鍋爐風道燃燒器助燃風源技術改造

王靜 趙明

摘要：直吹式制粉系統在機組啟動初期容易出現風道燃燒器助燃風速波動大、火焰倒灌、燒壞高壓風機出口膨脹節等問題，通過改造助燃風源、優化制粉運行方式等一系列綜合治理措施，保證了風道燃燒器安全可靠運行，還節約了啟動用油，提高了機組運行的安全性和經濟性。

關鍵詞：直吹式制粉系統;風道燃燒器;助燃風源改造

1. 風道燃燒器介紹

某公司 2×660MW 燃煤供熱機組工程采用東方鍋爐股份有限公司生產的 DG2004.6/29.3-Ⅱ13 型高效超超臨界參數變壓運行直流爐，2019年投入商業運營。設計正壓直吹式制粉系統。鍋爐冷態啟動初期，爐膛內燃料量少、燃燒弱，爐膛溫度低，煙氣溫度和煙氣量較低，空預器出口熱一次風溫度不能滿足投制粉系統溫度，為了加快啟動速度，在空預器熱一次風出口至熱一次風母管管道裝設風道燃燒器，冷態啟動初期用于加熱一次風，滿足制粉系統啟動條件。隨著機組負荷上升，空預器出口溫度達到160℃時可退出風道燃燒器。

風道燃燒器內布置一支小油槍，油源取自爐前燃油系統;油槍點火需要的助燃風由自備高壓風機提供，同時引一次風機出口冷一次風為油燃燒器停運時提供吹掃風;油槍吹掃采用雜用壓縮空氣吹掃。

2. 風道燃燒器運行中存在的問題

自機組投運以來，風道燃燒器多次出現火焰倒灌的問題，導致風道燃燒器被迫退出，造成磨煤機無法投入。因此必須投入其他點火油槍，造成啟動用油增加，延長機組啟動時間。

3. 原因分析

綜合分析，導致風道燃燒器助燃風速波動、火焰倒灌甚至燒壞高壓風機出口連接膨脹節的原因主要有：

1）一次風壓和高壓風機出口風壓不匹配，是造成風道燃燒器助燃風速波動、火焰倒灌的主要原因。

風道燃燒器運行中，著火穩定的條件要求點火時助燃風速度在10m/s左右，正常運行中助燃風速度在20m/s以下，由于助燃風風速較低，對一次風壓的變化極其敏感，一次風壓波動幅度稍微增大，都會導致一次風壓和高壓風機出口風壓的平衡被打破，導致火焰倒灌，反流到高壓風機出口，燒毀高壓風機出口連接膨脹節。

火焰倒灌造成的危害，燒壞高壓風機出口膨脹外，還可能燒壞風道燃燒器、火檢探頭等使風道燃燒器無法正常投入，導致機組無法正常啟動等問題，嚴重時還可能燒壞管道甚至高壓風機，并且燙傷附近的人員，造成人身傷害和財產損失。

2）啟動初期，調整一次風機動葉時，一次風壓波動大。

冷態啟動初期，制粉運行數量較少、一次風量較低，進行一次風調整時（如啟停制粉、燃燒調整時）一次風壓波動幅度較大;而啟動初期一次風量較小，一次風機機動葉調整器調節特性較差，無法投入動葉自動保持一次風壓穩定，只能手動調整，加劇了一次風壓的波動。

3）制粉系統斷煤或者其他故障，造成熱風門關閉過快，一次風壓快速上升。

冷態啟動過程中，磨煤機啟動初期下煤不穩定，斷煤時，磨煤機出口溫度升高，為防止超溫，熱風門快速關閉，造成一次風壓迅速上升。

4）高壓風機變頻器無法投入自動，自動保持助燃風速穩定。

5）保護邏輯不完善。

風道燃燒器保護條件中只有壁溫高自動退出，無助燃風速低自動退出，導致火焰倒灌時油槍仍然運行，燒損膨脹節，直至壁溫超溫保護動作才會自動退出。

4. 技術改造方案

針對高壓風機出現的問題及具體原因，制定對應的技術改造方案：

a）為解決一次風壓和高壓風機出口風壓不匹配的問題，在密封風母管上引一路管道至風道燃燒器助燃風管道，為風道燃燒器提供助燃風。密封風機進口風源取至冷一次風母管，一次風壓波動時密封風母管壓力也會跟隨著同步波動，且密封風壓永遠大于一次風壓，根據這一特性，選擇密封風作為風道燃燒器的助燃風，在一次風壓波動時不會打破助燃風壓和一次風壓的平衡，從根本上避免了火焰倒灌的發生;另外還能減少風道燃燒器助燃風速波動幅度，提高風道燃燒器著火的穩定性。

b）對該方案做了可行性分析：

密封風機出口和高壓風機出口參數對照表

由上表可見，密封風機出口參數完全能滿足風道燃燒器助燃風要求。

由于啟動初期，制粉系統運行數量較少，所以密封風機的出力也小，而風道燃燒器所需要的助燃風量也小，一臺密封風機完全能夠滿足制粉系統密封和風道燃燒器助燃風要求，等到后期負荷增加、制粉系統運行數量增加后，一臺密封風機出力不夠時，空預器出口熱一次風溫度也基本到了可以滿足制粉運行要求的溫度，此時可以退出風道燃燒器，否則可啟動兩臺密封風機并列運行，不會影響到后期制粉系統的運行。

5. 改造前后效果對比

利用機組停機的機會，根據技術改造方案對風道燃燒器進行了技術改造，效果比較：

1）改造后風道燃燒器投入期間，沒有出現過助燃風速降至0米/秒，高壓風機出口膨脹節著火的現象。

2）對改造前和改造后，風道燃燒器運行期間的一次風壓和助燃風速變化趨勢進行了統計和分析，改造后一次風壓小幅度波動時助燃風速基本不波動，一次風壓大幅度波動時助燃風速的波動幅度較小。改造后的助燃風速不僅在一次風壓大幅度波動時波動幅度明顯減少，而且在正常運行期間助燃風速也更加穩定。

3）改造后油槍投入數量大幅度減少，風道然說起穩定投入運行時僅需要投入用油量很小的A層微油油槍即可，避免了投入其它層大油槍，節約了的燃油，每次啟動可節約啟動用油12噸。

4）改造后，制粉系統和燃燒穩定，使得機組啟動更加快速，基本達到甚至超越預期效果。

5）改造后風道燃燒器運行期間的密封風機電流進行了對比，發現密封風機電流基本無明顯增加，而高壓風機則不需要啟動，因此機組經濟性和可靠性也得以提高。

6. 結語

通過此次對風道燃燒器助燃風管道的技術改造，解決了機組投產以來經常發生的高壓風機出口膨脹節著火的問題，保證了設備的安全運行，避免因此而導致的機組無法正常啟動、財產損失等問題;同時還提高了風道燃燒器運行期間的著火穩定性，減少了啟動用油和啟動時間，提高了機組的經濟性，達到預期。

參考文獻：

[1]《 TSG-G0001-2012-鍋爐安全技術監察規程》

[2] 《660MW機組集控輔機運行規程》

作者簡介：王靜，男，河南鄭州豫能熱電有限公司鍋爐設備主管，高級工程師，現從事火電生產技術研究工作。趙明，男，河南鄭州豫能熱電有限公司鍋爐運行專工，高級工程師，現從事火電生產技術研究工作。