锅炉炉膛喷涂技术改造探讨

侯强　马洪学

摘要：民权公司DG1900/25.4-II1型锅炉由东方锅炉（集团）股份有限公司与东方-日立锅炉有限公司合作设计、制造。在运行期间，测试发现锅炉燃烧不十分稳定，且排烟热损失、机械未完全燃烧，热损失偏高。为提高其运行的稳定与经济性，考虑在燃烧器区域敷设卫燃带，并在其表面喷涂特殊涂料来降低燃烧器区域辐射换热。改造取得了良好的效果。

关键词：锅炉炉膛；喷涂技术；技术改造；HT-NR3旋流燃烧器；锅炉运行 文献标识码：A

中图分类号：TK229 文章编号：1009-2374（2015）30-0042-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.30.021

1 东锅HT-NR3旋流燃烧器原理

HT-NR3旋流燃烧器内管（一次风管）内有一文丘里管，文丘里管后设有锥形钝体，煤粉气流流经文丘里管时，煤粉颗粒被加速且风粉混合物被集中在一次风管中部，在锥形钝体的作用下，大部分煤粉由于高速惯性被甩向四周形成环形浓粉区，环形浓粉区在稳燃齿的作用下进一步浓缩，风粉混合物密度提高、煤粉浓度变大，而一次风管中部主要为气体分子形成淡粉区。

国电民权发电有限公司HT-NR3旋流燃烧器主要由直流一次风、直流二次风（内二次风）和旋流风三次风（又称外二次风）组成。风粉混合物（一次风）喷进炉膛时，由于中心筒锥体的作用，风粉混合物（一次风）在向前运动时卷吸其内侧的热量烟气热量，温度升高，为着火做准备，但由于其卷吸能力弱，温度达不到煤粉挥发份析出的条件，煤粉也就无法着火，此时煤粉也只能处于预热的阶段。同时三次风喷进炉膛后，由于有直流的二次风夹在中间，也不能与风粉混合物（一次风）立即混合，但在三次风向前运动时却开始卷吸周围的高温烟气，由于三次风的旋转作用，三次风切向力加大，卷吸能力变强，三次风温（实际上为三次风与烟气的混合物）升高（可达500℃左右），当二次风变弱时，三次风与一次风开始混合，煤粉开始燃烧。

2 #2锅炉运行的实际情况

东方锅炉的炉型及燃烧器在很多南部地区同类型锅炉运行中其燃烧稳定性、火焰充满度均较好。由于民权厂实际入炉煤种（相对设计煤种）挥发份偏低、灰份较高、不易着火燃烧。在高负荷（满负荷）时，由于炉膛热负荷高、燃烧区温度水平高，燃烧基本稳定；当煤种变化或深度调峰时，因燃料量随之变化，炉内火焰温度随负荷波动而波动。当负荷变化引起炉膛温度下降、进入炉内煤粉在喷出口要求位置不能吸收足够热着火而直射炉膛中心时，这股相对低温的连续射流风粉混合物会进一步影响炉膛中心温度，可能造成煤粉射流着火的不稳定。存在以下主要问题：（1）低负荷时，炉膛温度较低，下层燃烧器区域炉膛温度1100℃～1200℃，中层燃烧器区域炉膛温度1150℃～1250℃，上层燃烧器区域炉膛温度1200℃～1300℃；（2）机械未完全燃烧热损失大。锅炉炉渣含碳量偏高（约5%），锅炉飞灰含碳量偏高（约4%）；（3）锅炉燃烧稳定性不太好，个别火检闪烁；（4）排烟温度高比设计值稍高。

3 锅炉炉膛喷涂应达到的技术效果

3.1 能保证锅炉运行的安全性和稳定性

喷涂后锅炉燃烧稳定性更强、火焰充满度基本不受影响机制，不改变原来空气动力场布局。

喷涂后不得出现冲刷锅炉受热面的情形，杜绝因施工造成锅炉爆管。

喷涂后锅炉每根管子吸热量应均匀，保证每根管子的质量流速一致，不得出现热偏差和个别管子超温的现象。锅炉的截面热负荷一致，锅炉左右侧一致。

喷涂表面应光滑，不粘焦，喷涂后锅炉不应出现严重结焦现象。

3.2 能保证锅炉蒸发量、蒸汽参数

喷涂后应能适当降低燃烧器区域热辐射，适当提高燃烧器区域炉膛温度，特别是适当提高下层、中层燃烧器区域温度，更加稳定锅炉燃烧。燃烧器区域热辐射降低后，可根据不同的涂料特性，选择另一种能在锅炉炉膛上部喷涂的材料，增加该区域热辐射，使锅炉的总体出力（蒸发量不得小于1950t/h）不受到太大的影响。

不影响锅炉蒸发量，在目前设计的锅炉汽温调节系统范围内，锅炉过热蒸汽温度和再热蒸汽温度能够在可控范围内即锅炉蒸汽的参数不受太大影响，不影响锅炉运行经济性。

3.3 能保证锅炉运行的经济性

喷涂后能进一步降低锅炉炉渣含碳量、飞灰含碳量。喷涂后不影响锅炉排烟温度，最好锅炉排烟温度能适当降低。锅炉出口的温度、预热器进口温度不得降低太多，否则有可能影响预热器出口的热风温度（一次热风和二次热风），喷涂后有可能造成燃烧的不稳定以及制粉的干燥出力的下降。

3.4 喷涂材料应能耐高温和不腐蚀锅炉受热面

喷涂面寿命切应超过600MW机组的大修周期（5年）。喷涂面承受住大焦的冲击和磨损，同时喷涂施工方便快捷，涂料自然干燥迅速，施工工期应在15日

以内。

4 锅炉炉膛喷涂面积数据要求

4.1 炉膛喷涂面积确定

根据低负荷时炉膛温度较低的现状，下层燃烧器区域炉膛温度1100℃～1200℃，中层燃烧器区域炉膛温度1150℃～1250℃，上层燃烧器区域炉膛温度1200℃～1300℃。根据就地测量以及渣的熔融形状，目前需要提高炉膛温度约100℃，即从约1500K提高到1600K。

对不易着火燃烧煤种，运用如下经验公式进行设置卫燃带面积的初步估算：

F1=0.2H（a+b）ψξφ

式中：F为卫燃带面积，m2；H为炉膛辐射受热面高，m；a为炉深，m；b为炉宽，m；ψ为炉膛污染程度系数；ξ为燃烧器结构布置修正系数；φ为综合因子，由煤粉初始条件（挥发份、灰份、低位发热量、入炉时温度、细度），二次风温，炉膛系统黑度，卫燃带形状综合修正。

对锅炉H取冷灰斗斜坡中部至屏过中部的距离，可算得为53.65m，a=15.4568m，b=19.4192m，取ψ=0.85，ξ=0.8，由实际入炉煤质、风温等初始条件并参照经验数据得φ=0.46～0.61，代入上式可初步算出F1=136m2。从而得出，卫燃带面积占水冷壁总面积的2.95%。endprint

4.2 锅炉炉膛喷涂应考虑实际问题

（1）锅炉炉膛喷涂能充分利用检修升降平台；（2）喷涂受热面光滑且为垂直面，以利于喷涂的牢固性，消除积灰。

4.3 炉膛卫燃带位置确定和炉膛卫燃带高度

根据要求，降低燃烧器区域热辐射涂料的喷涂高度可以选择从锅炉上方（17.5m）开始至第二层煤粉燃烧器（24.82m）与第三层煤粉燃烧器之间（29.77m）的分界线处（27.29m）止，喷涂高度为9.79m，炉膛宽度为19.42m，炉膛深度为15.45m。也就是说，可以选择在面积为682m2{[（27.29-17.5）×19.42×2]+（27.29-17.5）×15.45×2]=682m2}受热面上进行降低辐射的施工，可以供选择的区域要大于实际施工区域。

综上所述，锅炉卫燃带高度应在1.7～2.2m之间，在锅炉炉膛内部17.5～27.29m高度范围内，越靠上对下层燃烧器的卫燃效果越差，对锅炉出力影响较大，故锅炉卫燃带应在17.5～19.5m处比较合适。

4.4 增强降低燃烧器区域热辐射涂料的喷涂高度

增强降低燃烧器区域热辐射涂料的喷涂应遵循：（1）锅炉炉膛喷涂能充分利用检修升降平台；（2）在低负荷下燃尽区温度不得降低；（3）能抗炉膛吹灰蒸汽的影响。即在吹灰状况下，该喷涂材料不脱落、变形、化学性质稳定；（4）能平衡卫燃带少吸收的

热量。

根据（1）、（2）、（3）要求，增强水冷壁区域热辐射涂料可以选择的喷涂高度从燃烬风燃烧器上方（40.338m）开始至遮焰角下缘处（56.388m）止，即可以选择的喷涂高度为16.05m，炉膛宽度为19.42m，炉膛深度为15.45m。可以选择的喷涂面积为（16.05×19.42×2）+（16.05×15.45×2）=1119.3m2。

根据（4）的要求，卫燃带使水冷壁的少吸收2.95%，燃烧器区域温度升高100K后多吸收的热量约为（341÷4600）×（1600/1500）4=1%[（4.9×19.42×2）+（4.9×15.45×2）=341]，即总少吸收的热量为2.85%。

水冷壁区域少吸收的水冷壁表面的发射率平均在0.7左右，假设热辐射涂料的发射率在0.9左右。假设喷涂面积为F2，则[F2×（0.9/0.7）+4600-A]/4600=1.0285F2=460m2。

即增强水冷壁区域热辐射涂料可以选择的喷涂高度从燃烬风燃烧器上方49.738m开始至遮焰角下缘处56.388m止。

参考文献

[1] 容銮恩.电站锅炉原理[M].北京：中国电力出版社，2007.

作者简介：侯强（1973-），男，山东东平人，国电民权发电有限公司工程师，研究方向：锅炉管理；马洪学

（1971-），男，山东新泰人，国电河南电力有限公司工程师，研究方向：锅炉运行。

（责任编辑：陈 倩）endprint