浅谈燃烧系统改造的效果

郭勇剑

河北大唐国际张家口热电有限责任公司 河北张家口 075000

1 燃烧系统改造背景

张家口热电公司一期2×300MW机组，锅炉为哈锅1025t亚临界参数、一次中间再热、自然循环汽包炉。锅炉采用四角布置的切向摆动式燃烧器，燃烧出口射流中心线和水冷壁中心线的夹角分别为 42°和48°。主燃烧器上方设置SOFA燃烧器，SOFA风室为反切形式。水平浓淡煤粉燃烧器将一次风气流分离成浓淡两部分；两部分之间用垂直隔板分开，燃烧器出口处设有带波纹形的稳燃钝体。角燃烧器的12个空气喷嘴，除SOFA风室的3个喷嘴手动驱动外，其余喷嘴均由摆动气缸驱动作整体上下摆动，并且炉膛四角的四只燃烧器按协调控制系统给定的控制信号做同步上下摆动，摆动气缸通过外部连杆机构、曲拐式摆动机构，内部连杆和水平连杆驱动空气喷嘴绕固定于燃烧器风箱前端连接角钢上的轴承座做上下30°的摆动[1]。

2012年，对1号锅炉进行了低氮燃烧器技术改造。经过一段时间的运行，停炉后内部检查发现燃烧器浓侧喷嘴部分区域出现磨损，经检测，改造后燃烧器与哈锅原燃烧器所用材质基本相近。之所以出现相对更严重的磨损，主要是因为新百叶窗煤粉燃烧器整体着火提前，利于控制NOX形成，但同时也使得火焰更靠近燃烧器喷嘴，造成燃烧器喷嘴的工作温度升高，耐磨性下降，煤粉冲刷壁面造成磨损，靠近喷口侧燃烧器筒体开裂等严重缺陷，甚至发生延局部裂纹向外吹火现象，燃烧器外部布置了燃油系统，存在严重的安全隐患。

继上次改造之后，1号锅炉燃烧器已运行七年。部分燃烧器喷口摆动连杆已损坏，造成燃烧器摆角不一致。导致燃烧火焰不好控制，不利于控制NOx的生成。NOx生成量大，脱硝系统喷氨量增大，加速了空预器的污堵速度。直接威胁机组安全稳定运行。

2 燃烧系统改造方案

2.1 基本情况

燃烧器为摆动式，四角布置，切向燃烧方式，共有五层（20台）煤粉燃烧器。最下层煤粉燃烧器配有微油燃烧器，供锅炉点火使用。小油枪为机械雾化式，斜插入煤粉燃烧器中。

2.2 改造过程

（1）更换炉膛四角上四层共16台燃烧器喷口及拉杆等附件。提高燃烧器喷口材质，尤其提高Ni含量。从根本上提高耐磨损和耐热性能，同时解决燃烧器筒体组件存在裂纹的情况，提高燃烧器喷口的运行寿命。

（2）更换四台微油燃烧器，包含燃烧器本体及喷口、输粉管第一弯头、小油枪及摆动连杆等附件。小油枪由斜插入式改为从煤粉燃烧器正后方插入，使得小油枪火焰能直喷进炉膛，在锅炉点火时，小油枪的点火能量更高。最下层煤粉燃烧器内部改为双层圆筒式，最内层燃烧介质为柴油，第二层燃烧介质为煤粉，第三层为煤粉燃烧器周界风。

3 改造后效果分析

3.1 燃烧器喷口摆角

通过更换燃烧器喷口连杆，重新调整燃烧器喷口摆动角度，保证各燃烧器摆动动作一致。有利于调整炉膛火焰，控制火焰中心位置。使炉膛火焰完全实现可控，对过热汽温和NOx生成量的控制有很大帮助。重新校对调整后的燃烧器喷口摆动一致，也可以保证炉膛内火焰的四角切圆燃烧方式，可以使得进入炉膛内的煤粉充分燃烧，降低锅炉飞灰含量，提高锅炉燃烧效率。

3.2 微油燃烧器

改造前的微油燃烧器为斜插入式，小油枪从燃烧器侧壁位置斜向插入燃烧器中，导致小油枪火焰不能沿着燃烧器径直喷入炉膛，而是会对燃烧器侧壁造成冲击，造成燃烧器侧壁存在烧坏变形等情况。同时也导致小油枪本身出力降低，锅炉点火初期的能量降低。改造后的小油枪从A层燃烧器输粉管正后方径直插入燃烧器中，这样的方式既缓解了小油枪火焰对燃烧器侧壁的冲击，提高了燃烧器的使用寿命，又能保证小油枪火焰可以直喷入炉膛内，提高了锅炉点火初期的能量[2]。

3.3A层煤粉燃烧器

本次将A层煤粉燃烧器改造为双层圆筒式，最内层燃烧介质为柴油，第二层燃烧介质为煤粉，第三层为煤粉燃烧器周界风。柴油在最内层燃烧，当一次风携带煤粉从燃烧器进入炉膛时，小油枪火焰为煤粉提供了较高的燃烧能量，使得煤粉能够更充分的燃烧，降低了飞灰的产生。而最外层的周界风在为煤粉燃烧提供氧气的同时，也对燃烧器外壁起到了冷却的作用，保证燃烧器外壁不会因为高温导致变形。改造前，燃烧器喷嘴的工作温度升高，耐磨性下降，煤粉冲刷壁面造成磨损，靠近喷口侧燃烧器筒体开裂等严重缺陷，甚至发生延局部裂纹向外吹火现象。改造之后，提高了燃烧器喷口的材质等级，提高了耐磨性与耐高温性，延长了燃烧器喷口的使用寿命。

4 结语

本次改造提高了燃烧器喷口的耐磨性和耐热性，延长了燃烧器的喷口的使用寿命。通过对燃烧器摆动连杆的重新调整校对，使得炉膛内火焰实现有效的控制，从而可以控制过热气温和NOx的生成量。通过对微油燃烧器的改造，改变了小油枪火焰的喷射角度，缓解了小油枪火焰对A层燃烧器侧壁的损伤，改善了之前燃烧器靠近喷口侧燃烧器筒体发生延局部裂纹向外吹火情况，保证设备安全稳定运行[3]。通过对A层煤粉燃烧器的改造，新型式燃烧器改造为双层圆筒式，最内层燃烧介质为柴油，第二层燃烧介质为煤粉，第三层为煤粉燃烧器周界风。柴油在最内层燃烧，当一次风携带煤粉从燃烧器进入炉膛时，小油枪火焰为煤粉提供了较高的燃烧能量，使得煤粉能够更充分的燃烧，降低了飞灰的产生。