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(fēng)溫度短時間內(nèi)提升至磨煤機(jī)啟動允許值[1]。加熱一次風(fēng)主要有3種方案[2]：鄰爐熱風(fēng)聯(lián)絡(luò)母管、蒸汽暖風(fēng)器、燃油式風(fēng)道加熱器。鄰爐熱風(fēng)需要考慮鄰爐的運(yùn)行情況，蒸汽暖風(fēng)器存在投資大、輔助蒸汽用量大、易泄漏的問題，而燃油式風(fēng)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(jī)組，宜采用燃油式風(fēng)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(yùn)行直流爐，采用三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器串聯(lián)一次風(fēng)管式空氣預(yù)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(fēng)制粉系統(tǒng)，每臺鍋爐配7臺中速磨煤機(jī)，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(fēng)道加熱器

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

風(fēng)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(fēng)道及風(fēng)道加熱器布置示意圖，圖2為風(fēng)道加熱器結(jié)構(gòu)圖。

圖1 熱一次風(fēng)道及風(fēng)道加熱器布置示意圖

圖2 燃油式風(fēng)道加熱器結(jié)構(gòu)圖

2 燃油式風(fēng)道加熱器特點

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

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

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

4）風(fēng)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(fēng)道加熱器的出力，滿足制粉系統(tǒng)對于一次風(fēng)風(fēng)量和風(fēng)溫的要求。

5）風(fēng)道加熱器輔助蒸汽用量小。風(fēng)道加熱器在進(jìn)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(fēng)道加熱器可以減少鍋爐啟動初期輔助蒸汽用量。

6）風(fēng)道加熱器降低一次風(fēng)含氧量。燃油在風(fēng)道內(nèi)燃燒，消耗一次風(fēng)中的氧量，降低了燃燒器噴口風(fēng)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(fēng)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(yùn)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(fēng)的3種方案：鄰爐熱風(fēng)聯(lián)絡(luò)母管、蒸汽暖風(fēng)器、燃油式風(fēng)道加熱器，最終選定燃油式風(fēng)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(fēng)道加熱器使用0號輕柴油作為燃料，燃油來自于機(jī)組柴油發(fā)電機(jī)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(yùn)1臺磨煤機(jī)即可達(dá)到吹管參數(shù)。風(fēng)道加熱器總計投運(yùn)4次，其中A層風(fēng)道加熱器投運(yùn)3次，C層風(fēng)道加熱器投運(yùn)1次。

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

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

吹管第三階段，投運(yùn)A層風(fēng)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(fēng)道壁溫超溫的現(xiàn)象。

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

吹管結(jié)束后，進(jìn)入熱一次風(fēng)道內(nèi)部進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)A層風(fēng)道加熱器后5根熱一次風(fēng)道內(nèi)撐桿燒損，燒損位置偏向于風(fēng)道右側(cè)，即A1、A2油槍所在的一側(cè)。熱一次風(fēng)道右側(cè)內(nèi)壁輕微變形且有積碳，熱一次風(fēng)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(biāo)注了燒損的內(nèi)撐桿所在的位置，圖3為熱一次風(fēng)道內(nèi)撐桿燒損情況。C層風(fēng)道加熱器未發(fā)現(xiàn)內(nèi)撐桿、風(fēng)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(fēng)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(yùn)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(fēng)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(jìn)行冷態(tài)霧化試驗，霧化效果良好。

A1、A2油槍霧化片損壞，導(dǎo)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(fēng)、冷卻風(fēng)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(fēng)道加熱器未再發(fā)生風(fēng)道壁溫超溫。進(jìn)入熱一次風(fēng)道內(nèi)檢查，也未發(fā)現(xiàn)內(nèi)撐桿和風(fēng)道壁燒損，A層風(fēng)道加熱器運(yùn)行良好。

4 實際運(yùn)行中應(yīng)注意的問題

1）風(fēng)道壁溫準(zhǔn)確。風(fēng)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(zhǔn)確性。實際運(yùn)行中，應(yīng)當(dāng)注意防止壁溫超溫。當(dāng)發(fā)生壁溫超溫時，應(yīng)及時更換投運(yùn)油槍，觀察壁溫是否仍然超溫。如果投運(yùn)任何一支油槍壁溫都超溫，則需停運(yùn)該風(fēng)道加熱器，查找壁溫超溫的原因，并進(jìn)入一次風(fēng)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(jī)具有一定的通風(fēng)量，使風(fēng)道加熱器油槍位置的一次風(fēng)具有流動性，防止局部過熱致使風(fēng)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(jìn)行油槍霧化試驗，查看油槍霧化效果。

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

6）每次停爐后，要進(jìn)入熱一次風(fēng)道內(nèi)檢查油槍是否有燒損、加熱混合室地面和風(fēng)道內(nèi)是否有積碳、風(fēng)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(fēng)溫度高、風(fēng)量大，宜采用燃油式風(fēng)道加熱器來加熱一次風(fēng)。燃油式風(fēng)道加熱器具有系統(tǒng)阻力小、風(fēng)溫提升快、出力大、調(diào)節(jié)靈活等特點。燃油式風(fēng)道加熱器會降低一次風(fēng)含氧量，對燃燒器噴口煤粉的著火和燃燒有負(fù)面影響。

實際使用中，應(yīng)在風(fēng)道內(nèi)有一定的通風(fēng)量后，再啟動燃油式風(fēng)道加熱器，防止局部過熱致使風(fēng)道燒損。要關(guān)注風(fēng)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(jìn)油閥，防止大量燃油噴入熱一次風(fēng)道。每次停爐后，要進(jìn)入熱一次風(fēng)道內(nèi)檢查油槍是否有燒損、加熱混合室地面和風(fēng)道內(nèi)是否有積碳、風(fēng)道內(nèi)壁和內(nèi)撐桿是否有燒損。