1、四川電力技術SICHUAN ELECTRIC POWER TECHNOLOGY2003年 第1卷 第4期攀鋼發電廠410 th鍋爐燃燒器改造 李思蓉 （攀鋼發電廠，四川攀枝花617012）1鍋爐的基本概況攀鋼發電廠1號爐系哈爾濱鍋爐廠制造的HG4109.8YM11型單汽包自然循環、集中下降管、倒U型布置的固體排渣煤粉爐。燃燒器為角式直流式燃燒器，采用正四角切向布置，假想切圓直徑為1 000mm（逆時針旋轉）；燃燒器設置三層共12只一次風噴口，布置方式自上而下為三、二、一、二、一、二、一、二；其中三次風噴口下傾7°。點火采用二 級電動點火系統，每只油槍出力為1 170 kgh，共有四只

2、油槍，分別置于四個下二次風噴口內。鍋爐采用中間儲倉式制粉系統，配有兩臺DTM320580型球磨機，制粉系統乏氣作為三次風引入 爐膛，燃煤干燥方式采用熱風干燥。設計煤種的應用基低位發熱量為17 2915kJkg，可燃基揮發份為308，應用基灰份為3915，應用基水份為8。過熱蒸汽溫度為540、壓力為981 MPa，給水溫度為227。 2鍋爐存在的問題鍋爐自1994年6月投產以來，主汽溫度一直偏低，約在525左右。當負荷 在70 MW及以上時，燃燒穩定性較好；當負荷在70 MW以下時，燃燒穩定性變差。為了解決鍋爐主蒸汽溫度偏低的問題，對鍋爐主蒸汽溫度進行了多方面的調整：如提高上層燃燒器的負荷；加大

3、一、二、三次風速； 降低一次風溫；調整入爐煤粉的細度等。但這些方法都不能使鍋爐的過熱蒸汽溫度達到額定值；即使對一、二、三次風進行大幅度調整后，可以使主蒸汽溫度接近額 定值，但燃燒的穩定性變差，因此最后得出的結論是燃燒調整對提高鍋爐的主蒸汽溫度已沒有余地。在實際運行中，為了解決主汽溫度偏低對汽輪機末級葉片帶來的 不良影響，常采用退出汽機高加回熱系統，即降低給水溫度的辦法來提高主蒸汽的溫度，但這嚴重降低了機組運行的經濟性。通過試驗發現：鍋爐各級過熱器、省煤器和空氣預熱器的煙溫均較設計值偏低，這說明了爐膛的吸熱量過多，導致爐膛以后各級對流換熱器的煙溫降低，換熱不足；也說明了過熱蒸汽達不到額定值，不能

4、歸因于過熱器換熱面積不夠。 3提高鍋爐主蒸汽溫度的方案從以上分析及試驗可以得知：提高鍋爐主蒸汽溫度，必須從降低水冷壁在爐內的吸熱量為主。當以參數調整來提高汽溫達不到要求時，只有采取結構改造來提高汽溫。一般方法有：一、二次風口上仰；減少爐膛切圓直徑；增加衛燃帶。下面將分別說明上述諸方法對該臺鍋爐的可行性。31一、二次風口上仰一、二次風口上仰，提高爐內火焰的燃燒中心，降低高溫煙氣在爐內的停留時間，從而減少了爐膛內水冷壁的吸熱，使爐膛出口煙氣溫度增加，能有效 提高主蒸汽溫度。但一次風口上仰，將削弱燃燒的穩定性。由于噴口上仰結構變動小，效果好，因此是提高主蒸汽溫度的方法之一，但燃燒器噴口上仰的同時，必

5、須 注意兼顧噴口對火焰的穩燃能力。32縮小爐內燃燒切圓縮小切圓直徑同樣是十分有效和簡單的方法。攀鋼發電廠410 th鍋爐的設計假想切圓直徑為1 000 mm，冷態試驗時測出它的實際切圓有5 000 mm且部分汽流存在偏斜或刷墻現象。因此降低爐內燃燒切圓，減弱水冷壁的輻射熱，也是提高主蒸汽溫度的方法。33在水冷壁上敷設衛燃帶在爐膛內水冷壁上敷設衛燃帶是減弱爐內吸熱更為直接的方法。由于攀鋼發電廠的機組為調峰機組，在目前情況下，鍋爐在低負荷時的穩燃能力較差，機組低負 荷運行時耗用燃油較多，不利于機組的經濟性運行。因此在降低鍋爐的爐內吸熱量時，一定要注意提高鍋爐的低負荷穩燃能力，節約低負荷用油。只簡單

6、地在爐內敷 設衛燃帶不足以在提高主蒸汽溫度的同時又解決低負荷的穩定運行問題。在上述諸方法中，噴口上仰角度多大，切圓直徑又如何選取，將由爐內換熱數值計算來確定，這是因為常規的爐內輻射換熱計算無法考慮噴口的安裝角度、切圓 直徑和一次風速改變的影響，只有依靠數值分析方能得出結果。過熱器等對流換熱設備的換熱由常規計算進行。這樣就可確定合理的切圓直徑和噴口上仰角度。通過 對攀鋼發電廠的該臺鍋爐進行爐內配風的數值分析和運行工況的模擬及優選試驗：得出攀鋼發電廠燃燒器的上仰角度為7°，爐內切圓應改為650 mm。通過以上分析，決定對鍋爐的燃燒器進行改造，敷設衛燃帶可作為一種后備措施。 4燃燒器改造的

7、目的改造燃燒器的目的有三：加強燃燒器的穩燃能力，適應當前對機組的調峰要求；鍋爐冷態啟動采用小油槍直接點燃技術，節約機組啟動用燃油；提高過熱蒸汽溫度，改善機組的運行經濟性。該臺鍋爐原設計為直流燃燒器，在對該臺鍋爐的調試試驗中發現：對一、二、三次風大幅度調整后，可以使主蒸汽溫度接近額定值，但燃燒的穩定性變差。因此 強化燃燒器的穩燃性能與改善蒸汽品質是相關的，有了更強的穩燃能力，使參數調整有更大的裕度，對控制蒸汽的品質是有利的。所以燃燒器的改造必須從能提高穩 燃能力出發并考慮采用小油槍直接點燃技術，以節約鍋爐啟動用油。 5燃燒器結構方案及其功能為了滿足以上要求，設計了一種回流區分級著火的燃燒器，它對

8、提高穩燃能力，防止爐 內結焦，控制汽溫，節約啟動用油和提高鍋爐效率都有很好的效果；回流區分級著火的另一特點是：可以通過控制二次風進入鈍體回流區的方法來調節著火距離，這 能有效地防止結焦和燃燒器的燒壞和對煤質變化的適應性。51回流區分級著火技術原理回流區射流分級著火燃燒機制是將少量煤粉氣流引入回流區，首先著火，再點燃主流的分級著火過程。由于進入回流區的煤粉氣流是少量的，能直接充分地利用 高溫煙氣的回流熱；且因中縫微弱的氣流受到鈍體兩側中的一側主流的吸引而靠攏，使得進入回流區少量的煤粉局部富集；特別是回流區的速度低，且有反向流，使 得煤粉的停留時間大大增長，從而形成了著火最有利的區域。這些都使得少

9、量煤粉極易著火，在回流區又十分穩定，尤如存在一個值班火焰，從而在鈍體穩燃的基礎 上大大增強了低負荷的穩燃能力。由于回流區是燃燒的關鍵核心區域，對燃燒的強弱起著主要的控制作用。顯然，噴入少量的燃料進入回流區，由于回流區的高溫、低速、停留時間長、著火容 易、增大了回流區對主流的點燃能量，強化了燃燒；相反，若噴入回流區的是溫度相對較低的二次風，就會使回流區降溫，或者將回流區吹穿，推遲著火，火焰后 移，并能防止結焦或燃燒器燒壞。因此，控制一次風粉或二次風進入回流區就可以使燃燒由強轉弱，對提高蒸汽溫度、防止結焦或適應煤種的變化有著十分重要的意 義。52燃燒器結構燃燒器結構如圖1所示。（1）鈍體的擋風面積

10、相當于一次風通道面積的065，阻塞率高，使紊流加強，回流區大，有利于一次風的加熱。（2）鈍體中心的收縮形縫隙使不低于10的一次風粉濃縮后進入回流區，形成分級著火燃燒機制，提高回流區的溫度，使著火提前，強化燃燒。（3）鈍體出口的上、下側設置的整流板，一方面起到對鈍體兩側主流煤粉有進一步增濃效果；另一方面又將濃的煤粉流引導到回流與主流的交界處。這樣經開縫鈍體形成的三股濃煤粉流分別處于回流區的中心和兩側邊界處，加強了回流區對濃煤粉流的加熱作用。從整體上看，濃煤粉流均分布于一次風內，又有利于減少飛灰含碳量。（4）防止結焦和燃燒器的燒壞。當打開冷卻風門，冷卻風的主要部分通過側風道，進入鈍體背風區域，再引

11、入回流區。冷卻風的進入，在鈍體后方形成多 股射流，一股為中心風粉，兩股為引入的冷卻風，使回流區推遲或消失，從而逐步轉變為直流燃燒方式，使火焰位置變遠，燃燒由強轉弱。冷卻風的另一部分將改為 背火側面風，加上進入回流區的冷卻風，有效防止了水冷壁面的結焦和燃燒器的燒毀。（5）節約鍋爐冷態啟動用油。小油槍煤粉直接點火技術：將小油槍插入開縫鈍體的縫隙內，以少量的油首先點燃縫隙噴出的10的一次風粉，再以油和少量粉燃燒釋放的熱，去點燃主流一次風粉的分級點燃過程能更大的節約鍋爐起動用油。 6燃燒器改造的具體技術措施對于穩焰，只需改造中、下兩層燃燒器，但考慮汽溫的提高，上層燃燒器會有更大的作用；顧及兩方面的要求

12、，12只燃燒器需全部更換。本次對鍋爐燃燒器改造有以下幾項：將原設計的直流燃燒器改為回流區分級著火的燃燒器；將原設計每只出力為1 170 kgh的點火油槍改為每只出力為300 kgh的小油槍；將一、二次風噴口的安裝角度由原水平布置改為上仰7°；三次風噴口由原上仰7°改為水平安裝（三次風僅改變了安裝角度）；將原設計的燃燒器爐內假想切圓1 000 mm改為650 mm。 7燃燒器改造后的效果通過對上述燃燒器進行全面改造，經過近五個月的運行實踐表明，主要達到了以下技術指標。未出現一次滅火事故，經過低負荷試驗，不投油穩負荷為50 MW；在同等條件下使蒸汽運行溫度提高1520。鍋爐改造

13、前，在70 MW及以上時，主蒸汽溫度一般在520左右，減溫器不投入運行；改造后主蒸汽溫度控制在540左右，且減溫器一般要投入運行，流量在510 t左右。飛灰可燃物含量略高于改造前：改造前飛灰可燃物一般為1525，改造后一般為2030；大渣的含碳量略低于改造前：改造前大渣可燃物一般為47，改造后一般為36。排煙溫度略有增加，但仍在設計值（135）左右波動。在100 MW負荷時，鍋爐的排煙溫度為130145，符合設計要求。改造前后鍋爐熱效率基本上沒什么變化，但因改造后主蒸汽溫度的提高，使機組的回熱加熱系統全部投入，大大提高了機組的循環熱效率，從而降低了發電標煤耗14 gk W·h。改造后的燃燒器噴頭（包括鈍體、殼體和整流板）材料選用ZGCr27Ni17Mn3N，比原燃燒器噴頭好，耐用期不低于一個大修期。 8燃燒器改造后的經濟效益燃燒器改造后，額定工況下，過熱蒸汽溫度提高1520，給水溫度由原 200提高到222，機組發電煤耗由改造前的368 gkW·h降到354 gkW·h。即由于燃燒器改造，可節約發電標煤耗14 gkW·h，按該臺機組年發電量6億度計算，將