位置。使爐膛火焰完全實現可控，對過熱汽溫和NOx生成量的控制有很大幫助。重新校對調整后的燃燒器噴口擺動一致，也可以保證爐膛內火焰的四角切圓燃燒方式，可以使得進入爐膛內的煤粉充分燃燒，降低鍋爐飛灰含量，提高鍋爐燃燒效率。

3.2 微油燃燒器

改造前的微油燃燒器為斜插入式，小油槍從燃燒器側壁位置斜向插入燃燒器中，導致小油槍火焰不能沿著燃燒器徑直噴入爐膛，而是會對燃燒器側壁造成沖擊，造成燃燒器側壁存在燒壞變形等情況。同時也導致小油槍本身出力降低，鍋爐點火初期的能量降低。改造后的小油槍從A層燃燒器輸粉管正后方徑直插入燃燒器中，這樣的方式既緩解了小油槍火焰對燃燒器側壁的沖擊，提高了燃燒器的使用壽命，又能保證小油槍火焰可以直噴入爐膛內，提高了鍋爐點火初期的能量[2]。

3.3A層煤粉燃燒器

本次將A層煤粉燃燒器改造為雙層圓筒式，最內層燃燒介質為柴油，第二層燃燒介質為煤粉，第三層為煤粉燃燒器周界風。柴油在最內層燃燒，當一次風攜帶煤粉從燃燒器進入爐膛時，小油槍火焰為煤粉提供了較高的燃燒能量，使得煤粉能夠更充分的燃燒，降低了飛灰的產生。而最外層的周界風在為煤粉燃燒提供氧氣的同時，也對燃燒器外壁起到了冷卻的作用，保證燃燒器外壁不會因為高溫導致變形。改造前，燃燒器噴嘴的工作溫度升高，耐磨性下降，煤粉沖刷壁面造成磨損，靠近噴口側燃燒器筒體開裂等嚴重缺陷，甚至發生延局部裂紋向外吹火現象。改造之后，提高了燃燒器噴口的材質等級，提高了耐磨性與耐高溫性，延長了燃燒器噴口的使用壽命。

4 結語

本次改造提高了燃燒器噴口的耐磨性和耐熱性，延長了燃燒器的噴口的使用壽命。通過對燃燒器擺動連桿的重新調整校對，使得爐膛內火焰實現有效的控制，從而可以控制過熱氣溫和NOx的生成量。通過對微油燃燒器的改造，改變了小油槍火焰的噴射角度，緩解了小油槍火焰對A層燃燒器側壁的損傷，改善了之前燃燒器靠近噴口側燃燒器筒體發生延局部裂紋向外吹火情況，保證設備安全穩定運行[3]。通過對A層煤粉燃燒器的改造，新型式燃燒器改造為雙層圓筒式，最內層燃燒介質為柴油，第二層燃燒介質為煤粉，第三層為煤粉燃燒器周界風。柴油在最內層燃燒，當一次風攜帶煤粉從燃燒器進入爐膛時，小油槍火焰為煤粉提供了較高的燃燒能量，使得煤粉能夠更充分的燃燒，降低了飛灰的產生。