板橋-330MW鍋爐燃燒器結構分析

SG-1036/17.5-M871型鍋爐燃燒器結構分析唐一心2011.112023/2/51設備概況南京華潤熱電有限公司共分兩期建設；一期工程2×135MW機組分別于2004年5月31日和2004年12月5日投產；二期工程2×330MW機組分別于2005年7月11日和2005年12月31日竣工投產移交商業(yè)運營，總裝機容量為930MW。目前，一期機組已關停。二期機組配套上海鍋爐廠制造的SG-1036/17.5-M871型亞臨界、一次中間再熱、控制循環(huán)汽包爐。2023/2/52燃燒器型式該爐配套采用HP843中速磨冷一次風正壓直吹式制粉系統(tǒng)，四角切向燃燒，單爐膛倒U型露天布置，全鋼架懸吊結構，平衡通風，固態(tài)排渣，燃燒器為WR型直流煤粉燃燒器。WR型直流煤粉燃燒器，是美國燃燒工程公司為改善燃煤鍋爐低負荷運行時著火和燃燒穩(wěn)定性能，于70年代后期研制出來的。采用均等配風直流式煤粉燃燒器，所謂均等配風是指一、二次風噴嘴相間布置，即在兩個一次風噴嘴之間均等布置一個或兩個二次風噴嘴，出口氣流為直流射流或直流射流組的燃燒器。2023/2/53存在問題我司在2007年、2009年、2011年的機組檢修過程中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了燃燒器燒損的問題，就此問題對燃燒器的技術來源、結構和損壞原因進行初步的分析，試圖找出解決辦法。2023/2/54布置方式具體布置型式是：每角一次風噴嘴5只、二次風噴嘴9只。一、二次風噴嘴間隔布置，即在每一個一次風噴嘴的上下方都有二次風噴嘴，而且噴嘴間距較小。燃燒器最高層為上二次風噴嘴，其作用除供應上排煤粉燃燒器所需空氣外，還可提供爐內未燃盡的煤粉繼續(xù)燃燒所需空氣。燃燒器最低層為下二次風噴嘴，其作用除供應下排煤粉燃燒器所需空氣外，還能把煤粉氣流中的析出的粗煤粉托住，使其燃燒而減少機械不完全燃燒損失。頂部配置有OFA及SOFA噴嘴，以達到分級燃燒降低NOx的目的。2023/2/55布置方式燃燒器設計為擺動可調式，每角有一組電動執(zhí)行機構，以調整A、B、C、D、E層一次風噴嘴和AA、AB、BC、CD、DE、EE層二次風噴嘴上下擺動，一次風噴嘴擺動角度為上下20°、二次風噴嘴擺動角度為上下30°；頂部2只二次風噴嘴手動調整，其擺動角度為上30°，下擺動6°。擺動式燃燒器通過改變一、二次風噴嘴角度的辦法來改變一、二次風的混合時機，以適應不同煤種的需要，還可用來調整爐內火焰的位置，分配爐內外的吸熱量，以調節(jié)和控制爐膛出口煙氣溫度，調節(jié)過熱蒸汽和再熱蒸汽溫度（主要是調節(jié)再熱汽溫）。另外在AB、BC、DE層二次風噴嘴內部裝有油槍。2023/2/56燃燒技術我司#3、#4鍋爐分別于2008年10月、2009年11月對A層燃燒器進行了微油點火改造，更換為微油點火燃燒器，A層一次風噴頭不再參與擺動調節(jié)。＃3、4爐一次風噴管采用的燃燒技術是國際上普遍采用的垂直濃淡煤粉燃燒技術和同心反切燃燒技術。垂直濃淡煤粉燃燒技術即：將煤粉氣流分成濃淡兩股，分層送入爐膛，濃淡氣流各自遠離燃料燃燒的化學當量比燃燒，從而可以抑制NOx生成，高濃度煤粉氣流易于著火和穩(wěn)定燃燒，從而提高了整個火焰的穩(wěn)定性。2023/2/57一次風室與噴嘴結構在一次風噴管入口彎頭內不安裝導向裝置，利用煤粉氣流在彎頭處的慣性將氣流分成上下兩股，上股為高濃度煤粉氣流、下股為低濃度煤粉氣流，同時在一次風噴嘴內部裝有一個V形鈍體，其作用是使一次風氣流在噴嘴前方的形成一個回流區(qū)，卷吸高溫煙氣，起到穩(wěn)定燃燒的作用，該燃燒技術也稱為“上下濃淡燃燒”，其燃燒方式取得了良好的穩(wěn)定燃燒效果。2023/2/58燃燒技術但此燃燒方式也存在缺陷，主要表現(xiàn)在，由于一次風風速較低或是由于噴嘴形狀所致，含煤粉的一次風氣流的剛性小于二次風氣流，受到上游氣流的撞擊，一次風氣流偏轉要大于二次風，使一次風首先貼向壁面，二次風則偏轉較小，在爐內旋轉，而濃一次風貼向壁面則可能造成結渣或高溫腐蝕，并且不利于提高燃燒效率，為此，采用了同心反切技術。同心反切燃燒技術即：二次風射流沿著與一次風射流相反的方向旋轉射入爐膛，一次風沿煤粉管軸線射入爐膛后，在較大的二次風射流的引射和沖擊下，被帶入沿二次風射流方向旋轉的火球中。這樣一、二次風強烈混合，有助于煤粉完全燃燒。同時，一次風被包圍在爐膛中央，形成爐膛中央富燃料，爐膛周圍富氧氣的燃燒結構，大大減少了一次風沖刷水冷壁結焦的可能性。2023/2/59燃燒器材質＃3、4爐一次風噴管各部所用材質是：一次風噴管為鑄造件，材質是球墨鑄鐵QT50-1.5；一次風噴管噴嘴的內部及鈍體為鑄造件，材質為ZG3Gr20Ni7Mn；一次風噴管噴嘴的外部為焊接件，材質是1Cr20Ni14Si2。2023/2/510噴嘴燒損原因分析爐膛溫度偏高，爐膛火焰中心溫度偏高，爐膛高溫煙氣對燃燒器的輻射換熱增強，導致燃燒器噴嘴壁面溫度增高而燒損。爐膛火焰中心偏斜，爐膛溫度和燃燒器噴嘴的溫度分布明顯不均，導致燃燒器燒損。煤粉的揮發(fā)份高，一次風風速過低，煤粉射流的著火點距噴嘴過近，導致燃燒器燒損。由于每臺磨煤機出口至燃燒器的煤粉管道路徑布置不同，會造成在同臺磨煤機一次風風速相同的情況下，有的煤粉管道出現(xiàn)積粉現(xiàn)象，那些沉積下來的煤粉長期和熱風接觸，易發(fā)生煤粉自燃和爆炸。特別是在煤粉揮發(fā)分高、濃度適宜、含氧量高、溫度較高等情況下，煤粉爆燃就特別容易發(fā)生，而導致燃燒器燒損。2023/2/511預防措施合理調配周界風量，對于停運的燃燒器保持適當?shù)闹芙顼L保證噴嘴的冷卻效果。做好鍋爐動力場試驗，一次風調平工作，減少一次風管間的風速、風量不平衡，提高爐內燃燒場的均衡，減少溫度不均現(xiàn)象，在減少燃燒器損壞的同時也有利于降低爐膛出口的煙氣溫度偏差減少汽溫偏