锅炉风道燃烧器助燃风源技术改造

王静 赵明

摘要：直吹式制粉系统在机组启动初期容易出现风道燃烧器助燃风速波动大、火焰倒灌、烧坏高压风机出口膨胀节等问题，通过改造助燃风源、优化制粉运行方式等一系列综合治理措施，保证了风道燃烧器安全可靠运行，还节约了启动用油，提高了机组运行的安全性和经济性。

关键词：直吹式制粉系统;风道燃烧器;助燃风源改造

1. 风道燃烧器介绍

某公司 2×660MW 燃煤供热机组工程采用东方锅炉股份有限公司生产的 DG2004.6/29.3-Ⅱ13 型高效超超临界参数变压运行直流炉，2019年投入商业运营。设计正压直吹式制粉系统。锅炉冷态启动初期，炉膛内燃料量少、燃烧弱，炉膛温度低，烟气温度和烟气量较低，空预器出口热一次风温度不能满足投制粉系统温度，为了加快启动速度，在空预器热一次风出口至热一次风母管管道装设风道燃烧器，冷态启动初期用于加热一次风，满足制粉系统启动条件。随着机组负荷上升，空预器出口温度达到160℃时可退出风道燃烧器。

风道燃烧器内布置一支小油枪，油源取自炉前燃油系统;油枪点火需要的助燃风由自备高压风机提供，同时引一次风机出口冷一次风为油燃烧器停运时提供吹扫风;油枪吹扫采用杂用压缩空气吹扫。

2. 风道燃烧器运行中存在的问题

自机组投运以来，风道燃烧器多次出现火焰倒灌的问题，导致风道燃烧器被迫退出，造成磨煤机无法投入。因此必须投入其他点火油枪，造成启动用油增加，延长机组启动时间。

3. 原因分析

综合分析，导致风道燃烧器助燃风速波动、火焰倒灌甚至烧坏高压风机出口连接膨胀节的原因主要有：

1）一次风压和高压风机出口风压不匹配，是造成风道燃烧器助燃风速波动、火焰倒灌的主要原因。

风道燃烧器运行中，着火稳定的条件要求点火时助燃风速度在10m/s左右，正常运行中助燃风速度在20m/s以下，由于助燃风风速较低，对一次风压的变化极其敏感，一次风压波动幅度稍微增大，都会导致一次风压和高压风机出口风压的平衡被打破，导致火焰倒灌，反流到高压风机出口，烧毁高压风机出口连接膨胀节。

火焰倒灌造成的危害，烧坏高压风机出口膨胀外，还可能烧坏风道燃烧器、火检探头等使风道燃烧器无法正常投入，导致机组无法正常启动等问题，严重时还可能烧坏管道甚至高压风机，并且烫伤附近的人员，造成人身伤害和财产损失。

2）启动初期，调整一次风机动叶时，一次风压波动大。

冷态启动初期，制粉运行数量较少、一次风量较低，进行一次风调整时（如启停制粉、燃烧调整时）一次风压波动幅度较大;而启动初期一次风量较小，一次风机机动叶调整器调节特性较差，无法投入动叶自动保持一次风压稳定，只能手动调整，加剧了一次风压的波动。

3）制粉系统断煤或者其他故障，造成热风门关闭过快，一次风压快速上升。

冷态启动过程中，磨煤机启动初期下煤不稳定，断煤时，磨煤机出口温度升高，为防止超温，热风门快速关闭，造成一次风压迅速上升。

4）高压风机变频器无法投入自动，自动保持助燃风速稳定。

5）保护逻辑不完善。

风道燃烧器保护条件中只有壁温高自动退出，无助燃风速低自动退出，导致火焰倒灌时油枪仍然运行，烧损膨胀节，直至壁温超温保护动作才会自动退出。

4. 技术改造方案

针对高压风机出现的问题及具体原因，制定对应的技术改造方案：

a）为解决一次风压和高压风机出口风压不匹配的问题，在密封风母管上引一路管道至风道燃烧器助燃风管道，为风道燃烧器提供助燃风。密封风机进口风源取至冷一次风母管，一次风压波动时密封风母管压力也会跟随着同步波动，且密封风压永远大于一次风压，根据这一特性，选择密封风作为风道燃烧器的助燃风，在一次风压波动时不会打破助燃风压和一次风压的平衡，从根本上避免了火焰倒灌的发生;另外还能减少风道燃烧器助燃风速波动幅度，提高风道燃烧器着火的稳定性。

b）对该方案做了可行性分析：

密封风机出口和高压风机出口参数对照表

由上表可见，密封风机出口参数完全能满足风道燃烧器助燃风要求。

由于启动初期，制粉系统运行数量较少，所以密封风机的出力也小，而风道燃烧器所需要的助燃风量也小，一台密封风机完全能够满足制粉系统密封和风道燃烧器助燃风要求，等到后期负荷增加、制粉系统运行数量增加后，一台密封风机出力不够时，空预器出口热一次风温度也基本到了可以满足制粉运行要求的温度，此时可以退出风道燃烧器，否则可启动两台密封风机并列运行，不会影响到后期制粉系统的运行。

5. 改造前后效果对比

利用机组停机的机会，根据技术改造方案对风道燃烧器进行了技术改造，效果比较：

1）改造后风道燃烧器投入期间，没有出现过助燃风速降至0米/秒，高压风机出口膨胀节着火的现象。

2）对改造前和改造后，风道燃烧器运行期间的一次风压和助燃风速变化趋势进行了统计和分析，改造后一次风压小幅度波动时助燃风速基本不波动，一次风压大幅度波动时助燃风速的波动幅度较小。改造后的助燃风速不仅在一次风压大幅度波动时波动幅度明显减少，而且在正常运行期间助燃风速也更加稳定。

3）改造后油枪投入数量大幅度减少，风道然说起稳定投入运行时仅需要投入用油量很小的A层微油油枪即可，避免了投入其它层大油枪，节约了的燃油，每次启动可节约启动用油12吨。

4）改造后，制粉系统和燃烧稳定，使得机组启动更加快速，基本达到甚至超越预期效果。

5）改造后风道燃烧器运行期间的密封风机电流进行了对比，发现密封风机电流基本无明显增加，而高压风机则不需要启动，因此机组经济性和可靠性也得以提高。

6. 结语

通过此次对风道燃烧器助燃风管道的技术改造，解决了机组投产以来经常发生的高压风机出口膨胀节着火的问题，保证了设备的安全运行，避免因此而导致的机组无法正常启动、财产损失等问题;同时还提高了风道燃烧器运行期间的着火稳定性，减少了启动用油和启动时间，提高了机组的经济性，达到预期。

参考文献：

[1]《 TSG-G0001-2012-鍋炉安全技术监察规程》

[2] 《660MW机组集控辅机运行规程》

作者简介：王静，男，河南郑州豫能热电有限公司锅炉设备主管，高级工程师，现从事火电生产技术研究工作。赵明，男，河南郑州豫能热电有限公司锅炉运行专工，高级工程师，现从事火电生产技术研究工作。