張濤

（四川廣安發(fā)電有限責(zé)任公司，四川 廣安 638017）

前后墻對沖燃燒系統(tǒng)布置型式,由于具有單個燃燒器相對獨(dú)立的燃燒流場，燃燒器相互干擾小的特點(diǎn)，越來越多的應(yīng)用到鍋爐燃燒系統(tǒng)中。同時具有強(qiáng)化爐內(nèi)熱煙氣的擾動與摻混,提高氣流在整個爐膛中的充滿度,爐膛熱負(fù)荷及爐膛出口煙氣溫度左右偏差小的特點(diǎn)。但是前后墻對沖燃燒布置對單個燃燒器的燃燒流場要求較高，單支燃燒器的燃燒惡化或各燃燒器的熱流量不均勻，將造成爐內(nèi)熱負(fù)荷的不均，同時影響相鄰燃燒器的著火情況。本文針對某電廠600MW機(jī)組鍋爐的D磨投運(yùn)對相鄰層燃燒器的燃燒影響及造成爐膛負(fù)壓、汽包水位波動問題進(jìn)行分析，并提出解決措施進(jìn)行技術(shù)改造。

1 鍋爐及燃燒器概況

1.1 鍋爐概況

某公司三期2×600MW機(jī)組＃62鍋爐于2007年6月建成并投產(chǎn)，其中鍋爐采用東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的DG2028/17.45-Π5型亞臨界參數(shù)自然循環(huán)鍋爐。鍋爐采用亞臨界參數(shù)、自然循環(huán)、前后墻對沖旋流燃燒方式、一次中間抽汽再熱、單個爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)濕排渣、尾部前后雙煙道、全鋼構(gòu)架的∏型汽包爐，再熱汽溫調(diào)節(jié)采用煙氣擋板，空氣預(yù)熱器置于鍋爐主體內(nèi)。

1.2 燃燒器概況

燃燒系統(tǒng)采用東方鍋爐廠自行研發(fā)設(shè)計(jì)的前后墻對沖燃燒方式、外濃內(nèi)淡式低氮旋流煤粉燃燒器（OPCC），總共30只旋流煤粉燃燒器分3層布置在前后墻上的6只大風(fēng)箱上，配以6臺ZGM113G型中速磨煤機(jī)，每臺磨煤機(jī)為同一層大風(fēng)箱的5只煤粉燃燒器供應(yīng)風(fēng)粉混合物，見下圖1。在BMCR工況下燃用設(shè)計(jì)煤種時，其中1臺磨煤機(jī)備用；為降低NOx生成量，在主燃燒器上方的前后2只燃盡風(fēng)風(fēng)箱上布置了一層共10支燃盡風(fēng)調(diào)風(fēng)器；所有的風(fēng)箱入口處都設(shè)置有風(fēng)門擋板，用來調(diào)節(jié)每層風(fēng)箱的總進(jìn)風(fēng)量，所有的風(fēng)門擋板均由一支氣動執(zhí)行器進(jìn)行調(diào)節(jié)；每個燃燒器均配有一個點(diǎn)火槍及其高能點(diǎn)火器。A、D層燃燒器為小油槍燃燒器。

前墻后墻E5 E4 E3 E2 E1 F5 F4 F3 F2 F1 D5 D4 D3 D2 D1 B5 B4 B3 B2 B1 C5 C4 C3 C2 C1 A5 A4 A3 A2 A1左側(cè)墻右側(cè)墻右側(cè)墻左側(cè)墻

圖1 燃燒器與磨煤機(jī)的連接關(guān)系圖

煤粉燃燒器各層高度間距為4.4m，各燃燒器寬度間距為3.68m，最外側(cè)燃燒器中心線到兩側(cè)墻水冷壁中心線的距離為2.99m，燃燒器上部布置有燃盡風(fēng)（SOFA）風(fēng)口，10支燃盡風(fēng)手動調(diào)風(fēng)器分別布置在鍋爐的前后墻上。燃盡風(fēng)距最上層的主燃燒器中心線距離為4米。

制粉系統(tǒng)為中速磨正壓直吹式系統(tǒng)。

磨煤機(jī)型號ZGM113G型中速磨煤機(jī)，共6臺。燃用設(shè)計(jì)煤種時，其中1臺備用。

煤粉細(xì)度：設(shè)計(jì)煤種及校核煤種均為R90=16%，見表1。

表1 燃煤特性參數(shù)

2 存在的問題

自2007投產(chǎn)以來，存在D磨投運(yùn)時，對相鄰層（C、E）燃燒器的火檢造成很大的影響，同時爐膛負(fù)壓和汽包水位波動大。爐內(nèi)燃燒惡化，減溫水量增加。

3 問題分析

（1）一次風(fēng)濃淡分離效果差。

D磨對應(yīng)的燃燒器為微油點(diǎn)火燃燒器，缺少煤粉的濃淡分離裝置，點(diǎn)火初期靠的是較低的一次風(fēng)風(fēng)速和微油槍的阻燃來維持燃燒的穩(wěn)定性。正常投運(yùn)后，一次風(fēng)風(fēng)速偏高，缺少濃淡分離，燃燒器的著火穩(wěn)定性變差。同時由于D層處在中間層，D層的燃燒惡化會對相鄰層的燃燒器燃燒工況造成影響。燃燒器結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 原D層微油燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖

（2）二次風(fēng)擴(kuò)展角大。

原設(shè)計(jì)內(nèi)二次風(fēng)、外二次風(fēng)（三次風(fēng)）采用相同的45°大擴(kuò)展角設(shè)計(jì)，出口位置基本相同，這造成燃燒器的內(nèi)、外二次風(fēng)不分，無法實(shí)現(xiàn)內(nèi)二次風(fēng)可以在煤粉著火后的燃燒初期及時參與燃燒而強(qiáng)化燃燒器著火能力的要求；更由于內(nèi)外二次風(fēng)射流形成的“開式流場”組織，外二次風(fēng)無法在煤粉燃燒的中后期可以及時參與燃燒，導(dǎo)致煤粉燃盡性能變差，煤粉燃盡時間變長。當(dāng)D層的一次風(fēng)速偏大時，導(dǎo)致D層的煤粉偏粗，煤粉著火延遲，燃燒變差。同時造成前墻的熱煙氣偏向后墻，火焰中心靠后。造成前墻的C、E層的著火變差，靠近后墻的屏過超溫。

（3）D磨一次風(fēng)量偏大、煤粉細(xì)度偏高。

說明實(shí)際運(yùn)行時D磨的風(fēng)煤比較大，一般在2.5以上，煤粉細(xì)度R90＞25%，同時5根粉管的煤粉細(xì)度偏差也較大。熱態(tài)調(diào)試時，降低D磨的一次風(fēng)風(fēng)速，燃燒器的著火、相鄰層的火檢及爐膛負(fù)壓和汽包水位都有好轉(zhuǎn)。

4 改造措施

（1）制粉系統(tǒng)改造：將靜態(tài)分離器改造為動態(tài)分離器，對噴嘴環(huán)、磨輥進(jìn)行檢修，保證各粉管的帶粉量均勻性、煤粉細(xì)度、制粉出力滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）一次風(fēng)調(diào)平：在熱態(tài)實(shí)際運(yùn)行時進(jìn)行調(diào)平，防止各粉管一次風(fēng)風(fēng)速偏差較大，造成的燃燒推遲、燃燒不穩(wěn)。

（3）對制粉系統(tǒng)進(jìn)出口風(fēng)量、溫度、壓力等熱工測點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)，保證運(yùn)行數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，防止誤導(dǎo)運(yùn)行的操作。

（4）對原燃燒器進(jìn)行改造，提高燃燒器本身的著火穩(wěn)定性。

將原燃燒器的一次風(fēng)噴口進(jìn)行整體更換，采用“城垛型”一次風(fēng)煤粉穩(wěn)燃噴口（如圖3），強(qiáng)化一次風(fēng)煤粉氣流與內(nèi)二次風(fēng)氣流的強(qiáng)烈摻混，保證煤粉氣流的強(qiáng)著火、穩(wěn)定燃燒性能，強(qiáng)化初期著火。

采用穩(wěn)燃環(huán)及壓風(fēng)板技術(shù)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)二次風(fēng)在煤粉著火后的燃燒初期及時參與燃燒，強(qiáng)化煤粉的穩(wěn)燃能力和初期燃燒強(qiáng)度。

圖3 “城垛”型穩(wěn)燃煤粉噴嘴

將原主燃燒器的內(nèi)二次風(fēng)噴嘴其外側(cè)擴(kuò)展角由45°更改為35°，其內(nèi)側(cè)為城垛型穩(wěn)燃噴嘴，同時將原60°的旋轉(zhuǎn)角度改為10°～15°的弱旋轉(zhuǎn)角度，降低內(nèi)二次風(fēng)的旋轉(zhuǎn)動量，減少內(nèi)二次風(fēng)的分離外擴(kuò)的動量，如圖4。

圖4 新型燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖

燃燒器外側(cè)部分為旋流外二次風(fēng)噴嘴，其擴(kuò)口角度由45°更改為35°，風(fēng)量及旋流強(qiáng)度可調(diào)整，確保形成較好的高溫?zé)煔饩砦亓鲄^(qū)，保證在煤粉燃燒的后期外二次風(fēng)能進(jìn)入燃燒中心，提高煤粉氣流燃燒后期的燃燒，在燃燒后期與一次風(fēng)中的待燃煤粉良好混合，確保煤粉顆粒的燃盡，達(dá)到穩(wěn)燃及強(qiáng)化燃燒效果。

通過對新型燃燒器的數(shù)值模擬，新型燃燒器實(shí)現(xiàn)了半開式“中心回流、外濃內(nèi)淡”的“風(fēng)包粉”流場。同時保證了內(nèi)二次風(fēng)燃燒初期參與燃燒，提高燃燒穩(wěn)定性及調(diào)節(jié)火焰距離的目的。數(shù)值模擬如圖5～7。

5 改造效果

通過一系列的技術(shù)改造后，目前該鍋爐的燃燒穩(wěn)定性得了明顯的提高，D磨可以自有啟停，對相鄰燃燒器沒有任何影響。同時爐膛負(fù)壓、汽包水位在D磨啟動時非常平穩(wěn)。同時磨機(jī)不同組合均可運(yùn)行，徹底解決了D磨對燃燒的擾動問題。

圖5 新型燃燒器數(shù)值模擬—速度分布云圖

圖6 新型燃燒器數(shù)值模擬—壓力分布云圖

圖7 新型燃燒器數(shù)值模擬—速度矢量圖

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