1 设备概况
牡丹江第二发电厂5号、6号锅炉均为前苏联生产的EП-670/140型超高压一次再热单汽包自然循环固态排渣煤粉炉,分别于1990年12月和1991年4月投产发电。锅炉为双炉膛T型布置,制粉系统为钢球磨、中间储仓式乏气送粉,16只双蜗壳式旋流煤粉燃烧器分两层对称布置在两侧炉墙上,标高分别为13.6m和18.1m,16只蒸汽机械雾化油枪设置于主燃烧器的中心风管内。燃烧器的结构和设计参数见表1。
表1 燃烧器的结构和设计参数
名 称
一次风
二次风
喷口截面积(m2)
0.14
0.6
风速(m/s)
20
28
旋转系数
3
3.5
出力(kg/h)
5330
径向浓淡旋流燃烧器由哈尔滨工业大学设计研制,在黄岛电厂和清河电厂已有成型经验。牡二厂于1997年4月和1998年8月分别将6号、5号炉的32只蜗壳叶片型燃烧器改为此型燃烧器,改造后达到了预期效果,50%额定负荷不投油助燃,燃烧效率较以前有所提高,达97%以上。 新型燃烧器的结构如附图所示。
1—炉墙;2—直流二次风通道;3—旋流器;4—旋流二次风通道;5—一次风通道;6—中心管;7—挡板轴;8—挡板;9—浓缩器;10—淡一次风通道;11—浓一次风通道
附图 浓淡旋流燃烧器结构简图
由附图可知,在一次风道中加装了一个煤粉浓缩器,从而将一次风粉混合物分成两股,靠近中心的一股为含粉量较多的浓煤粉气流,它经过浓一次风通道喷入炉膛,进入高温烟气中心回流区,可保证煤粉及时着火和火焰稳定。另外一股为含粉量较少的淡煤粉气流,它在浓煤粉气流的外侧环形通道喷入炉内。同时将原来的旋流二次风通道分成两部分,一部分二次风经过旋流器后以旋流的形式进入炉内,另一部分二次风以直流风的形式喷入炉内,调节直流二次风挡板开度,可以改变直流二次风量与旋流二次风量的比例,从而改变旋流强度,进而改变整个旋流出口气流的流动特性。旋流器采用阻力小的轴向弯曲叶片。表2为新型燃烧器的结构和设计参数。
表2 新型燃烧器的结构和设计参数
名 称
一次风
旋流二次风
直流二次风
喷口截面积(m2)
0.1611
0.4818
0.1166
风速(m/s)
22.5
30.5
31.5
风量(Nm3/h)
1.04×104
2.87×104
功率(kW)
12.5×103
旋流二次风量/直流二次风量
80/20
2 安装中出现的问题及改进
2.1 直流二次风通道达不到设计要求 在设计中,原燃烧器的二次风筒保留,然后从外面穿进去一个Φ1010的套筒,形成直流二次风通道。而原二次风筒有一半已烧损变形,无法校正,有的已下沉或上升到炉墙内,无法保证两圆筒的同心度在±5mm之内,影响直流二次风的风量,并使直流二次风不能均匀分布在旋流二次风周围。因此建议在设计时应考虑拆除原二次风筒,炉墙重新浇灌耐火可塑料,并保证圆度。 2.2 旋流二次风的旋流片要保证设计角度 每只燃烧器共有16片二次风旋流片,其安装角度为(64±2)°,这一角度是通过理论分析计算和反复试验得出来的,决定了旋流二次风的旋流强度,不可随意安装。建议采用样板校验,前后划线,精心安装,下部焊缝全部满焊,保证旋流强度达到设计值。 2.3 喷口各部要保证同心度 中心风管组件、一次风管组件在地面全部安装后,重心会向前移,在组装时要注意喷口处前倾现象,同时还要保证左右间距一致。建议在外圆筒上加焊3~4只同一尺寸的滑块,以保证推进的圆筒与外圆筒同心,以达到设计要求±5mm。 2.4 各部铸件要保证设计的尺寸 在安装过程中曾出现浓缩器、旋流器、防磨瓦推不进去拽不出来的现象。其原因就是由于较大铸钢件(如一次风前后筒、浓缩器外环)的尺寸与设计尺寸有较大出入,最后只好改变部分浓缩器和旋流器尺寸才能顺利安装,影响浓缩和旋流效果。因此要求制造厂家必须保证铸件的制造尺寸在允许范围内。
3 运行中存在的问题及改进
3.1 磨损严重 6号炉安装稳燃器运行6个月后,抽出所有中心风管组件检查,发现浓缩器、浓一次风通道、防磨环磨损相当严重,普遍减薄10mm左右,有些已磨漏多处,严重影响煤粉的浓淡分离效果。尤其上排燃烧器的浓一次风通道支块处的中心风管磨漏较多,这样中心二次风便进入浓一次风道与煤粉混合,不能保证煤粉及时着火和火焰稳定,也不能形成高温、高浓度区域。如果关闭中心风门,煤粉将进入中心风管,无法在中心回流区四周喷入,也不能形成高温、高浓度区域,甚至堆积在中心管内燃烧,烧坏中心管。因此,建议采用更先进的耐磨耐热钢材(现用的钢材为ZG40CrNiMOMnSiRe),此外应取消浓一次风通道支撑块,将其放在淡一次风通道内,由于此处煤粉浓度低,可以减轻磨损。 3.2 一次风阻力增大问题 5号炉安装稳燃器后,从运行情况看,一次风压比以前提高1000Pa左右,要维持高风压,就会影响制粉出力,不利于经济运行。此外,风压高还会加剧送粉管道和稳燃器内部的磨损。阻力大的原因是稳燃器一次风通道内安装的导流环、防磨环、浓缩器和防磨瓦造成的。因此建议:(a)取消防磨瓦、防磨环,改为喷涂耐磨材料;(b)采用更先进的耐磨钢材制造浓缩器、导流环,并减少其厚度;(c)合理设计增大一次风通道截面积,以减少阻力。 3.3 低负荷时喷口处结焦 在用电负荷较低时,锅炉负荷也相应降低。这时直流二次风门全关,高温烟气中心回流区移到喷口附近,煤粉在此处着火,喷口附近温度高,易结焦渣。建议此时运行人员应开启中心二次风门,使着火区远离喷口,但不可太远,这就需要运行人员精心调整,以保证低负荷时燃烧稳定,不必投油助燃。
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