1000MW等級機組旋流燃燒器安全應用分析

張美俊 張曉霞 安健雄 劉洋

摘 要：某電廠2臺1000MW超超臨界燃煤機組鍋爐采用新一代OPCC燃燒器。同類型機組在調試、投產后相繼出現燃燒器燒損事件，給電廠安全穩定生產帶來巨大壓力。本文針對新一代OPCC燃燒器設計及使用情況，新一代OPCC燃燒器采用熱二次風冷卻方式不適合高揮發分煙煤。高揮發分、高熱值煙煤選擇燃燒器時，首先考慮燃燒器運行安全性。中心風管預留油槍設計時，考慮未布置油槍階段中心風速偏低問題，引起燃燒器噴口容易掛渣。為其他項目燃燒器改造及選型提供一定幫助與指導。

關鍵詞：1000MW;OPCC旋流燃燒器;熱二次風

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.127

1 概述

某電廠鍋爐采用型號為DG2906/29.3-Ⅱ3的超超臨界參數、單爐膛、一次再熱、平衡通風、緊身封閉布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構、前后墻對沖燃燒方式，∏型直流鍋爐。前后墻對稱布置三層燃燒器，每層8只，共48只燃燒器。后墻下層配備為微油燃燒器，其余5層燃燒器為帶油槍型號的OPCC燃燒器。機組調試期間甲電廠發生燃燒器燒損，生產期間乙、丙電廠相繼發生燃燒器燒損事件。燃燒器安全問題擺在了鍋爐長周期運行的首要位置。

2 燃燒器結構及使用變化

新一代OPCC燃燒器采用帶火焰分割器的型式，為提高鍋爐效率，停運層燃燒器采用熱二次風冷卻，熱二次風由獨立母管取自二次風箱。經計算，采用該方式，每層燃燒器停運后，相比較常規吸大氣冷卻方式，可以提高鍋爐效率0.1%。

3 燃燒器燒損原因分析

3.1 一次風速

檢查鍋爐冷態通風試驗、燃燒器燒損后再次測量一次風速。結果見下表。

通過以上數據分析，并調閱C制粉系統運行期間風煤比曲線，此次燃燒器燒損排除一次風速低導致回火引起燃燒器燒損。

3.2 燃料特性變化

通過以上數據對比，鍋爐實際燃用煤種與設計煤種基本一致，排除了因煤種變化引起的燃燒器燒損。

3.3 噴口結渣

機組調停期間，檢查燃燒器噴口，均出現不同程度掛渣。掛渣呈疏松性，且均出現在內二次風擴錐。根據旋流燃燒器原理，內二次風擴錐掛渣，相當于延后內二次風與一次風混合，燃燒推遲，不是引起燃燒器燒損的主要原因。

3.4 旋流強度

鍋爐進行冷態通風試驗時，結合燃燒器布置、旋流燃燒器特點，為減輕高溫腐蝕，將內二次風全開，外二次風50°～75°，保持較小的旋流強度，測量回流區距離燃燒器噴口約500mm，滿足燃燒器設計要求。

3.5 燃燒器冷卻風竄入

上述三個電廠鍋爐燃燒器均采用熱二次風冷卻。冷卻風閥采用半球閥，機械限位全開、全關信號。閥體設計工作溫度400℃，滿足要求。鍋爐設計階段分析了該冷卻方式存在的安全隱患，充分認識了其風險，調試開始即測量冷卻風管道靠近燃燒器本體段溫度，均在正常范圍，定期測量冷卻風管道溫度。發生燃燒器燒損后，再次測量其他燃燒器冷卻風管道溫度，1/3投粉的燃燒器冷卻風管道溫度超過150℃，冷卻風閥內漏明顯。冷卻風閥工作條件差，熱二次風攜帶飛灰、一次風攜帶煤粉。冷卻風閥多次開關后密封面磨損較快，冷卻風內漏，引起燃燒器一次風粉提前著火，是導致噴口燒損的主要原因。結合停爐檢查及測溫，前、后墻上層燃燒器冷卻風閥內漏多，前墻上層燃燒器發現中心風管前端燒損脫落。

4 優化措施

（1）冷卻風改抽吸大氣式。徹底隔絕熱源竄入一次風粉，引起提前著火。機組運行中利用低負荷階段即可完成。（2）中心風改至原設計冷卻風母管。目前中心風取自二次風箱，風箱壓力低，中心風量達不到設計值，基本無調節火焰距離的功能。將中心風改為獨立中心風母管，壓力較當前提升一倍，通過中心風手動門調節，保證火焰距離及油槍助燃用風。利用機組檢修機會完成。（3）去掉火焰風割器。采用火焰風割器，回流區靠近噴口，容易引起掛渣。燃煤特性變化不大的情況下不影響穩燃及燃盡。（4）中心風管預留設置有槍時，暫用與油槍、點火槍等管徑管替代油槍，保證中心風速實現調節著火點作用。（5）將燃燒器內二次風旋流葉片角度放大，高揮發分煙煤在穩燃不是主要關注點的情況下，適當放大內二次風旋流葉片角度，減少回流量，避免噴口結渣。（6）增加燃燒器壁溫測點。在二次風筒、或中心風管前端設置壁溫測點，比較分析結渣情況、著火距離，為運行調整提供依據。目前甲廠已增加壁溫測點，溫度高及時停運燃燒器，通一次風冷卻。

5 結束語

燃用煙煤的鍋爐，揮發分>35%，發熱量>5200kcal，由于冷卻風閥質量問題，不適宜采用熱二次風冷卻。易燃煤種，旋流燃燒器設計時內二次風旋流葉片角度不易過大。使用易燃煤種、灰熔點<1100℃，易增設燃燒器壁溫測點，噴口結渣引起燃燒器回火可以提前分析判斷，利于燃燒器長周期安全穩定運行。采用抽大氣方式冷卻，鍋爐負荷率75%及以上，基本不影響效率。

參考文獻：

[1]東方鍋爐廠.35S-3SM燃燒器說明書[M].成都，2017.