板桥-330MW锅炉燃烧器结构分析

SG-1036/17.5-M871型锅炉燃烧器结构分析唐一心2011.112023/2/51设备概况南京华润热电有限公司共分两期建设；一期工程2×135MW机组分别于2004年5月31日和2004年12月5日投产；二期工程2×330MW机组分别于2005年7月11日和2005年12月31日竣工投产移交商业运营，总装机容量为930MW。目前，一期机组已关停。二期机组配套上海锅炉厂制造的SG-1036/17.5-M871型亚临界、一次中间再热、控制循环汽包炉。2023/2/52燃烧器型式该炉配套采用HP843中速磨冷一次风正压直吹式制粉系统，四角切向燃烧，单炉膛倒U型露天布置，全钢架悬吊结构，平衡通风，固态排渣，燃烧器为WR型直流煤粉燃烧器。WR型直流煤粉燃烧器，是美国燃烧工程公司为改善燃煤锅炉低负荷运行时着火和燃烧稳定性能，于70年代后期研制出来的。采用均等配风直流式煤粉燃烧器，所谓均等配风是指一、二次风喷嘴相间布置，即在两个一次风喷嘴之间均等布置一个或两个二次风喷嘴，出口气流为直流射流或直流射流组的燃烧器。2023/2/53存在问题我司在2007年、2009年、2011年的机组检修过程中陆续发现了燃烧器烧损的问题，就此问题对燃烧器的技术来源、结构和损坏原因进行初步的分析，试图找出解决办法。2023/2/54布置方式具体布置型式是：每角一次风喷嘴5只、二次风喷嘴9只。一、二次风喷嘴间隔布置，即在每一个一次风喷嘴的上下方都有二次风喷嘴，而且喷嘴间距较小。燃烧器最高层为上二次风喷嘴，其作用除供应上排煤粉燃烧器所需空气外，还可提供炉内未燃尽的煤粉继续燃烧所需空气。燃烧器最低层为下二次风喷嘴，其作用除供应下排煤粉燃烧器所需空气外，还能把煤粉气流中的析出的粗煤粉托住，使其燃烧而减少机械不完全燃烧损失。顶部配置有OFA及SOFA喷嘴，以达到分级燃烧降低NOx的目的。2023/2/55布置方式燃烧器设计为摆动可调式，每角有一组电动执行机构，以调整A、B、C、D、E层一次风喷嘴和AA、AB、BC、CD、DE、EE层二次风喷嘴上下摆动，一次风喷嘴摆动角度为上下20°、二次风喷嘴摆动角度为上下30°；顶部2只二次风喷嘴手动调整，其摆动角度为上30°，下摆动6°。摆动式燃烧器通过改变一、二次风喷嘴角度的办法来改变一、二次风的混合时机，以适应不同煤种的需要，还可用来调整炉内火焰的位置，分配炉内外的吸热量，以调节和控制炉膛出口烟气温度，调节过热蒸汽和再热蒸汽温度（主要是调节再热汽温）。另外在AB、BC、DE层二次风喷嘴内部装有油枪。2023/2/56燃烧技术我司#3、#4锅炉分别于2008年10月、2009年11月对A层燃烧器进行了微油点火改造，更换为微油点火燃烧器，A层一次风喷头不再参与摆动调节。＃3、4炉一次风喷管采用的燃烧技术是国际上普遍采用的垂直浓淡煤粉燃烧技术和同心反切燃烧技术。垂直浓淡煤粉燃烧技术即：将煤粉气流分成浓淡两股，分层送入炉膛，浓淡气流各自远离燃料燃烧的化学当量比燃烧，从而可以抑制NOx生成，高浓度煤粉气流易于着火和稳定燃烧，从而提高了整个火焰的稳定性。2023/2/57一次风室与喷嘴结构在一次风喷管入口弯头内不安装导向装置，利用煤粉气流在弯头处的惯性将气流分成上下两股，上股为高浓度煤粉气流、下股为低浓度煤粉气流，同时在一次风喷嘴内部装有一个V形钝体，其作用是使一次风气流在喷嘴前方的形成一个回流区，卷吸高温烟气，起到稳定燃烧的作用，该燃烧技术也称为“上下浓淡燃烧”，其燃烧方式取得了良好的稳定燃烧效果。2023/2/58燃烧技术但此燃烧方式也存在缺陷，主要表现在，由于一次风风速较低或是由于喷嘴形状所致，含煤粉的一次风气流的刚性小于二次风气流，受到上游气流的撞击，一次风气流偏转要大于二次风，使一次风首先贴向壁面，二次风则偏转较小，在炉内旋转，而浓一次风贴向壁面则可能造成结渣或高温腐蚀，并且不利于提高燃烧效率，为此，采用了同心反切技术。同心反切燃烧技术即：二次风射流沿着与一次风射流相反的方向旋转射入炉膛，一次风沿煤粉管轴线射入炉膛后，在较大的二次风射流的引射和冲击下，被带入沿二次风射流方向旋转的火球中。这样一、二次风强烈混合，有助于煤粉完全燃烧。同时，一次风被包围在炉膛中央，形成炉膛中央富燃料，炉膛周围富氧气的燃烧结构，大大减少了一次风冲刷水冷壁结焦的可能性。2023/2/59燃烧器材质＃3、4炉一次风喷管各部所用材质是：一次风喷管为铸造件，材质是球墨铸铁QT50-1.5；一次风喷管喷嘴的内部及钝体为铸造件，材质为ZG3Gr20Ni7Mn；一次风喷管喷嘴的外部为焊接件，材质是1Cr20Ni14Si2。2023/2/510喷嘴烧损原因分析炉膛温度偏高，炉膛火焰中心温度偏高，炉膛高温烟气对燃烧器的辐射换热增强，导致燃烧器喷嘴壁面温度增高而烧损。炉膛火焰中心偏斜，炉膛温度和燃烧器喷嘴的温度分布明显不均，导致燃烧器烧损。煤粉的挥发份高，一次风风速过低，煤粉射流的着火点距喷嘴过近，导致燃烧器烧损。由于每台磨煤机出口至燃烧器的煤粉管道路径布置不同，会造成在同台磨煤机一次风风速相同的情况下，有的煤粉管道出现积粉现象，那些沉积下来的煤粉长期和热风接触，易发生煤粉自燃和爆炸。特别是在煤粉挥发分高、浓度适宜、含氧量高、温度较高等情况下，煤粉爆燃就特别容易发生，而导致燃烧器烧损。2023/2/511预防措施合理调配周界风量，对于停运的燃烧器保持适当的周界风保证喷嘴的冷却效果。做好锅炉动力场试验，一次风调平工作，减少一次风管间的风速、风量不平衡，提高炉内燃烧场的均衡，减少温度不均现象，在减少燃烧器损坏的同时也有利于降低炉膛出口的烟气温度偏差减少汽温偏