130t/h鍋爐主燃燒器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與燃燒優(yōu)化措施分析

莫才頌王崗罡何 明

（1.廣東石油化工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，廣東 茂名 525000；2.中國(guó)人民解放軍駐211廠軍事代表室，北京 100076；3.茂名熱電廠，廣東 茂名 525000）

130t/h鍋爐主燃燒器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與燃燒優(yōu)化措施分析

莫才頌1王崗罡2何 明3

（1.廣東石油化工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，廣東 茂名 525000；2.中國(guó)人民解放軍駐211廠軍事代表室，北京 100076；3.茂名熱電廠，廣東 茂名 525000）

針對(duì)某熱電廠130t/h鍋爐爐膛燃燒情況，對(duì)主燃燒器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并提出燃燒過(guò)程的優(yōu)化措施，解決了該爐長(zhǎng)期以來(lái)存在的嚴(yán)重結(jié)焦問(wèn)題，擴(kuò)大了燃煤適應(yīng)性，實(shí)現(xiàn)了鍋爐燃燒優(yōu)化，保證了鍋爐運(yùn)行的安全和經(jīng)濟(jì)性。

鍋爐；燃燒器；燃燒優(yōu)化

一、鍋爐概況

1.鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)

燃料耗量：14 950kg/h；熱風(fēng)溫度：330℃；排煙溫度：160℃；爐膛斷面尺寸：6 225mm×6 375mm；爐膛容積：678.73m3；爐膛出口煙溫：1 012℃；燃燒器及布置方式：四角、直流切向布置。

2.燃燒器設(shè)計(jì)參數(shù)

燃燒器設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

表1 燃燒器設(shè)計(jì)參數(shù)

二、主燃燒器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

燃燒方式采用擺動(dòng)式四角切圓燃燒技術(shù)與低NOx燃燒系統(tǒng)。通過(guò)分析煤粉燃燒時(shí)NOx的生成機(jī)理，低NOx煤粉燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是減少揮發(fā)份氮轉(zhuǎn)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及空氣分段燃燒技術(shù)。主要組件為：主燃燒器，分離布置的三次風(fēng)，高位布置的可水平擺動(dòng)的分離燃盡風(fēng)（SOFA），水平濃淡煤粉燃燒器。

在降低NOx排放的同時(shí)，著重考慮提高鍋爐不投油低負(fù)荷穩(wěn)燃能力和燃燒效率。通過(guò)采用合適的技術(shù)來(lái)防止?fàn)t內(nèi)結(jié)渣、高溫腐蝕和降低爐膛出口煙溫偏差。

主燃燒器由5層一次風(fēng)，6層二次風(fēng)和2層備用二次風(fēng)噴嘴組成。其中A層為水平濃淡煤粉燃燒器，B層仍然是原來(lái)的微油點(diǎn)火燃燒器，C、D、E層為水平濃淡燃燒器；BC和DE層二次風(fēng)為油風(fēng)室，共有8支油槍。A、B一次風(fēng)之間布置有風(fēng)量較少的AB層二次風(fēng)以實(shí)現(xiàn)一次風(fēng)相對(duì)集中布置，CD層二次風(fēng)結(jié)構(gòu)與其相同。為滿(mǎn)足調(diào)節(jié)再熱汽溫的需要，C、D、E層一次風(fēng)和BC、CD、DE、EE層二次風(fēng)采用擺動(dòng)結(jié)構(gòu)，由內(nèi)外連桿組成一個(gè)擺動(dòng)系統(tǒng)，由一臺(tái)氣動(dòng)執(zhí)行器集中帶動(dòng)作上下擺動(dòng)，擺動(dòng)角度為±20°。為滿(mǎn)足鍋爐汽溫調(diào)節(jié)的需要，主燃燒器噴嘴采用擺動(dòng)結(jié)構(gòu)，由內(nèi)外連桿組成1個(gè)擺動(dòng)系統(tǒng)，由1臺(tái)氣執(zhí)行器集中帶動(dòng)作上下擺動(dòng)。SOFA燃燒器同樣由1臺(tái)氣執(zhí)行器集中帶動(dòng)作上下擺動(dòng)，同時(shí)手動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)也可以使SOFA噴嘴在±15°范圍內(nèi)水平擺動(dòng)。

在燃燒器二次風(fēng)室中配置了二層共8支油槍?zhuān)c(diǎn)火裝置采用高能電火花點(diǎn)火器，油槍、點(diǎn)火器和火焰檢測(cè)器均采用原配設(shè)備。煤粉燃燒器平面布置圖如圖1所示。

在主風(fēng)箱上部布置有SOFA（Separated OFA，分離燃盡風(fēng)）風(fēng)箱，包括2層可上下和水平擺動(dòng)的分離燃盡風(fēng)（SOFA）噴嘴以及2層固定的三次風(fēng)（圖2）。

連同煤粉噴嘴的周界風(fēng)，每角主燃燒器和SOFA燃燒器各有二次風(fēng)擋板17組，除三次風(fēng)的周界風(fēng)以外均由氣動(dòng)執(zhí)行器單獨(dú)操作。三次風(fēng)停運(yùn)時(shí)另有風(fēng)冷卻，周界風(fēng)僅僅是備用的手段，所以擋板手動(dòng)調(diào)節(jié)。

圖1 煤粉燃燒器平面布置圖

圖2 主風(fēng)箱布置圖

燃燒器采用水冷套結(jié)構(gòu)，由角部水冷壁彎成以保護(hù)噴嘴不致過(guò)熱。

三、燃燒器燃燒優(yōu)化措施

1.減少A、B和C、D層一次風(fēng)之間的二次風(fēng)量以實(shí)現(xiàn)一次風(fēng)相對(duì)集中布置。減少著火初期混入一次風(fēng)的相對(duì)低溫的二次風(fēng)量是穩(wěn)定著火的有效措施。在燒劣質(zhì)煤時(shí)可以關(guān)小這兩層二次風(fēng)，燃燒器的布置方式就變成了完全的劣質(zhì)煤型方式。

2. A、C、D、E層一次風(fēng)采用百葉窗式水平濃淡燃燒器。水平濃淡燃燒使一次風(fēng)出口處沿水平方向形成濃、淡兩部分氣流，濃煤粉氣流被引至一次風(fēng)燃燒器噴口的向火側(cè)；淡煤粉氣流被引至燃燒器噴口的背火側(cè)。向火側(cè)一次風(fēng)進(jìn)入爐膛后與爐內(nèi)上游的高溫?zé)煔馔膭?dòng)混合，可使?jié)饷悍垩杆偕郎刂鹑紵鈧?cè)煤粉氣流著火后，淡氣流及時(shí)混入，可實(shí)現(xiàn)總體的穩(wěn)定著火和燃燒。

3.為強(qiáng)化著火，水平濃淡燃燒器設(shè)有豎直鈍體，已著火的熱煙氣可以通過(guò)鈍體所形成的回流區(qū)進(jìn)入一次風(fēng)氣流內(nèi)部。

4.水平濃淡燃燒器的周界風(fēng)僅位于背火側(cè)，這樣設(shè)計(jì)減少了著火初期混入的周界風(fēng)量，有利穩(wěn)定燃燒。低負(fù)荷時(shí)減少甚至關(guān)閉周界風(fēng)可以起到推遲送風(fēng)、穩(wěn)定燃燒的作用。

5.水平濃淡燃燒器濃側(cè)氣流以一定角度反切布置，可以強(qiáng)化風(fēng)粉氣流與熱煙氣的換熱穩(wěn)定燃燒。

四、結(jié)語(yǔ)

1.通過(guò)燃燒器設(shè)計(jì)改造及燃燒優(yōu)化措施，成功解決了某廠130t/h鍋爐結(jié)焦嚴(yán)重、無(wú)法滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行等問(wèn)題。

2.改造的130t/h燃?xì)忮仩t經(jīng)過(guò)1年多的運(yùn)行，事實(shí)證明此燃燒優(yōu)化改造措施是可行性，大大降低了生產(chǎn)運(yùn)行成本，提高了機(jī)組的運(yùn)行可靠性。

[1] 王鵬．鍋爐燃燒控制系統(tǒng)優(yōu)化[J]．自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2012（12）：94-95.

[2] 徐遠(yuǎn)意．鍋爐燃燒器損壞原因及治理方案[J]．科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（10）：77-78.

[3] 朱松森，溫智勇．某發(fā)電廠鍋爐燃燒器噴嘴著火和結(jié)焦分析[J]．廣東電力，2012（4）：100-102.

[4] 胡平凡等．300MW機(jī)組鍋爐貧煤改燒煙煤的試驗(yàn)研究[J]．熱力發(fā)電，2009（8）：79-82．

[5] 朱存旭等．670t/h鍋爐結(jié)焦原因分析與燃燒器改造[J]．應(yīng)用能源技術(shù)，2012（9）：15-18．

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