火电厂锅炉燃烧器烧损的试验研究.pdf

火电厂锅炉燃烧器烧损的试验研究 黄 立1,高小涛2 1.江苏省电力公司徐州发电厂,江苏省徐州市,221166;2.江苏省电力试验研究所,南京市,210029 [关键词] 徐州发电厂2号锅炉存在着锅炉燃烧器严重烧损问题。在进行了燃烧热态试验后,找出了燃烧器的烧 损原因是炉膛温度偏高、 炉膛火焰中心偏斜、 煤粉着火距离太近、 煤粉细度太细、 上层一次风喷口冷却不够、 燃烧器 的材质与结构设计不当等。为解决燃烧器烧损问题,应改进燃烧器设计,改善燃烧器结构和防磨性能,对于上层一 次风喷口,要增加周界风,调整燃烧器的几何参数,加强燃烧器运行的控制和调整。 [关键词] 锅炉 燃烧器 烧损 分析 中图分类号TK223.23 文献标识码A 文章编号1000 - 7229200206 - 0048 - 03 Test and Study on Burn-out of Boiler Burners in Thermal Power Plant Huang Li1,Gao Xiaotao2 1. Xuzhou Electric Power Plant ,Xuzhou City ,Jiangsu Province ,221166;2.Jiangsu Provincial Power Test Research Institute ,Nanjing ,210029 [ Keywords] boiler;burner;burn-out;analysis 近几年,江苏先后进行了20多台大型国产锅炉 的低负荷稳燃技术改造,取得了良好的技术和经济 效果。但是,改造过的燃烧器中,有相当一部分存在 着烧损、 变形的问题,为此,需采取必要的措施,以保 证燃烧器的安全运行。 徐州发电厂在1998年大修中,对2号锅炉燃烧 器进行了改造,将中层一次风喷嘴改为浓、 稀相直流 燃烧器。锅炉运行仅1年左右,就发现浓、 稀相燃烧 器磨穿,喷口变形,烧塌等现象。1999年小修检查发 现2号角浓、 稀相燃烧器烧损严重,中间及上部变 形、 开裂,上二次风喷嘴烧掉;3号角上层一次风喷 嘴烧掉。锅炉燃烧器的损坏,不仅增加检修费用和 工作量,破坏炉内的燃烧工况,也易带来水冷壁结焦 和高温腐蚀等问题,使锅炉运行的安全性和经济性 受到影响。 1 设备概况 徐州发电厂2号炉,系上海锅炉厂70年代设计 制造的SG50410 -M型单汽包、 超高压、 中间再热、 自然循环、 固态排渣煤粉锅炉。呈Π型无中间走廊 全露天布置。 燃烧方式为中间储仓式、 乏气送粉 。 在炉膛四角布置了直流式煤粉燃烧器,每角布置4 层二次风、1层三次风、3层一次风,其布置顺序为 从下至上二、 一、 一、 二、 一、 二、 二、 三作为二次风 用。喷燃器出口气流在炉膛中心形成 600mm的 假想反转切圆,炉膛近似正方形,深8 357mm、 宽 9 600mm、 高31 951mm、 容积1 871m3。四周采用 膜式水冷壁,炉内上部沿烟气流向布置前屏过热器、 后屏过热器、 对流过热器,炉顶及竖井转弯烟道三面 包覆管为低温过热器,竖井从上至下布置有高温再 热器、 低温再热器、 省煤器及回转式空气预热器。锅 炉主要设计参数如表1,燃烧器设计参数如表2。 2 燃烧器热态试验 2.1 试验煤种工业分析结果 试验煤种煤质的工业分析结果为 Mt 6.20 , Mad 1.31 , Vr 18.55 , St 0.84 ,及Qnet ,ar 25 366J/ kg。 2.2 炉膛温度 在125MW负荷工况下,从炉膛四周及燃烧器 的看火孔和打焦孔,利用远红外辐射高温仪进行测 量。测得2号炉的炉膛温度为880～1 430℃,平均 收稿日期2001 - 12 - 29 84 第23卷 第6期 2002年6月 电 力 建 设 Electric Power Construction Vol.23 No.6 Jun ,2002 表1 锅炉主要设计参数 名称数据 额定蒸发量/ th - 1 400 主汽压力/ MPa13.7 主汽温度/℃545 再热蒸汽流量/ th - 1 330 再热器进、 出口蒸汽压力/ MPa2.5/2.35 再热器进、 出口蒸汽温度/℃335/545 给水温度/℃235 送风温度/℃20 热风温度/℃280 排烟温度/℃120 锅炉效率/ 92.34 表2 燃烧器设计参数 名称风速/ ms - 1 风温/℃风率/ 一次风2710030 二次风4528060 三次风4510010 温度为1 220℃,其中l、2、3号角炉膛温度相同,4号 角温度低于其他角近200℃。 2.3 热态一次风管风速 在110MW负荷下,利用防尘毕托管进行测量, 结果如表3、4。 表3 热态上、 下角一次风速m/ s 角位置上1上2上3上4下1下2下3下4 一次风速20.918.823.021.523.625.424.421.9 表4 热态浓、 淡侧一次风速m/ s 角位置中1中2中3中4 浓侧一次风速11.79.211.69.5 淡侧一次风速33.026.032.727.6 2.4 燃烧器出口温度 在125MW负荷下,利用K型热电偶,在燃烧器 出口测得温度如表5所示。 表5 燃烧器出口温度℃ 角位置1号2号3号4号 上层1 2001 0681 098755 中层1 1481 0051 128688 下层1 2001 1501 1201 042 3 2号炉燃烧器烧损原因 3.1 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 器的辐射换热的增强,导致燃烧器喷口壁面温度增 高,这是导致燃烧器烧损的原因之一。 燃烧器区域壁面热负荷qr可由公式1计算 qrBQnet ,ar/〔2 a b n 1 h r〕 1 式中 B 燃料消耗量; Qnet ,ar 煤的发热量; a , b 分别为炉膛深度和宽度; n 燃烧器层数; hr 每层燃烧器高度。 根据公式1 , 原设计值qr 1.30MW/ m2,由于 蒸发量的增加导致燃料量增加后,燃烧器区域壁面 热负荷提高到qr 1.52MW/ m2,这导致燃烧器喷口 易过热变形,直至损坏。 3.2 炉膛火焰中心偏斜 燃烧器热态试验结果表明四角测得的炉膛温 度和燃烧器喷口温度分布明显不均。炉膛火焰中心 偏斜,也会导致燃烧器烧损。从一次风管风速测量 结果看,同层四角燃烧器的一次风喷口风速明显不 均,下层一次风喷口风速为21.9～25.4m/ s ;中层一 次风喷口风速浓侧为9.2～11.7m/ s ,淡侧为26.0～ 33.0m/ s ,均低于设计值。中层一次风喷口风速偏 差较大,2号角与1号角喷口风速相差7.0m/ s ,造 成中层一次风切圆变形严重。上层一次风喷口风速 在18.8～23.0m/ s ,喷口一次风速低于设计值27.0 m/ s。同层一次风喷口风速偏差大,是造成炉膛火焰 中心偏斜的另一个原因。一次风速偏差大及一次风 速偏低都会导致燃烧器喷口的损坏。 3.3 风速与煤质控制不当 一次、 二次风速太低造成以下问题 1在运行 中,一次风速太小,一次风总风压太低,造成煤粉着 火距离太近,从而引起燃烧器喷口过热变形直至损 坏。2二次风风速太低,也会造成煤粉着火距离太 近,造成燃烧器喷口的损坏。 煤质变化,如挥发份提高后,运行人员未能根据 一次风喷口的煤粉着火距离变近进行调整,未及时 调整好一次风和二次风的速度,以适应煤种的变化, 会造成燃烧器烧损。 徐州电厂2个月的煤质分析报告表明,电厂运 行煤种的可燃基挥发分为15～23 ,灰份为25 左右,煤粉细度R90为14.5～21.0 ,而运行的煤 粉细度R90应控制为12左右。这样,造成一次风 喷口的煤粉着火距离太近,从而引起燃烧器喷口的 过热变形,直至损坏。 3.4 上层一次风喷口冷却不够 在低负荷运行时,对于未投用的一次风喷嘴,几 乎处于干烧状态,得不到足够冷却,从而造成燃烧器 94第5期火电厂锅炉燃烧器烧损的试验研究 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 的过热、 变形直至损坏。 3.5 材质与结构选择不妥 燃烧器选用的合金钢,其防磨性能较差,耐热性 能较差,不能满足锅炉正常运行时,燃烧器耐磨损、 耐高温的要求。 由于煤粉燃烧器的喷口设计不够完善,造成喷 口处强烈的热回流,使喷口温度过高,从而易过热变 形,直至损坏。 4 燃烧器烧损的防治措施 为解决燃烧器烧损问题,应从下面几点进行防 治。 4.1 改进燃烧器设计 4.1.1 改善燃烧器结构和防磨性能 对煤粉直接点火燃烧器的预热筒的筒壁厚度及 内筒长度进行改进,选择耐热、 耐磨性能好的合金钢 材料,增强防磨、 耐热性能。对于煤粉浓缩、 预热燃 烧器,应充分考虑浓、 淡燃烧器的耐磨损,预热室的 耐热性能。 4.1.2 上层一次风喷口增加周界风 当高负荷时,周界风可加强一次风的刚性,防止 煤粉扩展而冲刷周围水冷壁,并及时补充燃烧所需 氧量;周界风可削弱水冷壁附近的还原性气氛,避免 水冷壁发生高温腐蚀;在低负荷时,周界风可满足在 停用1台排粉机时,上层一次风喷口的冷却要求,延 长燃烧器的运行时间,防止燃烧器的烧损。电厂锅 炉燃烧器调查实际情况表明,高负荷时,投运周界风 后,有效地控制了燃烧器的煤粉着火距离,防止了燃 烧器的烧损。 4.2 调整燃烧器的几何参数 4.2.1 调整燃烧器安装角度 利用停炉机会,检查燃烧器的安装角度,确保炉 膛设计切圆的正确。 4.2.2 调整一次风速、 二次风挡板 做好2号炉一次风速的冷、 热态的调整、 试验及 二次风冷态挡板的特性试验。以保证炉膛火焰的中 心不偏斜,使切圆大小正确。 4.3 加强运行的控制调整 4.3.1 调整制粉系统 应及时了解入炉煤种的变化,根据煤质分析报 告,调整好制粉系统的运行状况;应控制煤粉细度, 使其在最佳煤粉细度的范围内。针对目前入炉煤种 的质量比设计煤种好的状况,重新进行燃烧器的计 算。应适当减少一次风喷口面积,提高一次风喷口 风速至25～28m/ s。 4.3.2 控制煤粉的着火距离 应经常观察煤粉的着火情况,控制煤粉的着火 距离,使其离一次风喷口500～800mm。根据煤粉 浓缩、 预热燃烧器的壁温情况,及时调整补气门的开 度。 4.3.3 调整一、 二次风的配风 在高、 低负荷工况下,应调整好炉内燃烧及一次 风、 二次风的配风状况,保证炉膛火焰不偏斜。 4.3.4 加强燃烧器的监测 燃烧器改造后,改变燃烧器壁温热电偶安装位 置,使其在运行中能真正起到监测作用。 责任编辑王苹志 上接第35页数量和桩径大小。 2按设计图纸用改进型小钻机在大板上钻孔 孔径和深度依现场勘察、 计算资料而定 , 利用水下 灌注桩的施工方法,安装好导管,将井孔冲洗干净, 浇灌混凝土。 3按托换技术将桩头凿开洗净布置好钢筋,然 后将桩与板主筋焊接,再用混凝土与原基础拼接。 4布置好反梁钢筋,并与桩、 板、 梁、 墩一并浇 灌混凝土。 5松开铁塔地脚螺栓,用凿桩法将塔架调平。 采用这种方法,有以下优点 1费用较低,省去 了征地、 赔产、 重新造塔、 迁改施工等费用。一般每 基塔改造费15～20万元左右,经济效果明显。2 施工时使用冲击钻开孔,冲击负载和震动很小,对铁 塔倾斜不会造成太大影响。3占地少,操作灵活, 根据实际需要可变动桩径和桩长。4线路不需要 停电,保障供电可靠性。 3 结束语 在原基础上实施加固和纠偏,对于我们来说是 一种新的尝试。采用该方法加固珠番线13,17,23 号塔基础,经过一段时间的跟踪监视,效果理想。输 电铁塔采用大开挖平板基础,有着容易受现场运行 地貌变化影响的缺点,当存在外来的侧压力时,往往 会因为塔脚不均匀沉降而造成基础变形。因此,实 际应用和运行中应引起足够重视。 责任编辑李连成 05 电 力 建 设第23卷