<sup id="swesu"></sup>

1、前言
    廣州鋼鐵股份有限公司熱電廠2#鍋爐是從ABB公司進口的高溫高壓自然循環鍋爐。鍋爐前墻上分A、B、C三層配有4個切向旋流式煤粉燃燒器和2個高爐煤氣燃燒器，在這6個燃燒器中心配有6支輕油槍。鍋爐額定負荷為142 t/h，蒸汽壓力10MPa，蒸汽溫度528℃。鍋爐存在效率低、點火成功率低等問題，影響鍋爐的安全、經濟運行。本文論述了燃燒器存在的問題和改造過程。
2、原燃燒器存在的問題
2.1  原點火槍存在的問題
    原有的點火過程較為復雜，采用多級點火方式。其過程是：首先由點火槍產生電弧，點燃由液化氣和壓縮空氣混合而成的可燃氣體，產生火焰，此時經蒸汽霧化的輕油從輕油槍噴出，與燃燒器的二次風形成一個錐形的可燃霧狀物，接觸到點火槍火焰后，輕油槍著火燃燒，繼而再點燃煤粉氣流或高爐煤氣。
    原有點火槍要與輕油槍同步進出爐膛，故不可避免地會造成槍頭積炭、黏附油污等，甚至結焦，最終導致點火槍打不出電火花，也就使點火失敗。同時，點火槍容易受潮，導致點火回路出現接地或短路現象，即導致點火失敗。另外，液化石油氣與壓縮空氣的混合比例也是影響點火槍的因素。點火槍產生電火花效果好壞，取決于槍頭處電火花桿與端面的間隙大小，而這一間隙很容易改變，須經常調整，富通新能源銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的木屑生物質顆粒燃料。
2.2  原煤粉燃燒器存在的問題
    (1)該燃燒器的中心煤粉管道由于受磨損而導致煤粉積聚在燃燒器中心管與外套管之間，在高溫下易燒壞燃燒器。投產至今中心管曾經過多次補焊，曾在1999年12月15日出現B，煤粉燃燒器燒壞的事故，把燃燒器中心管以及油槍、點火槍全部燒壞，給生產帶來較大影響。
    (2)該煤粉旋流燃燒器的中心回流區小，不利于煤粉的著火燃燒。
    (3)該燃燒器的一、二次風混合點太靠前，火焰長度不夠，爐膛火焰充滿度差；如若燃用高揮發分的煤種時，由于著火較快，噴口處溫度高，容易結焦，甚至燒壞噴口。
    (4)該燃燒器的旋流強度還可以，但其大部分能量消耗在旋轉上，不能旋轉前進，即火焰的軸向速度小，火焰在燃燒器噴口處停留時間過長（見圖1）。
    (5)該燃燒器本來可以通過調整二次風旋流葉片（即切向調風器）的開度來調整旋流強度的大小，但其調節作用不夠明顯，所以很難發揮其作用。
3、改造方案
3.1  點火槍的改造
    我們對影響鍋爐點火較大的點火槍進行了如下改造：使用新型的長脈沖高能點火器，并于2001年年初在A層燃燒器上試驗成功。然后經過一段時間的運行檢驗，分別對三層點火槍做了改造，針對原點火過程復雜、以及新點火槍的特點，決定由長脈沖高能點火器直接點燃輕油，省去液化汽這一中間環節，排除了由于液化氣與壓縮空氣混合不好而引起點不著火的情況。不過，由于新點火裝置中沒有設置火花及點火火焰監測回路，（因該點火裝置的點火成功率高達99%，即使在水中都可以打得著，所以不需要設置。）這與原點火控制程序不符，同時，如果按原來的控制程序，新電火花雖然比較大，但達不到可以監測得到火花及點火火焰的程度，故必須對原來點火邏輯進行修改。另外，由于該點火槍不宜長期留在火焰中，點著油槍后必須退出，所以必須給點火槍單獨配一個氣缸，而且要修改點火控制程序。
    有利的一點是：新點火槍的直徑只有18mm，而原點火槍的直徑比較大，可以采用原點火槍的槍管作為新點火槍的套筒，用來保護新點火槍，同時又可以在不改動原燃燒器中心管的結構而不導致漏風，也給推動氣缸的的安裝提供方便。
    我們依照上面所提到的要求進行改造，重新編寫PLC程序使其適合新點火槍的要求，加上點火槍點火后的退出功能。
3.2煤粉燃燒器的改造
    通過冷態空氣動力場試驗，將現有燃燒器改為“大風箱型軸流進風”燃燒器。改造的主要目的是：提高燃燒器的高溫回流區和高溫回流量，使煤粉的著火和燃燒更加穩定和完善，以便擴大對煤種的適應性。
    經篩選，最后決定采用北京鍋爐廠生產的“美國拔撥葛大風箱型”SRB型燃燒器。這種形式的燃燒器具有以下特點：
    (1)燃燒器的旋流強度除通過改變葉片位置可
較大范圍調節外，還可通過二次風的進風量來調節。
    (2)軸流式燃燒器二次風道阻力比切向燃燒器低，因而可以適當提高二次風量。
    (3) -次風管仍布置中心管，其端部布置穩燃擴散錐。
3.2.1  新煤粉燃燒器的燃料要求及主要設計參數
    (1)本燃燒器適用于燃燒煙煤，其設計的煤種成分見表1。
    煤粉燃燒器布置在鍋爐前墻，原燃燒器的開孔位置上，其水冷壁彎管及耐火混凝土旋口不變。分A、B兩層共四臺，同一層的兩臺燃燒器旋流方向相反，即A，、B7為逆時針旋轉，A：、B．為順時針旋轉。
3.2.2  新燃燒器的主要結構改進
    (1)將原燃燒器一次風噴口的擴散式旋流器去掉，一次風和煤粉噴口處加一火焰穩定器，其擴角比原燃燒器旋流式的擴角大為減小。這樣一、二次風的混合點向后推移，對較差的煤種也可以很好地組織燃燒。
    (2)把切向調風器改為軸向調風器，二次風噴口由切向旋流進風改為軸向旋流進風，在二次風噴口中裝設軸向進風旋流葉片，使氣流沿軸向旋轉，其旋流強度可由一推拉手把的進退來調節。這樣可以在保證足夠的旋流強度下，煤粉流的射程夠長，使爐膛的火焰充滿度較好，有利于燃燒。
    (3)本燃燒器在設計中，中心煤粉管采用耐磨的錳鋼代替原碳鋼管道，提高中心管的耐磨性，延長中心管的使用壽命，繼續保留原燃燒器的點火槍、點火器以及火焰檢測器(見圖2)。
    采取以上改進后，燃燒器的火焰形狀比以前切向旋流的燃燒器的火焰瘦長一些，其旋流強度有所增強，火焰的穩定性也將大大改善。
3.2.3SRB型燃燒器的調節特點
    (1)在燃燒器運行時要嚴格控制一次風份額ri<28%。
    (2)二次風量的大小，是由燃燒器調風盤的推拉式調節桿的進出來決定的(見圖2);必須配好各層的二次風量。
    (3)火焰的長短及旋流強度的大小由燃燒器旋流葉片的推拉式調節桿的進出來確定。正常運行一段時間后，就可以將調節桿的位置確定下來，不用頻繁調整，此時將鎖緊螺栓鎖緊。
    (4)當煤種發生較大改變時，如煤的揮發含量較低時，必須對調風盤和旋流葉片的推拉式調節桿進行適當的調節。
4、鍋爐冷態空氣動力場試驗
    我廠于2002年6月15日完成上述改造后，為摸清鍋爐燃燒器改造后爐內氣流的流動工況，供運行人員熱態調整時參考，對鍋爐進行丁冷態空氣動力場試驗。采用煙花示蹤法進行試驗，通過攝像機和照相機錄下各種工況下鍋爐爐內的空氣動力場形狀。經過試驗調整后，初步把二次風調風盤拉桿調整在100%位置處，把二次風旋流調節拉桿定在50%處。該狀態下，燃燒器煤粉氣流的射程、旋流強度、回流區尺寸等都處于接近最佳狀況（見圖3）。與原來的情況對比，有足夠長的火焰長度，爐膛充滿度好，火焰中心有明顯的回流區，運行時可以卷吸大量的高溫煙氣，有利于煤粉的燃燒和燃盡。
5、鍋爐熱態調整試驗
    2002年11月11日~ 20日進行鍋爐的熱態調整試驗，本次試驗總共做了8個不同工況，分別進行熱效率測試，在試驗的不同工況下進行必要的調整。具體結果如下：
6、改造效果
    (1)點火槍的改造十分成功，點火成功率高，維護量小，一改以前鍋爐復產時由于點火槍故障而導致復產延后四、五個小時的情況。
    (2)煤粉燃燒器改造從冷態試驗的結果可以看出是成功的，達到預期的目的：提高煤粉的著火和燃燼，減弱一、二次風的早期混合，對煤粉的著火有利，鍋爐效率可提高到87%~89%，飛灰含碳量及爐渣的殘碳量大幅度下降，爐膛溫度有所提高。
    (3)因爐膛火焰溫度提高了，所以對煤種的適應性也相應提高。爐膛出口溫度雖然偏高，但仍在設計值以下，不會造成爐膛結焦。
7、效益估算
    根據統計2000年底至2001年，我廠142t/h鍋爐正常停爐及故障停爐的次數為30次，即鍋爐復產次數為30次。按最保守估計，每年正常停爐及故障停爐的次數應不下15次，按低限計算每次復產可縮短鍋爐點火時間1小時，每年可多發電量為：34MW×15次×1小時／次=510MW h，為公司節約外購電費用：510MW. h/年×(0.60 -0.28)元/kW  h=16. 32萬元／年。
    煤粉燃燒器改造后，鍋爐效率可提高2%以上，每年可節約燃料費用70萬元左右。兩項合計每年可以節省費用約86萬元。
    另外，鍋爐點火槍的點火成功率提高后，在鍋爐出現磨煤機跳閘等情況下，可以及時投入油槍助燃，降低鍋爐跳閘的幾率，以往當鍋爐出現磨煤機突然跳閘或鍋爐負荷突變的情況下，有時由于油槍投入后點不著火而導致鍋爐跳閘的情況時有發生。在鍋爐點火槍改造后，鍋爐在抗突發事故方面的能力有較大的提高，保證了鍋爐運行的安全性。
8、結論
    (1)新型長脈沖高能點火器在鍋爐上的應用是成功的，有利于提高鍋爐的點火成功率。
    (2)煤粉燃燒器的改造是成功的，除了結構上改造工程量較小外，其氣流特性也達到了預期目標，即燃燒器出口氣流旋流強度得到加強，從而增大回流量，對燃燒有利。
    (3)從改造后鍋爐大負荷運行情況看，燃燒情況有所改善，煤粉著火較好，爐膛煙氣溫度有所提高。爐膛的火焰充滿度較好，而且沒有出現火焰貼墻、沖刷水冷壁的現象。