張衛(wèi)星

摘要：通過(guò)對(duì)燃用高揮發(fā)分煙煤的微油點(diǎn)火燃燒器進(jìn)行研究和分析，發(fā)現(xiàn)點(diǎn)火過(guò)程中存在噴口超溫和設(shè)備燒損等問(wèn)題的主要原因是燃燒器內(nèi)著火點(diǎn)過(guò)于提前、設(shè)計(jì)風(fēng)速偏低和金屬壁面的冷卻風(fēng)量不足，研究工作和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明通過(guò)縮短油槍點(diǎn)火距離，適當(dāng)提高噴筒內(nèi)一次風(fēng)速和增加冷卻風(fēng)風(fēng)量、改進(jìn)噴口結(jié)構(gòu)、防止煤粉回流等措施，可以有效解決微油點(diǎn)火燃燒器存在超溫、燒損等相關(guān)問(wèn)題，為類(lèi)似工程問(wèn)題的解決提供了有益借鑒。

關(guān)鍵詞：微油點(diǎn)火；高揮發(fā)分；煙煤；燃燒器；超溫；燒損

1 引言

煤粉電站鍋爐是我國(guó)電力供應(yīng)的主要來(lái)源，鍋爐點(diǎn)火和穩(wěn)燃階段需要投用大量燃油助燃，在保證機(jī)組正常投運(yùn)的情況下節(jié)省燃油是火電機(jī)組需要研究的重要課題。微油點(diǎn)火技術(shù)因其具有節(jié)油效果好，煤種適應(yīng)性廣，設(shè)備適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用在不同類(lèi)型煤粉電站鍋爐上。

微油點(diǎn)火燃燒器的設(shè)計(jì)主要依據(jù)設(shè)計(jì)煤種的煤質(zhì)特性參數(shù)、燃燒特性和鍋爐燃燒設(shè)備特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，微油點(diǎn)火燃燒器的投運(yùn)效果與對(duì)微油點(diǎn)火燃燒器內(nèi)的空氣動(dòng)力場(chǎng)特性、煤粉流動(dòng)特性、油槍流量、油槍布置方式和燃油霧化方式及效果等都具有很大關(guān)系。另一方面，我國(guó)地域遼闊，燃煤礦藏種類(lèi)繁多，鍋爐入爐煤種變化也比較頻繁，實(shí)際點(diǎn)火用煤與原設(shè)計(jì)煤種煤質(zhì)差異較大也會(huì)對(duì)微油點(diǎn)火燃燒器的點(diǎn)火效果產(chǎn)生很大影響。故微油點(diǎn)火燃燒器在實(shí)際應(yīng)用中仍然存在不少問(wèn)題，其中點(diǎn)火過(guò)程中出現(xiàn)的燃燒器結(jié)焦和噴口燒損問(wèn)題不僅造成的設(shè)備損壞，危害鍋爐安全，還會(huì)造成對(duì)應(yīng)燃燒器無(wú)法正常投運(yùn)，影響鍋爐帶負(fù)荷能力，是鍋爐點(diǎn)火過(guò)程中需要亟需解決的問(wèn)題。

本文以某燃用高揮發(fā)煙煤的330MW中間倉(cāng)儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)切圓燃燒鍋爐為對(duì)象，針對(duì)其點(diǎn)火過(guò)程中頻繁出現(xiàn)的微油點(diǎn)火燃燒器金屬壁溫超限，造成的微油點(diǎn)火燃燒器被迫退出和噴口燒損等問(wèn)題開(kāi)展研究，分析了成因并提出解決方案。

2 設(shè)備概況

本文研究對(duì)象鍋爐由東方鍋爐廠設(shè)計(jì)制造型號(hào)為DG1025/18.3-Ⅱ5亞臨界壓力、一次中間再熱、自然循環(huán)、單爐膛、四角切圓燃燒燃煤汽包爐，投產(chǎn)日期1996年12月。鍋爐采用單爐膛、尾部雙豎井煙道，Π型布置。爐膛寬度12801.6mm，深度12219.4mm，高度55000mm。爐膛截面為深寬比為1：1.05的近似正方形。鍋爐原設(shè)計(jì)燃用貧煤和無(wú)煙煤的混煤，由于近年來(lái)國(guó)內(nèi)動(dòng)力用煤市場(chǎng)發(fā)生很大變化，鍋爐采用爐煙干燥乏氣熱風(fēng)復(fù)合送粉系統(tǒng)進(jìn)行改造，鍋爐適燒煤種由原貧煤、無(wú)煙煤及其混煤轉(zhuǎn)變?yōu)樯袢A煙煤。

鍋爐采用的微油點(diǎn)火燃燒器是針對(duì)原低揮發(fā)分設(shè)計(jì)煤質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)的相關(guān)結(jié)構(gòu)和尺寸參數(shù)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。點(diǎn)火用油采用輕質(zhì)原油，油槍采用機(jī)械霧化，油槍流量為150kg/h。

3 存在的問(wèn)題

當(dāng)前燃用煙煤條件下，鍋爐點(diǎn)火過(guò)程中頻繁發(fā)生壁溫嚴(yán)重超溫情況，易出現(xiàn)積粉自燃、燃燒器內(nèi)結(jié)焦、風(fēng)箱箱殼燒損等情況。嚴(yán)重時(shí)噴口和噴筒被燒壞，造成該燃燒器無(wú)法投用。對(duì)鍋爐點(diǎn)火過(guò)程的安全和正常帶負(fù)荷造成嚴(yán)重危害。

圖2所示為一次典型的微油點(diǎn)火燃燒器點(diǎn)火過(guò)程中，出現(xiàn)的壁溫超限引起設(shè)備燒損的過(guò)程曲線(xiàn)。此次點(diǎn)火的過(guò)程曲線(xiàn)顯示，油槍投用后，給粉機(jī)正常投用，一次風(fēng)速約26m/s，隨之微油點(diǎn)火燃燒器噴口和噴筒壁溫開(kāi)始迅速升高，約半小時(shí)后壁溫超過(guò)500℃，隨即啟用壁溫高處置程序，停運(yùn)給粉機(jī)和油槍?zhuān)⒂忘c(diǎn)火壁溫最高仍然升至729.6℃。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)微油點(diǎn)火燃燒器檢查，發(fā)現(xiàn)多處設(shè)備出現(xiàn)不同程度燒損，噴口內(nèi)套筒局部已燒化，外部爐墻板鋼板已燒通。

4 原因分析

該層微油點(diǎn)火燃燒器在煤質(zhì)變化后多次發(fā)生噴口超溫或燒損情況，經(jīng)分析主要是該微油點(diǎn)火燃燒器的結(jié)構(gòu)不適應(yīng)當(dāng)前燃用的高揮發(fā)分煙煤所致。主要表現(xiàn)在如下方面：

1）油槍距離噴口過(guò)遠(yuǎn)。油槍位置距離噴口約2m，距離太長(zhǎng)，預(yù)燃室內(nèi)煤粉燃盡時(shí)間太長(zhǎng)，易導(dǎo)致微油點(diǎn)火燃燒器內(nèi)放熱過(guò)多，引起結(jié)焦和壁溫過(guò)高

2）稀相冷卻風(fēng)量不足。預(yù)燃室外的冷卻風(fēng)風(fēng)道太窄，風(fēng)量過(guò)小，噴筒及噴口冷卻風(fēng)量不足，易導(dǎo)致壁溫過(guò)高；

3）噴筒內(nèi)一次風(fēng)速過(guò)低。微油點(diǎn)火燃燒器噴筒截面外徑尺寸約為600mm，而一次風(fēng)管直徑為480mm，通流面積擴(kuò)大約30%，噴筒內(nèi)一次風(fēng)速明顯降低，易造成噴筒內(nèi)煤粉火焰結(jié)焦，堵塞噴口；

4）氣膜風(fēng)失效。噴筒內(nèi)一次風(fēng)著火劇烈，壓力較高，氣膜風(fēng)風(fēng)源取自二次風(fēng)，點(diǎn)火階段風(fēng)箱壓力較低，較高的一次風(fēng)煤粉火焰易從氣膜風(fēng)噴口倒灌至二次風(fēng)箱殼，導(dǎo)致箱殼燒損。

5）周界風(fēng)冷卻不足。微油點(diǎn)火一次風(fēng)對(duì)應(yīng)周界風(fēng)噴口過(guò)窄，周界風(fēng)風(fēng)量偏低，導(dǎo)致一次風(fēng)噴口冷卻效果不好。

5 技術(shù)改造

5.1 設(shè)備本體

微油點(diǎn)火燃燒器本體改造的結(jié)構(gòu)如圖5所示，具體措施主要針對(duì)上一章節(jié)出現(xiàn)的五點(diǎn)存在的問(wèn)題對(duì)微油點(diǎn)火燃燒器內(nèi)的動(dòng)力場(chǎng)等相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。主要包括將油槍噴口和一級(jí)內(nèi)噴筒前移，縮小內(nèi)噴筒外徑并配合對(duì)外噴筒的煤粉濃縮喉口進(jìn)行改造，提高內(nèi)噴筒內(nèi)的風(fēng)速和稀相冷卻風(fēng)風(fēng)量，增加對(duì)噴口和噴管的防超溫保護(hù)。取消氣膜冷卻風(fēng)，防止一次風(fēng)火焰躥入二次風(fēng)箱殼，另一方面加大周界風(fēng)噴口面積，增強(qiáng)二次風(fēng)對(duì)噴口的冷卻。改造同時(shí)為了增加點(diǎn)火的可靠性、降低點(diǎn)火難度，將點(diǎn)火器能量提高50%。

5.2 控制邏輯

點(diǎn)火用煤為煙煤，應(yīng)控制送粉風(fēng)溫不超過(guò)180℃。

（1）一次風(fēng)速度低于26m/s，發(fā)一級(jí)報(bào)警；風(fēng)速低于25m/s時(shí)60秒后跳給粉機(jī)。

（2）微油點(diǎn)噴口火溫度或噴口溫度高于500℃，跳對(duì)應(yīng)給粉機(jī)。

（3）微油點(diǎn)噴口火溫度或噴口溫度高于650℃，跳對(duì)應(yīng)油槍。

6 應(yīng)用實(shí)效

6.1 冷態(tài)試驗(yàn)

為檢驗(yàn)改造后的空氣動(dòng)力場(chǎng)情況，在冷態(tài)試驗(yàn)期間，對(duì)該層微油點(diǎn)火燃燒器進(jìn)行了火花示蹤試驗(yàn)，示蹤結(jié)果見(jiàn)圖6。

火花示蹤結(jié)果顯示該層燃燒器出口氣流風(fēng)速均勻，火焰無(wú)偏斜，爐內(nèi)切圓大小合適，爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)合理，為鍋爐點(diǎn)火后的正常燃燒創(chuàng)造了有利條件。

6.2 熱態(tài)試驗(yàn)

熱態(tài)點(diǎn)火期間，項(xiàng)目相關(guān)人員對(duì)微油點(diǎn)火過(guò)程進(jìn)行了跟蹤調(diào)試，調(diào)試結(jié)果顯示各層噴口正常投運(yùn)，投運(yùn)全程噴口無(wú)超溫，給粉機(jī)轉(zhuǎn)速可在200～500r/min正常調(diào)節(jié)，噴口最高溫度僅317℃，點(diǎn)火過(guò)程順利，機(jī)組在升、停爐過(guò)程中未發(fā)生超溫、燒損現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)近一年的使用，取得良好效果，表明改造成功，解決了點(diǎn)火過(guò)程中微油點(diǎn)火燃燒器噴口溫度超溫、燒損問(wèn)題，取得了預(yù)期成效。

7 結(jié)論

通過(guò)本課題的分析研究和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工作可以得到如下結(jié)論：

（1）燃用高揮發(fā)分煙煤的微油點(diǎn)火燃燒器，在點(diǎn)火過(guò)程中易出現(xiàn)的噴口超溫和設(shè)備燒損等問(wèn)題，主要原因是燃燒器內(nèi)著火點(diǎn)過(guò)于提前、設(shè)計(jì)風(fēng)速過(guò)低和噴口壁面的冷卻風(fēng)量不足，造成燃燒器內(nèi)釋放熱量過(guò)多，金屬壁面得不到有效冷卻降溫所致。

（2）通過(guò)縮短油槍點(diǎn)火距離，適當(dāng)提高噴筒內(nèi)一次風(fēng)速和增加冷卻風(fēng)風(fēng)量等措施，可以有效解決微油點(diǎn)火燃燒器存在的噴口燒損等問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

[1]范景揚(yáng)，王建軍，高青云. 微油點(diǎn)火技術(shù)在燃煤鍋爐中的應(yīng)用[J]. 內(nèi)蒙古石油化工. 2015，41（02）：97-99.

[2]魏興勇. 燃煤火電廠鍋爐節(jié)油淺析[J]. 中國(guó)設(shè)備工程. 2017，（09）：60-62.

[3]文濤. 1000MW燃煤機(jī)組采用等離子點(diǎn)火與微油點(diǎn)火方案選擇對(duì)比分析[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2016，（35）：145.

[4]安建良. 鍋爐微油點(diǎn)火系統(tǒng)介紹及調(diào)試[J]. 山西建筑. 2016，42（25）：198-199.

[5]鮑永武. 低氮燃燒背景下的火力發(fā)電廠微油點(diǎn)火應(yīng)用[J]. 山東工業(yè)技術(shù). 2017，（20）：191.

（作者單位：安徽馬鞍山萬(wàn)能達(dá)發(fā)電有限責(zé)任公司）