鍋爐風(fēng)道燃燒器助燃風(fēng)源技術(shù)改造

王靜 趙明

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

關(guān)鍵詞：直吹式制粉系統(tǒng);風(fēng)道燃燒器;助燃風(fēng)源改造

1. 風(fēng)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(chǎn)的 DG2004.6/29.3-Ⅱ13 型高效超超臨界參數(shù)變壓運行直流爐，2019年投入商業(yè)運營。設(shè)計正壓直吹式制粉系統(tǒng)。鍋爐冷態(tài)啟動初期，爐膛內(nèi)燃料量少、燃燒弱，爐膛溫度低，煙氣溫度和煙氣量較低，空預(yù)器出口熱一次風(fēng)溫度不能滿足投制粉系統(tǒng)溫度，為了加快啟動速度，在空預(yù)器熱一次風(fēng)出口至熱一次風(fēng)母管管道裝設(shè)風(fēng)道燃燒器，冷態(tài)啟動初期用于加熱一次風(fēng)，滿足制粉系統(tǒng)啟動條件。隨著機組負(fù)荷上升，空預(yù)器出口溫度達到160℃時可退出風(fēng)道燃燒器。

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

2. 風(fēng)道燃燒器運行中存在的問題

自機組投運以來，風(fēng)道燃燒器多次出現(xiàn)火焰倒灌的問題，導(dǎo)致風(fēng)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(dǎo)致風(fēng)道燃燒器助燃風(fēng)速波動、火焰倒灌甚至燒壞高壓風(fēng)機出口連接膨脹節(jié)的原因主要有：

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

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

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

2）啟動初期，調(diào)整一次風(fēng)機動葉時，一次風(fēng)壓波動大。

冷態(tài)啟動初期，制粉運行數(shù)量較少、一次風(fēng)量較低，進行一次風(fēng)調(diào)整時（如啟停制粉、燃燒調(diào)整時）一次風(fēng)壓波動幅度較大;而啟動初期一次風(fēng)量較小，一次風(fēng)機機動葉調(diào)整器調(diào)節(jié)特性較差，無法投入動葉自動保持一次風(fēng)壓穩(wěn)定，只能手動調(diào)整，加劇了一次風(fēng)壓的波動。

3）制粉系統(tǒng)斷煤或者其他故障，造成熱風(fēng)門關(guān)閉過快，一次風(fēng)壓快速上升。

冷態(tài)啟動過程中，磨煤機啟動初期下煤不穩(wěn)定，斷煤時，磨煤機出口溫度升高，為防止超溫，熱風(fēng)門快速關(guān)閉，造成一次風(fēng)壓迅速上升。

4）高壓風(fēng)機變頻器無法投入自動，自動保持助燃風(fēng)速穩(wěn)定。

5）保護邏輯不完善。

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

4. 技術(shù)改造方案

針對高壓風(fēng)機出現(xiàn)的問題及具體原因，制定對應(yīng)的技術(shù)改造方案：

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

b）對該方案做了可行性分析：

密封風(fēng)機出口和高壓風(fēng)機出口參數(shù)對照表

由上表可見，密封風(fēng)機出口參數(shù)完全能滿足風(fēng)道燃燒器助燃風(fēng)要求。

由于啟動初期，制粉系統(tǒng)運行數(shù)量較少，所以密封風(fēng)機的出力也小，而風(fēng)道燃燒器所需要的助燃風(fēng)量也小，一臺密封風(fēng)機完全能夠滿足制粉系統(tǒng)密封和風(fēng)道燃燒器助燃風(fēng)要求，等到后期負(fù)荷增加、制粉系統(tǒng)運行數(shù)量增加后，一臺密封風(fēng)機出力不夠時，空預(yù)器出口熱一次風(fēng)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(fēng)道燃燒器，否則可啟動兩臺密封風(fēng)機并列運行，不會影響到后期制粉系統(tǒng)的運行。

5. 改造前后效果對比

利用機組停機的機會，根據(jù)技術(shù)改造方案對風(fēng)道燃燒器進行了技術(shù)改造，效果比較：

1）改造后風(fēng)道燃燒器投入期間，沒有出現(xiàn)過助燃風(fēng)速降至0米/秒，高壓風(fēng)機出口膨脹節(jié)著火的現(xiàn)象。

2）對改造前和改造后，風(fēng)道燃燒器運行期間的一次風(fēng)壓和助燃風(fēng)速變化趨勢進行了統(tǒng)計和分析，改造后一次風(fēng)壓小幅度波動時助燃風(fēng)速基本不波動，一次風(fēng)壓大幅度波動時助燃風(fēng)速的波動幅度較小。改造后的助燃風(fēng)速不僅在一次風(fēng)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(fēng)速也更加穩(wěn)定。

3）改造后油槍投入數(shù)量大幅度減少，風(fēng)道然說起穩(wěn)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(jié)約了的燃油，每次啟動可節(jié)約啟動用油12噸。

4）改造后，制粉系統(tǒng)和燃燒穩(wěn)定，使得機組啟動更加快速，基本達到甚至超越預(yù)期效果。

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

6. 結(jié)語

通過此次對風(fēng)道燃燒器助燃風(fēng)管道的技術(shù)改造，解決了機組投產(chǎn)以來經(jīng)常發(fā)生的高壓風(fēng)機出口膨脹節(jié)著火的問題，保證了設(shè)備的安全運行，避免因此而導(dǎo)致的機組無法正常啟動、財產(chǎn)損失等問題;同時還提高了風(fēng)道燃燒器運行期間的著火穩(wěn)定性，減少了啟動用油和啟動時間，提高了機組的經(jīng)濟性，達到預(yù)期。

參考文獻：

[1]《 TSG-G0001-2012-鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》

[2] 《660MW機組集控輔機運行規(guī)程》

作者簡介：王靜，男，河南鄭州豫能熱電有限公司鍋爐設(shè)備主管，高級工程師，現(xiàn)從事火電生產(chǎn)技術(shù)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(xiàn)從事火電生產(chǎn)技術(shù)研究工作。