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几种典型燃烧器在江苏电站锅炉上的应用 |
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| 几种典型燃烧器在江苏电站锅炉上的应用 |
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作者：佚名 文章来源：技术论文 点击数： 更新时间：2008-10-13 8:56:34  |
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为了适应电网调峰的需要，近年来江苏许多电站锅炉进行了低负荷调峰稳燃技术改造。在全省统调电厂中，100～200 MW机组锅炉共有26台，其中25台已进行了改造；
300 MW机组UP型直流锅炉共有8台，其中1台已进行了改造。在锅炉低负荷稳燃改造中，普遍采用了以浓淡分离技术为主，并适当结合强化高温烟气回流的综合稳燃措施，但各电厂采用的改造技术又各有其不同的结构型式和特点。
1 各种燃烧器的结构及原理
1．1 一、二次风复合旋流燃烧器
该燃烧器运用在谏壁电厂4、5、6号机组的410 t／h锅炉及南京热电厂6号机组的400t／h锅炉上，它在原旋流式燃烧器一次风出口管段装设扭转的旋流叶片，其旋转方向与原二次风的旋转方向一致。
该燃烧器的一、二次风复合旋流提高了出口介质的总体旋流强度，使气流团和煤粉颗粒之间的脉动、火焰内部物质的有效行程和固体颗粒的自身高频旋转次数大为增加，有利于煤粉的着火和燃烧。
1．2 煤粉浓缩预热式燃烧器
该燃烧器应用在徐州发电厂1、2、3、4号机组的4台400 t／h锅炉和5、6、7、8号机组的4台670 t／h锅炉上，另外还在华能淮阴电厂及新海电厂的3台670 t／h锅炉上得到运用，结构如图2所示，风粉混合物通过弯头的离心分离分成浓淡两股气流，稀相气流通过另一路管子直接进入炉内燃烧；浓相气流则通过预热筒，被筒内的回流烟气预热后再进入炉内燃烧。预热筒内烟气回流的大小由补气门的开度进行调节。
1．3 富集型燃烧器
该燃烧器运用在扬州电厂4、5号机组的670 t／h锅炉上，结构如图3所示，当煤粉气流流经富集器时，实现一次局部增浓，并在其后形成一高温回流区。一次增浓后的煤粉气流依靠惯性射入该回流区，并在此受到阻滞、减速，实现二次局部增浓，这股增浓煤粉气流在高温回流区首先被点燃着火，形成稳定的小火焰，继而点燃整个煤粉气流，形成大火焰。
1．4 双稳可调煤粉浓淡燃烧器
该燃烧器运用在戚墅堰发电厂的11、12号机组的670 t／h锅炉上，它采用浓淡燃烧及稳燃钝体两方面的稳燃措施。其中的撞击式煤粉浓淡调节装置如图4所示。当煤粉气流流过撞击块时，部分煤粉气流改变流动方向，由于其中的煤粉颗粒的运动惯性远大于空气的惯性，故煤粉颗粒被撞击后大部分反弹至浓侧气流通道，同时小部分煤粉颗粒随空气绕流过撞击块进入淡侧气流通道，实现了浓淡分离。分隔板两侧气流的浓淡比可通过改变撞击块高度H来实现。
1．5 浓稀相分离燃烧器
该燃烧器运用在天生港发电厂的8、9号机组的两台400 t／h锅炉及盐城电厂8号机组的420 t／h锅炉上，结构如图5所示。当一次风粉混合物流经弯头时，借煤粉颗粒的惯性力相对较大的特性，实现了浓相在外、淡相在内的浓淡分离。在浓相喷口中心有一稳燃锥；在浓相喷口外围则设有可调周界风，当锅炉负荷较高或煤质较好时，可开大周界风门以调节着火点、冷却保护浓相喷口，以及调节煤粉气流的刚性等。
2 全省稳燃技术改造效果和经济效益
我省各电厂分别应用上述燃烧器对锅炉进行低负荷稳燃改造，改造后的锅炉基本实现了在50％额定电负荷下断油稳燃的目标，这样全省新增断油稳燃电负荷665 MW，为电网调峰做出了较大的贡献。
根据1996～1998年间各电厂改造锅炉年消耗燃油量统计：全省锅炉改造后年节省稳燃用油合计约为12 252吨，折合人民币2 695万元（按2 200元／吨计）元。这些锅炉的改造总投资约为1 172万元，可在半年内回收。由上可见，我省稳燃技术改造工作取得了良好的效果和经济效益。
3 改造后暴露的问题及采取的措施
总体上看，我省各电厂的锅炉低负荷稳燃技术改造是成功的，改造效果是明显的，但经过一段时间的运行，也相继暴露出了一些问题和不足。
3．1 徐州电厂
3．1．1 8台锅炉改造成煤粉浓缩预热式燃烧器后发现的问题
（1）连续运行半年后，沿介质流动方向，在分离弯头后稀相流道突变外侧，磨穿漏粉严重；
（2）个别浓相燃烧器喷嘴烧裂、损坏，稀相喷口有变形；
（3）燃烧器上下的水冷壁有高温氧化、腐蚀现象；
（4）机组在50％电负荷运行时，400 t／h锅炉的再热汽温在495℃左右，670 t／h锅炉的再热汽温在514℃左右，均偏低。
3．1．2 采取的措施及取得的效果
（1）在后几台锅炉改造时，考虑防磨的措施，易磨损的管道采用16 Mn钢材，浓、淡相管道采用内衬铸石，提高耐磨强度；
（2）在距燃烧器喷口600 mm处埋装热电偶，监测喷口的温度；
（3）在2台排粉机分配箱出口，一次风管根部安装了连通管，低负荷单排粉机运行时，用来冷却未参加燃烧的一次风喷嘴。
3．2 扬州电厂
3．2．1 2台锅炉改装成富集型燃烧器后存在的问题
（1）5号炉运行8个月后，在小修中发现燃烧器中间隔板有烧裂现象；
（2）4号炉运行一个月后，经检查发现＃2角燃烧器喷口有变形现象。具体原因可能有两点：一是喷口材质等级低；二是喷口周围浇铸耐火混凝土太多，使喷口膨胀不畅。
（3）两台锅炉在低负荷运行时，主、再汽温略有偏低，主汽温度在505℃左右，再热蒸汽温度在500℃左右。
3．2．2 采取的措施及取得的效果
（1）将喷口变形处材料取样进行金属元素分析；
（2）去除喷口周围的部分耐火混凝土。
3．3 戚墅堰电厂
3．3．1 11、12号炉改造后存在的问题
（1）燃烧器浓淡分离调节装置原设计为手动，内部分离挡块四周的密封较为紧密，所以操作挡块进退时比较费力；经过一段时间的运行，挡块周围的密封有所损坏，导致挡块密封处漏粉，并积聚在内腔，积粉卡在密封处，从而又导致挡块进退更不灵活；
（2）在低负荷运行时，由于投用最下排的浓淡分离燃烧器，炉膛火焰中心下降，导致主蒸汽温度及再热蒸汽温度偏低。
（3）因煤质变化较大等原因，12号炉曾多次发生烧喷口的现象。
3．2．2 采取的措施及取得的效果
（1）电厂计划改进浓淡分离装置的密封；将调节装置由手动改为电动，但由于设计问题，连杆出现弯曲，故浓淡调节装置还需要进一步完善；
（2）将11号炉的C排也改成双稳可调煤粉浓淡燃烧器，并在12号炉水冷壁上安装一定面积的隔热带，以提高低负荷时的蒸汽温度，效果较好；
另外，电厂准备改进配煤手段，以保证入炉煤质的稳定，避免发生烧喷口现象。
3．4 天生港电厂
电厂2台锅炉改装成浓稀相分离燃烧器后，存在着以下的问题：
（1）高温过热器后的甲侧烟温比乙侧烟温高50℃左右，甲侧再热汽温也比乙侧高25℃左右；
（2）炉底渣量增多，原因是喷口下方预燃室产生的锥形二次风不能完全托住煤粉所致，电厂将拆除8、9号炉的预燃室。
3．5 南京热电厂
南京热电厂5号炉改造后，在运行中暴露了一些问题：
（1）在燃用挥发份和发热量较高的煤种时，由于炉膛温度提高，造成前墙部分燃烧器和后墙大部分燃烧器喷口变形，中心孔和一次风扩锥有下沉和烧坏现象；
（2）分离弯头、中心管磨损较严重。电厂将采取防磨措施，以减少磨损现象；并通过运行调整，摸索燃烧器投停方式，尽可能减少燃烧器的烧损。
3．6 共性问题
综上所述，全省锅炉采用不同的燃烧器，进行低负荷稳燃技术改造后，普遍存在着以下的一些问题：
（1）汽温问题
在低负荷工况运行时，存在着主蒸汽温度或再热器温度水平偏低的现象，如谏壁电厂4、6号炉；扬州电厂4、5号炉；戚墅堰电厂的11号炉等。
（2）燃烧器烧损、变形
部分燃烧器发生不同程度的烧裂、变形等现象，影响了锅炉的正常运行，如徐州电厂、扬州电厂、射阳港电厂、戚墅堰电厂、南京热电厂等。
（3）磨损问题
在改造中采用了浓淡分离技术的锅炉，普遍存在着浓淡分离装置及有关部件、管道 的磨损问题，如徐州电厂、南京热电厂等。
4 对低负荷稳燃技术改造的几点建议
4．1 各种低负荷稳燃技术都有其优点，也有其缺点或局限性，所以每个电厂都应根据自身锅炉状况、炉型、及锅炉的燃煤情况选择合适的改造方法。
4．2 改造过的燃烧器中，有相当一部分存在着烧损、变形的问题，因此应采取一定措施，如安装喷口壁温测点，加强对喷口温度监测，不断摸索规律、积累经验，实现对喷口可靠性状况的准确判断；对停用喷口采取有效的冷却保护措施，确保燃烧器的安全。
4．3 应重视部分锅炉低负荷工况下主蒸汽和再热蒸汽温度偏低的问题，通过合理选定改造燃烧器的排数、标高或在水冷壁上安装隔热带等措施，使蒸汽温度得以提高。
4．4 应采取有效措施，如更换高等级钢材，或是在易磨部位铺设耐磨材料等，以解决煤粉浓淡分离装置的磨损问题。
4．5 电厂应因地制宜加强燃煤管理并改善配煤方式，使入炉煤质尽可能接近于稳燃改造的设计煤质，以保证锅炉燃烧的稳定性、安全性；有条件的还可以开发和使用煤质在线分析仪，使运行人员对入炉煤质做到心中有数，及时调整燃烧。
4．6 平时应加强对燃烧系统的维护保养；在锅炉大小修中，加强对锅炉燃烧系统的检查，对有损坏的设备要及时检修和更换，要做到及时发现问题，及时解决问题。
4．7 应加强锅炉的运行管理。运行人员应勤于检查设备、巡视看火，并了解入炉煤质，随着负荷及入炉煤质的变化，及时改变运行方式。
4．8 改造后的燃烧器中有的装有可调节的中心冷却风或周界风，有的装有各种煤粉浓淡比调节装置，对调节性能不好的装置、机构要尽快设法解决，确保调节手段的有效性、可靠性和灵活性。
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