燃油式風道加熱器的應(yīng)用及故障分析

王衛(wèi)華

（北京華科同和科技有限公司，北京 100045）

0 引言

對于采用直吹式制粉系統(tǒng)的鍋爐，冷態(tài)啟動點火初期必須將熱一次風溫度短時間內(nèi)提升至磨煤機啟動允許值[1]。加熱一次風主要有3種方案[2]：鄰爐熱風聯(lián)絡(luò)母管、蒸汽暖風器、燃油式風道加熱器。鄰爐熱風需要考慮鄰爐的運行情況，蒸汽暖風器存在投資大、輔助蒸汽用量大、易泄漏的問題，而燃油式風道加熱器具有結(jié)構(gòu)簡單、燃燒穩(wěn)定、調(diào)節(jié)靈活的特點。對于入爐煤收到基水分高的褐煤機組，宜采用燃油式風道加熱器。

1 設(shè)備簡介

1.1 鍋爐設(shè)備

某鍋爐型號為HG-2 145/29.3-HM15，為高效超超臨界參數(shù)、變壓運行直流爐，采用三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預熱器串聯(lián)一次風管式空氣預熱器。每臺爐配兩層等離子系統(tǒng)，位于燃燒器的A、C層。本工程為無助燃油電廠，全廠不設(shè)鍋爐點火及穩(wěn)燃用油系統(tǒng)。制粉系統(tǒng)采用中速磨正壓直吹式冷一次風制粉系統(tǒng)，每臺鍋爐配7臺中速磨煤機，布置在鍋爐兩側(cè)。設(shè)計煤種屬高水分、高揮發(fā)份、中低硫、中等灰分、低熱值的褐煤。表1為鍋爐主要參數(shù)，表2為煤質(zhì)分析。

表1 鍋爐主要參數(shù)

表2 煤質(zhì)分析

1.2 燃油式風道加熱器

在鍋爐兩側(cè)的管式空氣預熱器后的熱一次風母管上，分別加裝燃油式風道加熱器，在鍋爐冷態(tài)啟動時利用風道加熱器將磨煤機入口一次風加熱到制粉需要的溫度。每臺爐設(shè)置2臺風道加熱器，分別為A層風道加熱器和C層風道加熱器，每層風道加熱器包含4支油槍。風道加熱器的設(shè)計進口空氣溫度為20 ℃，出口200～250 ℃。

風道加熱器系統(tǒng)主要由加熱混合室、油燃燒裝置、可見光火檢裝置、點火裝置及輔助系統(tǒng)等組成。圖1為熱一次風道及風道加熱器布置示意圖，圖2為風道加熱器結(jié)構(gòu)圖。

圖1 熱一次風道及風道加熱器布置示意圖

圖2 燃油式風道加熱器結(jié)構(gòu)圖

2 燃油式風道加熱器特點

1）風道加熱器系統(tǒng)阻力小。風道加熱器安裝在熱一次風道內(nèi)，機械機構(gòu)增加的阻力＜100 Pa。本工程為褐煤鍋爐，為提高熱一次風溫，采用三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預熱器串聯(lián)一次風管式空氣預熱器，一次風系統(tǒng)阻力大。為減少一次風系統(tǒng)阻力，適宜采用風道加熱器來加熱一次風。

2）風道加熱器出口風溫提升快[1,3]。風道加熱器投入運行到磨煤機入口風溫到達設(shè)計值，用時一般在20 min內(nèi)。盡可能縮短磨煤機投入運行的時間，提高爐膛溫度，從而減少鍋爐啟動時間，達到節(jié)能降耗的效果。

3）風道加熱器出力大。每臺爐設(shè)置2臺風道加熱器，每臺風道加熱器包含四支油槍，單支油槍出力為100 kg/h～300 kg/h。風道加熱器的設(shè)計進口空氣溫度為20 ℃，出口可將A、C磨煤機入口風溫同時加熱至200～250 ℃。A、C磨煤機最小通風量分別為104.4 t/h。

4）風道加熱器出力調(diào)節(jié)靈活[4]。通過調(diào)整油槍投入數(shù)量和燃油母管壓力可以靈活調(diào)節(jié)風道加熱器的出力，滿足制粉系統(tǒng)對于一次風風量和風溫的要求。

5）風道加熱器輔助蒸汽用量小。風道加熱器在進行油管路吹掃時需要用到輔助蒸汽，且用量較少。本工程不設(shè)啟動鍋爐，鍋爐冷態(tài)啟動時所用蒸汽來自臨爐或臨廠，采用風道加熱器可以減少鍋爐啟動初期輔助蒸汽用量。

6）風道加熱器降低一次風含氧量。燃油在風道內(nèi)燃燒，消耗一次風中的氧量，降低了燃燒器噴口風粉混合物的含氧量。本工程采用等離子點火系統(tǒng)，燃燒器噴口風粉混合物的溫度和含氧量對煤粉的著火和燃燒速度都有很大的影響，實際運行中需要綜合考慮二者之間的關(guān)系[5]。

依據(jù)本工程實際情況，綜合對比加熱一次風的3種方案：鄰爐熱風聯(lián)絡(luò)母管、蒸汽暖風器、燃油式風道加熱器，最終選定燃油式風道加熱器方案。

3 實際應(yīng)用及故障分析

3.1 應(yīng)用情況和故障現(xiàn)象

風道加熱器使用0號輕柴油作為燃料，燃油來自于機組柴油發(fā)電機日用油箱，通過調(diào)門可以調(diào)整油槍出力。吹管期間，鍋爐投運1臺磨煤機即可達到吹管參數(shù)。風道加熱器總計投運4次，其中A層風道加熱器投運3次，C層風道加熱器投運1次。

吹管第一階段，投運C層風道加熱器和C層等離子燃燒器。燃油母管壓力1.0 MPa，投運2支油槍即可保證C磨煤機入口風溫達到200 ℃。C層風道加熱器實際使用中，未發(fā)生風道壁溫超溫。

吹管第二階段，投運A層風道加熱器和A層等離子燃燒器。運行中燃油母管壓力穩(wěn)定在1.0 MPa，投運A1或A2油槍，風道壁溫超溫，投運A3和A4油槍，風道壁溫正常，A1和A2油槍投運過程中油箱油位下降較快，A3和A4油槍投運過程中油箱油位下降較慢。A層風道加熱器實際使用中，存在短時間風道壁溫超溫。

吹管第三階段，投運A層風道加熱器和A層等離子燃燒器。試投A1和A2油槍，仍然存在風道壁溫超溫的現(xiàn)象。

吹管第四階段，投運A層風道加熱器和A層等離子燃燒器。同時投運A3和A4油槍，未發(fā)生風道壁溫超溫。

吹管結(jié)束后，進入熱一次風道內(nèi)部進行檢查，發(fā)現(xiàn)A層風道加熱器后5根熱一次風道內(nèi)撐桿燒損，燒損位置偏向于風道右側(cè)，即A1、A2油槍所在的一側(cè)。熱一次風道右側(cè)內(nèi)壁輕微變形且有積碳，熱一次風道右側(cè)膨脹節(jié)輕微變形，加熱混合室右側(cè)地面上有積碳，加熱混合室內(nèi)部無燒損變形。圖2中標注了燒損的內(nèi)撐桿所在的位置，圖3為熱一次風道內(nèi)撐桿燒損情況。C層風道加熱器未發(fā)現(xiàn)內(nèi)撐桿、風道、加熱混合室燒損變形的情況，內(nèi)壁面無積碳。

圖3 熱一次風道內(nèi)撐桿燒損情況

3.2 原因分析

經(jīng)現(xiàn)場檢查分析，排除油槍設(shè)計出力偏大、壁溫測點偏差、油槍運行工況偏離設(shè)計值等因素[4,7-10]，初步判斷A1、A2油槍霧化片損壞。將A1、A2、A3、A4四支油槍從風道內(nèi)抽出，重新做冷態(tài)霧化試驗。試驗發(fā)現(xiàn)A1、A2油槍霧化異常，油槍噴出的部分燃油成大液滴狀，A3、A4油槍霧化效果良好。將A1、A2油槍霧化片拆下后發(fā)現(xiàn)霧化片損壞，更換霧化片后重新進行冷態(tài)霧化試驗，霧化效果良好。

A1、A2油槍霧化片損壞，導致油槍出力增大、燃油霧化不良。油槍出力增大，造成燃油量與油槍助燃風、冷卻風量、加熱混合室長度不匹配，火焰延長直接灼燒內(nèi)撐桿，從而造成內(nèi)撐桿的燒損。更換霧化片后，A層風道加熱器未再發(fā)生風道壁溫超溫。進入熱一次風道內(nèi)檢查，也未發(fā)現(xiàn)內(nèi)撐桿和風道壁燒損，A層風道加熱器運行良好。

4 實際運行中應(yīng)注意的問題

1）風道壁溫準確。風道加熱器后必須安裝壁溫測點。壁溫測點安裝位置正確，壁溫測點需經(jīng)過實際傳動，保證壁溫測點的準確性。實際運行中，應(yīng)當注意防止壁溫超溫。當發(fā)生壁溫超溫時，應(yīng)及時更換投運油槍，觀察壁溫是否仍然超溫。如果投運任何一支油槍壁溫都超溫，則需停運該風道加熱器，查找壁溫超溫的原因，并進入一次風道內(nèi)查看內(nèi)撐桿和內(nèi)壁是否有燒損。

2）燃油母管壓力穩(wěn)定。燃油母管壓力應(yīng)保持穩(wěn)定，通過調(diào)整燃油母管壓力來調(diào)整油槍出力時，應(yīng)緩慢調(diào)整，防止燃油母管壓力的突然波動造成油槍熄火。

3）油槍點火前，保證磨煤機具有一定的通風量，使風道加熱器油槍位置的一次風具有流動性，防止局部過熱致使風道燒損。

4）霧化用壓縮空氣量與油槍出力相匹配，保證油槍的霧化效果。冷態(tài)時進行油槍霧化試驗，查看油槍霧化效果。

5）助燃風量與油槍出力相匹配。熱一次風道風壓較高，助燃風來源需要合理選擇，保證助燃風量與油槍出力相匹配。

6）每次停爐后，要進入熱一次風道內(nèi)檢查油槍是否有燒損、加熱混合室地面和風道內(nèi)是否有積碳、風道內(nèi)壁和內(nèi)撐桿是否有燒損。

5 結(jié)束語

對于采用直吹式制粉系統(tǒng)的褐煤鍋爐，冷態(tài)啟動時制粉系統(tǒng)需要的入口一次風溫度高、風量大，宜采用燃油式風道加熱器來加熱一次風。燃油式風道加熱器具有系統(tǒng)阻力小、風溫提升快、出力大、調(diào)節(jié)靈活等特點。燃油式風道加熱器會降低一次風含氧量，對燃燒器噴口煤粉的著火和燃燒有負面影響。

實際使用中，應(yīng)在風道內(nèi)有一定的通風量后，再啟動燃油式風道加熱器，防止局部過熱致使風道燒損。要關(guān)注風道壁溫，防止壁溫超溫。應(yīng)及時投入油槍連鎖，以便于油槍滅火后能夠及時關(guān)閉進油閥，防止大量燃油噴入熱一次風道。每次停爐后，要進入熱一次風道內(nèi)檢查油槍是否有燒損、加熱混合室地面和風道內(nèi)是否有積碳、風道內(nèi)壁和內(nèi)撐桿是否有燒損。