某600MW前后墙对冲旋流燃煤锅炉低负荷稳燃措施

某600MW前后墙对冲旋流燃煤锅炉低负荷稳燃措施
作者：张涛
来源：《中国科技纵横》2018年第21期
摘要：某电厂600MW机组锅炉采用亚临界、自然循环、前后墙对冲燃烧方式，6层燃烧器、前后墙各3层，由下到上为前墙C、D、E，后墙为A、B、F。

其中A、D为微油燃烧器。

自投产以来，存在低负荷燃烧恶化，个别火检消失，炉膛负压和汽包水位波动大。

本文从制粉系统和燃烧器的结构着手进行分析，提出低负荷稳燃解决措施，通过技术改造，提高了低负荷锅炉燃烧稳定性和安全性。

关键词：前后墙对冲；旋流燃烧器；低负荷稳燃；燃烧恶化
中图分类号：TM621.2 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）21-0131-02
某电厂600MW机组锅炉采用前后墙对冲燃烧系统布置方式，并经由国外知名设计公司（三井）以及由东方电气集团东方锅炉股份有限公司（隶属于我国前三的动力集团，也是国家骨干企业集团公司）制造的30个HJFASB低U0X轴向旋流式煤粉燃烧器，并且为了保障锅炉的稳定运行而将这些HJFASB燃烧器通过平均分层、每次安装五只HJFASB燃烧器的方式置于锅炉房的前墙、后墙水冷壁位置。

因为燃烧锅炉和前后墙对冲而且距离较近，不但能够有效地加强锅炉内部的烟气掺混，还能够间接地强化锅炉炉膛内的气流充满度，对于控制炉膛热负荷、减少炉膛出口烟气温度具有良好的效果。

单个旋流燃烧器具有独立燃烧的能力，与四角切圆燃烧锅炉的四角燃烧器相互支撑方式不同。

但是因为旋流燃烧器对于使用环境以及使用成本具有比较高的要求，如果只是采用单个燃烧器的方式进行作业会引起燃烧器的热流量不稳定，那么会就引起锅炉内热负荷发生异常造成其他燃烧器负荷过大而着火。

文中对于该电厂
600MW机组锅炉的低负荷稳燃特性差的影响因素进行分析，提出解决措施并进行技术改造。

1 锅炉及燃烧器概况
1.1 锅炉概况
某电厂有600MW的机组在07年九月初投产至今有11年整，该锅炉是由东方电气集团东方锅炉股份有限公司（隶属于我国前三的动力集团，也是国家骨干企业集团公司）设计并生产的。

该锅炉在设计中运用了先进的亚临界和自然循环技术，并结合了前后墙对冲燃烧、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、尾部双烟道以及全钢构架的汽包炉等流程，为了解决热汽温则运用了耐高温的烟气挡板来对其进行调节，并把空预器安装在锅炉的主体中使整体功能变得更加完善。

1.2 燃烧器概况
该电厂的锅炉燃烧器在布置的过程中已经将燃烧器之间的影响纳入了考虑范围：因为燃烧器在正常运行的过程中风喷口中心线层的距离是6230mm，而处在同一层次之间的燃烧器距离为4123mm；上一次风喷口中心线距屏底距离为22130mm，下一次风喷口中心线距冷灰斗拐点距离为3100mm；处于锅炉最外侧位置的燃烧器和侧墙的距离为3090mm，通过这种设计与安装的方式可以有效地减少侧墙结渣和墙体出现高温腐蚀的问题。

在燃烧器的上方安装了10个燃尽风调风器，并且设计人员把这10只燃尽风风口分别布置在锅炉房前后墙每面墙各安装一排，每排五个调风器。

燃尽风中心线距最上层燃烧器一次风喷口中心线距离为5230mm。

将磨煤机和处于相同层次的五台燃烧器进行联接，并将燃烧器的投、停和磨煤机的投、停进行同步设置，这样能够使得25只燃烧器投运达到满负荷的目的。

值得注意的是，该锅炉使用的制粉系统是中速直吹式系统，使用的磨煤机型号是CAM213G的中速磨煤机共6台，其中一台为备用机，磨煤机的煤粉细度为R90=16%。

2 存在的问题
在锅炉负荷低于50%BMCR时，存在部分燃烧器火检弱或丢失、炉膛负压波动大、汽包水位波动大、炉内燃烧不稳定、受热面超温的情况，严重影响机组安全稳定运行。

3 问题分析
3.1 一次风浓淡分离效果差、一次风率高
6层燃烧器中，A、D层对应的燃烧器为微油点火燃烧器，由于没有安装煤粉分离设备，导致点火初期主要是依靠低风速以及微油枪的来保障燃烧的稳定性。

锅炉低负荷运行时，一般投运A、B、C、D层，运行的磨煤机较多，一次风率偏高，二次风强度弱，燃烧流场变差。

同时A、D层缺少浓淡分离，燃烧器的着火稳定性变差。

燃烧器结构如图1。

3.2 二次风出口角度大
在原设计中的内二次风、外二次风（三次风）使用的是45°大扩展角，导致燃烧器的内、外二次风无法进行区分，造成燃烧器正常着火无法实现；同时由于在低负荷时，投运的燃烧器层数多，每层的二次风减少很多，二次风强度减弱，燃烧器的旋流特性变差，卷吸的热烟气变少，对燃烧器出口的煤粉加热能力减弱，导致燃烧稳定性变差。

3.3 煤粉细度偏高
在燃烧实际煤种时，每台磨煤机出口的煤粉细度R90为20-25%，同时5根粉管的煤粉细度和煤粉流量偏差也较大。

3.4 一次风粉管风速和煤粉浓度不均
由于燃烧器弯头的分离作用，造成实际形成了上浓下淡的形式，下部一次风喷口流速偏低，上部一次风速偏高，造成下部喷口易积粉、积碳、烧喷口，上部喷口易磨损。

4 改造措施
（1）对燃烧器进行改造：将原燃烧器的一次风喷口进行整体改造，采用“城垛型”一次风煤粉稳燃喷口（如图2），不但能够确保煤粉气流的强着火、稳定燃烧性能，还能够强化初期着火。

将原燃烧器的内二次风喷嘴其外侧扩展角由45°更改为0°，其内侧为城垛型稳燃喷嘴，同时将原60°的旋转角度改为10～15°的弱旋转角度，降低内二次风的旋转动量，减少内二次风的分离外扩的动量，如图3。

旋流外二次风喷嘴的扩口角度由45°变更为35°，有利于在煤粉燃烧的后期外二次风能进入燃烧中心，还能够实现煤粉气流燃烧后期的充分燃烧并达到稳燃及强化燃烧效果。

经过模拟测试新型燃烧器的运行状态之后可以确定，新型燃烧器能够顺利进行半开式并保障“中心回流、外浓内淡”的“风包粉”能够正常、流畅地运行，并达到燃烧稳定性及调节火焰距离的效果。

（2）对原燃烧器一次风粉管进行改造：针对弯头的分离作用，造成了一次风出口的风速和煤粉浓度不均，将一次风喷管进行优化，增加文丘里装置，使一次风出口的风速和煤粉浓度的均匀性等到保证，提高煤粉这活的稳定性和降低一次风喷口和喷管的磨损。

（3）进行一次风调平试验：对机组进行一次风调平试验，解决各燃烧器喷口一次风风速偏差过大造成的燃烧推迟、燃烧不稳定。

（4）制粉系统优化改造：将磨煤机分离器进行改造之后再把出现磨损的喷嘴环、辊套等配件及时更换，以确保每个粉管中的煤粉均匀性与煤粉细度，使风煤比满足设计要求。

5 改造效果
将锅炉按照上述方式进行优化与改进之后显著地提高了锅炉的燃烧稳定性，而且锅炉最低不投油稳燃负荷可以达到40%BMCR以内。

同时炉膛负压、汽包水位非常平稳。

燃烧器的投运层可以自由组合，磨煤机的起停灵活性大大提高。

参考文献
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