郭勇劍

河北大唐國(guó)際張家口熱電有限責(zé)任公司 河北張家口 075000

1 燃燒系統(tǒng)改造背景

張家口熱電公司一期2×300MW機(jī)組，鍋爐為哈鍋1025t亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐。鍋爐采用四角布置的切向擺動(dòng)式燃燒器，燃燒出口射流中心線和水冷壁中心線的夾角分別為 42°和48°。主燃燒器上方設(shè)置SOFA燃燒器，SOFA風(fēng)室為反切形式。水平濃淡煤粉燃燒器將一次風(fēng)氣流分離成濃淡兩部分；兩部分之間用垂直隔板分開，燃燒器出口處設(shè)有帶波紋形的穩(wěn)燃鈍體。角燃燒器的12個(gè)空氣噴嘴，除SOFA風(fēng)室的3個(gè)噴嘴手動(dòng)驅(qū)動(dòng)外，其余噴嘴均由擺動(dòng)氣缸驅(qū)動(dòng)作整體上下擺動(dòng)，并且爐膛四角的四只燃燒器按協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)給定的控制信號(hào)做同步上下擺動(dòng)，擺動(dòng)氣缸通過外部連桿機(jī)構(gòu)、曲拐式擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，內(nèi)部連桿和水平連桿驅(qū)動(dòng)空氣噴嘴繞固定于燃燒器風(fēng)箱前端連接角鋼上的軸承座做上下30°的擺動(dòng)[1]。

2012年，對(duì)1號(hào)鍋爐進(jìn)行了低氮燃燒器技術(shù)改造。經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，停爐后內(nèi)部檢查發(fā)現(xiàn)燃燒器濃側(cè)噴嘴部分區(qū)域出現(xiàn)磨損，經(jīng)檢測(cè)，改造后燃燒器與哈鍋原燃燒器所用材質(zhì)基本相近。之所以出現(xiàn)相對(duì)更嚴(yán)重的磨損，主要是因?yàn)樾掳偃~窗煤粉燃燒器整體著火提前，利于控制NOX形成，但同時(shí)也使得火焰更靠近燃燒器噴嘴，造成燃燒器噴嘴的工作溫度升高，耐磨性下降，煤粉沖刷壁面造成磨損，靠近噴口側(cè)燃燒器筒體開裂等嚴(yán)重缺陷，甚至發(fā)生延局部裂紋向外吹火現(xiàn)象，燃燒器外部布置了燃油系統(tǒng)，存在嚴(yán)重的安全隱患。

繼上次改造之后，1號(hào)鍋爐燃燒器已運(yùn)行七年。部分燃燒器噴口擺動(dòng)連桿已損壞，造成燃燒器擺角不一致。導(dǎo)致燃燒火焰不好控制，不利于控制NOx的生成。NOx生成量大，脫硝系統(tǒng)噴氨量增大，加速了空預(yù)器的污堵速度。直接威脅機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 燃燒系統(tǒng)改造方案

2.1 基本情況

燃燒器為擺動(dòng)式，四角布置，切向燃燒方式，共有五層（20臺(tái)）煤粉燃燒器。最下層煤粉燃燒器配有微油燃燒器，供鍋爐點(diǎn)火使用。小油槍為機(jī)械霧化式，斜插入煤粉燃燒器中。

2.2 改造過程

（1）更換爐膛四角上四層共16臺(tái)燃燒器噴口及拉桿等附件。提高燃燒器噴口材質(zhì)，尤其提高Ni含量。從根本上提高耐磨損和耐熱性能，同時(shí)解決燃燒器筒體組件存在裂紋的情況，提高燃燒器噴口的運(yùn)行壽命。

（2）更換四臺(tái)微油燃燒器，包含燃燒器本體及噴口、輸粉管第一彎頭、小油槍及擺動(dòng)連桿等附件。小油槍由斜插入式改為從煤粉燃燒器正后方插入，使得小油槍火焰能直噴進(jìn)爐膛，在鍋爐點(diǎn)火時(shí)，小油槍的點(diǎn)火能量更高。最下層煤粉燃燒器內(nèi)部改為雙層圓筒式，最內(nèi)層燃燒介質(zhì)為柴油，第二層燃燒介質(zhì)為煤粉，第三層為煤粉燃燒器周界風(fēng)。

3 改造后效果分析

3.1 燃燒器噴口擺角

通過更換燃燒器噴口連桿，重新調(diào)整燃燒器噴口擺動(dòng)角度，保證各燃燒器擺動(dòng)動(dòng)作一致。有利于調(diào)整爐膛火焰，控制火焰中心位置。使?fàn)t膛火焰完全實(shí)現(xiàn)可控，對(duì)過熱汽溫和NOx生成量的控制有很大幫助。重新校對(duì)調(diào)整后的燃燒器噴口擺動(dòng)一致，也可以保證爐膛內(nèi)火焰的四角切圓燃燒方式，可以使得進(jìn)入爐膛內(nèi)的煤粉充分燃燒，降低鍋爐飛灰含量，提高鍋爐燃燒效率。

3.2 微油燃燒器

改造前的微油燃燒器為斜插入式，小油槍從燃燒器側(cè)壁位置斜向插入燃燒器中，導(dǎo)致小油槍火焰不能沿著燃燒器徑直噴入爐膛，而是會(huì)對(duì)燃燒器側(cè)壁造成沖擊，造成燃燒器側(cè)壁存在燒壞變形等情況。同時(shí)也導(dǎo)致小油槍本身出力降低，鍋爐點(diǎn)火初期的能量降低。改造后的小油槍從A層燃燒器輸粉管正后方徑直插入燃燒器中，這樣的方式既緩解了小油槍火焰對(duì)燃燒器側(cè)壁的沖擊，提高了燃燒器的使用壽命，又能保證小油槍火焰可以直噴入爐膛內(nèi)，提高了鍋爐點(diǎn)火初期的能量[2]。

3.3A層煤粉燃燒器

本次將A層煤粉燃燒器改造為雙層圓筒式，最內(nèi)層燃燒介質(zhì)為柴油，第二層燃燒介質(zhì)為煤粉，第三層為煤粉燃燒器周界風(fēng)。柴油在最內(nèi)層燃燒，當(dāng)一次風(fēng)攜帶煤粉從燃燒器進(jìn)入爐膛時(shí)，小油槍火焰為煤粉提供了較高的燃燒能量，使得煤粉能夠更充分的燃燒，降低了飛灰的產(chǎn)生。而最外層的周界風(fēng)在為煤粉燃燒提供氧氣的同時(shí)，也對(duì)燃燒器外壁起到了冷卻的作用，保證燃燒器外壁不會(huì)因?yàn)楦邷貙?dǎo)致變形。改造前，燃燒器噴嘴的工作溫度升高，耐磨性下降，煤粉沖刷壁面造成磨損，靠近噴口側(cè)燃燒器筒體開裂等嚴(yán)重缺陷，甚至發(fā)生延局部裂紋向外吹火現(xiàn)象。改造之后，提高了燃燒器噴口的材質(zhì)等級(jí)，提高了耐磨性與耐高溫性，延長(zhǎng)了燃燒器噴口的使用壽命。

4 結(jié)語(yǔ)

本次改造提高了燃燒器噴口的耐磨性和耐熱性，延長(zhǎng)了燃燒器的噴口的使用壽命。通過對(duì)燃燒器擺動(dòng)連桿的重新調(diào)整校對(duì)，使得爐膛內(nèi)火焰實(shí)現(xiàn)有效的控制，從而可以控制過熱氣溫和NOx的生成量。通過對(duì)微油燃燒器的改造，改變了小油槍火焰的噴射角度，緩解了小油槍火焰對(duì)A層燃燒器側(cè)壁的損傷，改善了之前燃燒器靠近噴口側(cè)燃燒器筒體發(fā)生延局部裂紋向外吹火情況，保證設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行[3]。通過對(duì)A層煤粉燃燒器的改造，新型式燃燒器改造為雙層圓筒式，最內(nèi)層燃燒介質(zhì)為柴油，第二層燃燒介質(zhì)為煤粉，第三層為煤粉燃燒器周界風(fēng)。柴油在最內(nèi)層燃燒，當(dāng)一次風(fēng)攜帶煤粉從燃燒器進(jìn)入爐膛時(shí)，小油槍火焰為煤粉提供了較高的燃燒能量，使得煤粉能夠更充分的燃燒，降低了飛灰的產(chǎn)生。