1000MW等級機(jī)組旋流燃燒器安全應(yīng)用分析

張美俊 張曉霞 安健雄 劉洋

摘 要：某電廠2臺1000MW超超臨界燃煤機(jī)組鍋爐采用新一代OPCC燃燒器。同類型機(jī)組在調(diào)試、投產(chǎn)后相繼出現(xiàn)燃燒器燒損事件，給電廠安全穩(wěn)定生產(chǎn)帶來巨大壓力。本文針對新一代OPCC燃燒器設(shè)計(jì)及使用情況，新一代OPCC燃燒器采用熱二次風(fēng)冷卻方式不適合高揮發(fā)分煙煤。高揮發(fā)分、高熱值煙煤選擇燃燒器時(shí)，首先考慮燃燒器運(yùn)行安全性。中心風(fēng)管預(yù)留油槍設(shè)計(jì)時(shí)，考慮未布置油槍階段中心風(fēng)速偏低問題，引起燃燒器噴口容易掛渣。為其他項(xiàng)目燃燒器改造及選型提供一定幫助與指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：1000MW;OPCC旋流燃燒器;熱二次風(fēng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.127

1 概述

某電廠鍋爐采用型號為DG2906/29.3-Ⅱ3的超超臨界參數(shù)、單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、緊身封閉布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、前后墻對沖燃燒方式，∏型直流鍋爐。前后墻對稱布置三層燃燒器，每層8只，共48只燃燒器。后墻下層配備為微油燃燒器，其余5層燃燒器為帶油槍型號的OPCC燃燒器。機(jī)組調(diào)試期間甲電廠發(fā)生燃燒器燒損，生產(chǎn)期間乙、丙電廠相繼發(fā)生燃燒器燒損事件。燃燒器安全問題擺在了鍋爐長周期運(yùn)行的首要位置。

2 燃燒器結(jié)構(gòu)及使用變化

新一代OPCC燃燒器采用帶火焰分割器的型式，為提高鍋爐效率，停運(yùn)層燃燒器采用熱二次風(fēng)冷卻，熱二次風(fēng)由獨(dú)立母管取自二次風(fēng)箱。經(jīng)計(jì)算，采用該方式，每層燃燒器停運(yùn)后，相比較常規(guī)吸大氣冷卻方式，可以提高鍋爐效率0.1%。

3 燃燒器燒損原因分析

3.1 一次風(fēng)速

檢查鍋爐冷態(tài)通風(fēng)試驗(yàn)、燃燒器燒損后再次測量一次風(fēng)速。結(jié)果見下表。

通過以上數(shù)據(jù)分析，并調(diào)閱C制粉系統(tǒng)運(yùn)行期間風(fēng)煤比曲線，此次燃燒器燒損排除一次風(fēng)速低導(dǎo)致回火引起燃燒器燒損。

3.2 燃料特性變化

通過以上數(shù)據(jù)對比，鍋爐實(shí)際燃用煤種與設(shè)計(jì)煤種基本一致，排除了因煤種變化引起的燃燒器燒損。

3.3 噴口結(jié)渣

機(jī)組調(diào)停期間，檢查燃燒器噴口，均出現(xiàn)不同程度掛渣。掛渣呈疏松性，且均出現(xiàn)在內(nèi)二次風(fēng)擴(kuò)錐。根據(jù)旋流燃燒器原理，內(nèi)二次風(fēng)擴(kuò)錐掛渣，相當(dāng)于延后內(nèi)二次風(fēng)與一次風(fēng)混合，燃燒推遲，不是引起燃燒器燒損的主要原因。

3.4 旋流強(qiáng)度

鍋爐進(jìn)行冷態(tài)通風(fēng)試驗(yàn)時(shí)，結(jié)合燃燒器布置、旋流燃燒器特點(diǎn)，為減輕高溫腐蝕，將內(nèi)二次風(fēng)全開，外二次風(fēng)50°～75°，保持較小的旋流強(qiáng)度，測量回流區(qū)距離燃燒器噴口約500mm，滿足燃燒器設(shè)計(jì)要求。

3.5 燃燒器冷卻風(fēng)竄入

上述三個(gè)電廠鍋爐燃燒器均采用熱二次風(fēng)冷卻。冷卻風(fēng)閥采用半球閥，機(jī)械限位全開、全關(guān)信號。閥體設(shè)計(jì)工作溫度400℃，滿足要求。鍋爐設(shè)計(jì)階段分析了該冷卻方式存在的安全隱患，充分認(rèn)識了其風(fēng)險(xiǎn)，調(diào)試開始即測量冷卻風(fēng)管道靠近燃燒器本體段溫度，均在正常范圍，定期測量冷卻風(fēng)管道溫度。發(fā)生燃燒器燒損后，再次測量其他燃燒器冷卻風(fēng)管道溫度，1/3投粉的燃燒器冷卻風(fēng)管道溫度超過150℃，冷卻風(fēng)閥內(nèi)漏明顯。冷卻風(fēng)閥工作條件差，熱二次風(fēng)攜帶飛灰、一次風(fēng)攜帶煤粉。冷卻風(fēng)閥多次開關(guān)后密封面磨損較快，冷卻風(fēng)內(nèi)漏，引起燃燒器一次風(fēng)粉提前著火，是導(dǎo)致噴口燒損的主要原因。結(jié)合停爐檢查及測溫，前、后墻上層燃燒器冷卻風(fēng)閥內(nèi)漏多，前墻上層燃燒器發(fā)現(xiàn)中心風(fēng)管前端燒損脫落。

4 優(yōu)化措施

（1）冷卻風(fēng)改抽吸大氣式。徹底隔絕熱源竄入一次風(fēng)粉，引起提前著火。機(jī)組運(yùn)行中利用低負(fù)荷階段即可完成。（2）中心風(fēng)改至原設(shè)計(jì)冷卻風(fēng)母管。目前中心風(fēng)取自二次風(fēng)箱，風(fēng)箱壓力低，中心風(fēng)量達(dá)不到設(shè)計(jì)值，基本無調(diào)節(jié)火焰距離的功能。將中心風(fēng)改為獨(dú)立中心風(fēng)母管，壓力較當(dāng)前提升一倍，通過中心風(fēng)手動(dòng)門調(diào)節(jié)，保證火焰距離及油槍助燃用風(fēng)。利用機(jī)組檢修機(jī)會完成。（3）去掉火焰風(fēng)割器。采用火焰風(fēng)割器，回流區(qū)靠近噴口，容易引起掛渣。燃煤特性變化不大的情況下不影響穩(wěn)燃及燃盡。（4）中心風(fēng)管預(yù)留設(shè)置有槍時(shí)，暫用與油槍、點(diǎn)火槍等管徑管替代油槍，保證中心風(fēng)速實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)著火點(diǎn)作用。（5）將燃燒器內(nèi)二次風(fēng)旋流葉片角度放大，高揮發(fā)分煙煤在穩(wěn)燃不是主要關(guān)注點(diǎn)的情況下，適當(dāng)放大內(nèi)二次風(fēng)旋流葉片角度，減少回流量，避免噴口結(jié)渣。（6）增加燃燒器壁溫測點(diǎn)。在二次風(fēng)筒、或中心風(fēng)管前端設(shè)置壁溫測點(diǎn)，比較分析結(jié)渣情況、著火距離，為運(yùn)行調(diào)整提供依據(jù)。目前甲廠已增加壁溫測點(diǎn)，溫度高及時(shí)停運(yùn)燃燒器，通一次風(fēng)冷卻。

5 結(jié)束語

燃用煙煤的鍋爐，揮發(fā)分>35%，發(fā)熱量>5200kcal，由于冷卻風(fēng)閥質(zhì)量問題，不適宜采用熱二次風(fēng)冷卻。易燃煤種，旋流燃燒器設(shè)計(jì)時(shí)內(nèi)二次風(fēng)旋流葉片角度不易過大。使用易燃煤種、灰熔點(diǎn)<1100℃，易增設(shè)燃燒器壁溫測點(diǎn)，噴口結(jié)渣引起燃燒器回火可以提前分析判斷，利于燃燒器長周期安全穩(wěn)定運(yùn)行。采用抽大氣方式冷卻，鍋爐負(fù)荷率75%及以上，基本不影響效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]東方鍋爐廠.35S-3SM燃燒器說明書[M].成都，2017.