幾種典型燃燒器在江蘇電站鍋爐上的應用

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幾種典型燃燒器在江蘇電站鍋爐上的應用簡介
        為了適應電網調峰的需要,近年來江蘇許多電站鍋爐進行了低負荷調峰穩燃技術改造。在全省統調電廠中,100~200 MW……
幾種典型燃燒器在江蘇電站鍋爐上的應用正文
        為了適應電網調峰的需要,近年來江蘇許多電站鍋爐進行了低負荷調峰穩燃技術改造。在全省統調電廠中,100~200 MW機組鍋爐共有26台,其中25台已進行了改造;
300 MW機組UP型直流鍋爐共有8台,其中1台已進行了改造。在鍋爐低負荷穩燃改造中,普遍採用了以濃淡分離技術為主,並適當結合強化高溫煙氣迴流的綜合穩燃措施,但各電廠採用的改造技術又各有其不同的結構型式和特點。

1 各種燃燒器的結構及原理
1.1 一、二次風複合旋流燃燒器

該燃燒器運用在諫壁電廠4、5、6號機組的410 t/h鍋爐及南京熱電廠6號機組的400t/h鍋爐上,它在原旋流式燃燒器一次風出口管段裝設扭轉的旋流葉片,其旋轉方向與原二次風的旋轉方向一致。


 該燃燒器的一、二次風複合旋流提高了出口介質的總體旋流強度,使氣流團和煤粉顆粒之間的脈動、火焰內部物質的有效行程和固體顆粒的自身高頻旋轉次數大為增加,有利於煤粉的著火和燃燒。
1.2 煤粉濃縮預熱式燃燒器
    該燃燒器應用在徐州發電廠1、2、3、4號機組的4台400 t/h鍋爐和5、6、7、8號機組的4台670 t/h鍋爐上,另外還在華能淮陰電廠及新海電廠的3台670 t/h鍋爐上得到運用,結構如圖2所示,風粉混合物通過彎頭的離心分離分成濃淡兩股氣流,稀相氣流通過另一路管子直接進入爐內燃燒;濃相氣流則通過預熱筒,被筒內的迴流煙氣預熱后再進入爐內燃燒。預熱筒內煙氣迴流的大小由補氣門的開度進行調節。

1.3 富集型燃燒器

該燃燒器運用在揚州電廠4、5號機組的670 t/h鍋爐上,結構如圖3所示,當煤粉氣流流經富集器時,實現一次局部增濃,並在其後形成一高溫迴流區。一次增濃后的煤粉氣流依靠慣性射入該迴流區,並在此受到阻滯、減速,實現二次局部增濃,這股增濃煤粉氣流在高溫迴流區首先被點燃著火,形成穩定的小火焰,繼而點燃整個煤粉氣流,形成大火焰。
1.4 雙穩可調煤粉濃淡燃燒器

該燃燒器運用在戚墅堰發電廠的11、12號機組的670 t/h鍋爐上,它採用濃淡燃燒及穩燃鈍體兩方面的穩燃措施。其中的撞擊式煤粉濃淡調節裝置如圖4所示。當煤粉氣流流過撞擊塊時,部分煤粉氣流改變流動方向,由於其中的煤粉顆粒的運動慣性遠大於空氣的慣性,故煤粉顆粒被撞擊后大部分反彈至濃側氣流通道,同時小部分煤粉顆粒隨空氣繞流過撞擊塊進入淡側氣流通道,實現了濃淡分離。分隔板兩側氣流的濃淡比可通過改變撞擊塊高度H來實現。

1.5 濃稀相分離燃燒器

該燃燒器運用在天生港發電廠的8、9號機組的兩台400 t/h鍋爐及鹽城電廠8號機組的420 t/h鍋爐上,結構如圖5所示。當一次風粉混合物流經彎頭時,借煤粉顆粒的慣性力相對較大的特性,實現了濃相在外、淡相在內的濃淡分離。在濃相噴口中心有一穩燃錐;在濃相噴口外圍則設有可調周界風,當鍋爐負荷較高或煤質較好時,可開大周界風門以調節著火點、冷卻保護濃相噴口,以及調節煤粉氣流的剛性等。

2 全省穩燃技術改造效果和經濟效益

我省各電廠分別應用上述燃燒器對鍋爐進行低負荷穩燃改造,改造后的鍋爐基本實現了在50%額定電負荷下斷油穩燃的目標,這樣全省新增斷油穩燃電負荷665 MW,為電網調峰做出了較大的貢獻。

根據1996~1998年間各電廠改造鍋爐年消耗燃油量統計:全省鍋爐改造後年節省穩燃用油合計約為12 252噸,摺合人民幣2 695萬元(按2 200元/噸計)元。這些鍋爐的改造總投資約為1 172萬元,可在半年內回收。由上可見,我省穩燃技術改造工作取得了良好的效果和經濟效益。

3 改造后暴露的問題及採取的措施

總體上看,我省各電廠的鍋爐低負荷穩燃技術改造是成功的,改造效果是明顯的,但經過一段時間的運行,也相繼暴露出了一些問題和不足。
3.1 徐州電廠
3.1.1 8台鍋爐改造成煤粉濃縮預熱式燃燒器后發現的問題


(1)連續運行半年後,沿介質流動方向,在分離彎頭后稀相流道突變外側,磨穿漏粉嚴重;

(2)個別濃相燃燒器噴嘴燒裂、損壞,稀相噴口有變形;

(3)燃燒器上下的水冷壁有高溫氧化、腐蝕現象;

(4)機組在50%電負荷運行時,400 t/h鍋爐的再熱汽溫在495℃左右,670 t/h鍋爐的再熱汽溫在514℃左右,均偏低。
3.1.2 採取的措施及取得的效果

(1)在後幾台鍋爐改造時,考慮防磨的措施,易磨損的管道採用16 Mn鋼材,濃、淡相管道採用內襯鑄石,提高耐磨強度;

(2)在距燃燒器噴口600 mm處埋裝熱電偶,監測噴口的溫度;
    (3)在2台排粉機分配箱出口,一次風管根部安裝了連通管,低負荷單排粉機運行時,用來冷卻未參加燃燒的一次風噴嘴。
3.2 揚州電廠
3.2.1 2台鍋爐改裝成富集型燃燒器后存在的問題


(1)5號爐運行8個月後,在小修中發現燃燒器中間隔板有燒裂現象;

(2)4號爐運行一個月後,經檢查發現2角燃燒器噴口有變形現象。具體原因可能有兩點:一是噴口材質等級低;二是噴口周圍澆鑄耐火混凝土太多,使噴口膨脹不暢。

(3)兩台鍋爐在低負荷運行時,主、再汽溫略有偏低,主汽溫度在505℃左右,再熱蒸汽溫度在500℃左右。
3.2.2 採取的措施及取得的效果

(1)將噴口變形處材料取樣進行金屬元素分析;

(2)去除噴口周圍的部分耐火混凝土。
3.3 戚墅堰電廠
3.3.1 11、12號爐改造后存在的問題

(1)燃燒器濃淡分離調節裝置原設計為手動,內部分離擋塊四周的密封較為緊密,所以操作擋塊進退時比較費力;經過一段時間的運行,擋塊周圍的密封有所損壞,導致擋塊密封處漏粉,並積聚在內腔,積粉卡在密封處,從而又導致擋塊進退更不靈活;

(2)在低負荷運行時,由於投用最下排的濃淡分離燃燒器,爐膛火焰中心下降,導致主蒸汽溫度及再熱蒸汽溫度偏低。

(3)因煤質變化較大等原因,12號爐曾多次發生燒噴口的現象。
3.2.2 採取的措施及取得的效果

(1)電廠計劃改進濃淡分離裝置的密封;將調節裝置由手動改為電動,但由於設計問題,連桿出現彎曲,故濃淡調節裝置還需要進一步完善;

(2)將11號爐的C排也改成雙穩可調煤粉濃淡燃燒器,並在12號爐水冷壁上安裝一定面積的隔熱帶,以提高低負荷時的蒸汽溫度,效果較好;

另外,電廠準備改進配煤手段,以保證入爐煤質的穩定,避免發生燒噴口現象。
3.4 天生港電廠

電廠2台鍋爐改裝成濃稀相分離燃燒器后,存在著以下的問題:

(1)高溫過熱器后的甲側煙溫比乙側煙溫高50℃左右,甲側再熱汽溫也比乙側高25℃左右;

(2)爐底渣量增多,原因是噴口下方預燃室產生的錐形二次風不能完全托住煤粉所致,電廠將拆除8、9號爐的預燃室。
3.5 南京熱電廠

南京熱電廠5號爐改造后,在運行中暴露了一些問題:

(1)在燃用揮發份和發熱量較高的煤種時,由於爐膛溫度提高,造成前牆部分燃燒器和后牆大部分燃燒器噴口變形,中心孔和一次風擴錐有下沉和燒壞現象;
   (2)分離彎頭、中心管磨損較嚴重。電廠將採取防磨措施,以減少磨損現象;並通過運行調整,摸索燃燒器投停方式,儘可能減少燃燒器的燒損。
3.6 共性問題

綜上所述,全省鍋爐採用不同的燃燒器,進行低負荷穩燃技術改造后,普遍存在著以下的一些問題:
(1)汽溫問題

在低負荷工況運行時,存在著主蒸汽溫度或再熱器溫度水平偏低的現象,如諫壁電廠4、6號爐;揚州電廠4、5號爐;戚墅堰電廠的11號爐等。
(2)燃燒器燒損、變形

部分燃燒器發生不同程度的燒裂、變形等現象,影響了鍋爐的正常運行,如徐州電廠、揚州電廠、射陽港電廠、戚墅堰電廠、南京熱電廠等。
(3)磨損問題

在改造中採用了濃淡分離技術的鍋爐,普遍存在著濃淡分離裝置及有關部件、管道
的磨損問題,如徐州電廠、南京熱電廠等。
4 對低負荷穩燃技術改造的幾點建議
4.1 各種低負荷穩燃技術都有其優點,也有其缺點或局限性,所以每個電廠都應根據自身鍋爐狀況、爐型、及鍋爐的燃煤情況選擇合適的改造方法。
4.2 改造過的燃燒器中,有相當一部分存在著燒損、變形的問題,因此應採取一定措施,如安裝噴口壁溫測點,加強對噴口溫度監測,不斷摸索規律、積累經驗,實現對噴口可靠性狀況的準確判斷;對停用噴口採取有效的冷卻保護措施,確保燃燒器的安全。
4.3 應重視部分鍋爐低負荷工況下主蒸汽和再熱蒸汽溫度偏低的問題,通過合理選定改造燃燒器的排數、標高或在水冷壁上安裝隔熱帶等措施,使蒸汽溫度得以提高。
4.4 應採取有效措施,如更換高等級鋼材,或是在易磨部位鋪設耐磨材料等,以解決煤粉濃淡分離裝置的磨損問題。
4.5 電廠應因地制宜加強燃煤管理並改善配煤方式,使入爐煤質儘可能接近於穩燃改造的設計煤質,以保證鍋爐燃燒的穩定性、安全性;有條件的還可以開發和使用煤質在線分析儀,使運行人員對入爐煤質做到心中有數,及時調整燃燒。
4.6 平時應加強對燃燒系統的維護保養;在鍋爐大小修中,加強對鍋爐燃燒系統的檢查,對有損壞的設備要及時檢修和更換,要做到及時發現問題,及時解決問題。
4.7 應加強鍋爐的運行管理。運行人員應勤於檢查設備、巡視看火,並了解入爐煤質,隨著負荷及入爐煤質的變化,及時改變運行方式。
4.8 改造后的燃燒器中有的裝有可調節的中心冷卻風或周界風,有的裝有各種煤粉濃淡比調節裝置,對調節性能不好的裝置、機構要儘快設法解決,確保調節手段的有效性、可靠性和靈活性。
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