630MW燃煤機(jī)組鍋爐燃燒器擺動機(jī)構(gòu)改造

（大唐淮南洛河發(fā)電廠，安徽 淮南 232008）

一、概述

燃燒方式采用從美國阿爾斯通能源公司引進(jìn)的擺動式四角切圓燃燒技術(shù)。本爐煤粉燃燒器為四角布置、切向燃燒、擺動式燃燒器。每組燃燒器沿高度方向分為A、B、C、D、E、F六個(gè)煤粉噴燃層。每臺磨煤機(jī)的出口由六根煤粉管接至爐膛四角的同一層煤粉噴嘴，鍋爐MCR和ECR負(fù)荷時(shí)均投五層，另一層備用。煤粉細(xì)度按照200目通過75%。如圖

圖1

圖2

圖3

燃燒器采用低NOx同軸燃燒系統(tǒng)（LNCFS）。通過分析煤粉燃燒時(shí)NOx的生成機(jī)理，低NOx煤粉燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是減少揮發(fā)分氮轉(zhuǎn)化成NOx，其主要方法是建立早期著火和使用控制氧量的燃料/空氣分段燃燒技術(shù)。LNCFS的主要組件為：

1.緊湊燃盡風(fēng)（CCOFA）；

2.可水平擺動的分離燃盡風(fēng)（SOFA）；

3.預(yù)置水平偏角的輔助風(fēng)噴嘴（CFS）；

4.寬調(diào)節(jié)比（WR）煤粉噴嘴。

主風(fēng)箱設(shè)有6層寬調(diào)比煤粉噴嘴，在煤粉噴嘴四周布置有周界風(fēng)。在每相鄰2層煤粉噴嘴之間布置有1層輔助風(fēng)噴嘴，其中包括上下2只偏置的CFS噴嘴，一只直吹式噴嘴。在主風(fēng)箱上部有SOFA燃燒器，包括5層可水平擺動的分離燃盡風(fēng)（SOFA）。

連同煤粉噴嘴的周界風(fēng)，每個(gè)角主燃燒器和SOFA燃燒器各有二次風(fēng)擋板25組，均由電動執(zhí)行器單獨(dú)操作。為滿足鍋爐氣溫調(diào)節(jié)的需要，主燃燒器噴嘴采用擺動結(jié)構(gòu)，由內(nèi)外連桿組成一個(gè)擺動系統(tǒng)，由一臺電動執(zhí)行器集中帶動作上下擺動SOFA燃燒器同樣有一臺電動執(zhí)行器集中帶動作上下擺動。

在燃燒器二次風(fēng)室中配制了三層共12支油槍，采用簡單機(jī)械霧化方式，熱油容量按20%MCR負(fù)荷設(shè)計(jì)。

燃燒器沿高度方向分為A、B、C、D、F六個(gè)燃燒層。二次風(fēng)的風(fēng)口與六個(gè)煤粉噴燃層呈均勻配風(fēng)方式間隔布置，頂部設(shè)有獨(dú)立的二次風(fēng)口。每組燃燒器風(fēng)箱中還有三層輕油槍，分別布置在AA、BC、DE層之間。每根輕油槍的側(cè)面還配有一個(gè)輕油點(diǎn)火器。燃燒器的調(diào)整是通過煤粉噴嘴有上下擺動來完成的。擺動的控制是通過設(shè)置在四個(gè)角的驅(qū)動裝置來帶動每個(gè)角風(fēng)箱中的連桿和曲柄來實(shí)現(xiàn)的。其中煤粉噴嘴上下擺動的角度為±20°，二次風(fēng)噴嘴上下擺動的角度為正負(fù)30°。

1.燃料

點(diǎn)火及助燃用油采用0號輕柴油，油質(zhì)的特性數(shù)據(jù)見下表：

項(xiàng) 目 單 位 平 均 值粘度 Cst 3.0～8.0(20℃時(shí))含硫量S % ≤0.2酸度 mgKOS/100ml ＜10低位發(fā)熱量 kJ/kg 41800水份 % 痕跡閉口閃點(diǎn) ≥55凝固點(diǎn) ℃ ≤0機(jī)械雜質(zhì) 無灰份 % ≤0.02

2.設(shè)計(jì)參數(shù)

燃燒器設(shè)計(jì)參數(shù)如下：（MCR工況，設(shè)計(jì)煤種）

二、燃燒器擺動故障分析

1.擺動燃燒器對鍋爐安全性的影響

鍋爐擺動燃燒器的實(shí)際在長期使用情況下有時(shí)不能滿足機(jī)組運(yùn)行，主要表現(xiàn)在擺動燃燒器擺動困難，執(zhí)行機(jī)構(gòu)卡澀，燃燒器的四個(gè)角不能同步擺動，再熱蒸汽溫度不能通過燃燒器擺動調(diào)節(jié)，正常運(yùn)行時(shí)，當(dāng)某一個(gè)擺角的擺動連接出現(xiàn)故障，安全銷斷開，帶彈簧的鎖定銷就會松開，保持?jǐn)[動角度在故障時(shí)的位置上，而其它噴嘴仍在執(zhí)行自動調(diào)節(jié)，使得各噴嘴間擺角不一致，影響到整個(gè)爐膛的正常燃燒，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致鍋爐結(jié)焦，威脅鍋爐的安全運(yùn)行。

2.大#6機(jī)組燃燒器尚存在的故障分析：

2.1 2008年3月6日，運(yùn)行人員在運(yùn)行調(diào)整時(shí)發(fā)現(xiàn)#6爐#4角燃燒器擺動機(jī)構(gòu)卡澀無法擺動，發(fā)送缺陷至檢修。

2.2 2008年4月8日，運(yùn)行人員在運(yùn)行調(diào)整時(shí)發(fā)現(xiàn)#6爐燃燒器擺角擺動時(shí)四個(gè)角出現(xiàn)不同步，嚴(yán)重影響到機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，隨即運(yùn)行人員未再使用擺動機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。

2.3 從設(shè)備檢查情況來看，由于擺動機(jī)構(gòu)無法擺動，導(dǎo)致部分連桿已彎曲變形，且四角擺動角的角度也不在同一角度，同一角的各層火咀也存在角度偏差。

2.4 2009年#6機(jī)組小修時(shí)，檢修人員根據(jù)上述缺陷對燃燒器擺動機(jī)構(gòu)存在的卡澀無法擺動的情況進(jìn)行檢查，檢修人員將燃燒器擺角其中一組擺動軸解體進(jìn)行檢查，現(xiàn)在擺動軸內(nèi)石墨套受熱硬化后導(dǎo)致擺動軸無法擺動。

2.5 小修時(shí)檢查發(fā)現(xiàn)E、F層一次風(fēng)噴咀過燒、變形嚴(yán)重，導(dǎo)致噴咀與噴管間存在卡澀，進(jìn)而引起擺動角無法擺動。

三、燃燒器擺動機(jī)構(gòu)的改造

針對#6爐燃燒器擺動機(jī)械無法擺動的現(xiàn)狀以及產(chǎn)生的原因，在大修中，對燃燒器擺角實(shí)施了具體的處理，使燃燒器擺角得以恢復(fù)。

1.燃燒器擺角擺動軸套改造。

這次燃燒器擺動無法恢復(fù)的主要原因就是由于燃燒器擺動軸內(nèi)軸套造成的，由于原來擺動軸軸套采用的是石墨軸套，石墨軸套在受到高溫的作用下而硬化，這樣擺動軸與石墨套之間的摩擦力增大。尤其是主煤粉燃燒器擺動機(jī)構(gòu)每一臺執(zhí)行器要帶動25組這樣的燃燒器擺動，燃燒器驅(qū)動力矩?zé)o法克服石墨套帶來的巨大摩擦阻力，因此擺動機(jī)構(gòu)無法擺動，有時(shí)會造成四角的擺動角度不一致，造成燃燒不穩(wěn)的情況，嚴(yán)重時(shí)甚至造成連桿彎曲，保險(xiǎn)銷切斷的重大缺陷。通過現(xiàn)場調(diào)查、試驗(yàn)、分析，在#6機(jī)組大修中對燃燒器擺動軸的改造，通過降低軸套與軸之間的摩擦阻力的方法，來實(shí)現(xiàn)擺角的正常擺動。主要采取的措施是將原來的石墨套改造為銅套，這樣擺動軸套內(nèi)摩擦力阻力大大降低，擺動執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行器能夠克服摩擦阻力，帶動擺角自由擺動。

圖一 燃燒器擺動機(jī)構(gòu)軸實(shí)圖

圖二 燃燒器擺動軸改造前后示意圖

2.對燒損的部分燃燒器進(jìn)行更換。

在#6機(jī)組大修中檢查發(fā)現(xiàn)E、F層煤粉燃燒器燒損尤其嚴(yán)重，部分一次風(fēng)燃燒器噴口出現(xiàn)燒損、變形嚴(yán)重，造成噴口與噴管之間間隙變小，甚至卡澀，最終導(dǎo)致噴咀無法擺動。由于E、F層燃燒器擺角與其它層燃燒器擺角處于同一趨動機(jī)構(gòu)，因而，其它燃燒器噴口也無法擺動。本次#6機(jī)組大修，對燒損的燃燒器進(jìn)行了更換，從而消除這一缺陷。

3.調(diào)整燃燒器擺角

上述措施全部實(shí)施以后，開始對燃燒器擺角進(jìn)行調(diào)整，校對。將主煤粉燃燒器的擺角設(shè)置為-20°～+20°。由于分離燃燼風(fēng)擺角原設(shè)置角度為-25°～+25°，本次大修未改變其設(shè)置角度，仍然保持-25°～+25°。

四、效果分析

通過對燃燒器擺角恢復(fù)的措施實(shí)施后，現(xiàn)#6爐燃燒器擺角已能夠恢復(fù)正常，在運(yùn)行調(diào)節(jié)過程中，在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，對再熱器汽溫有3～5℃的提高，在投用燃料不變的情況下，使機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性得到一定的提升。

五、結(jié)論

通過將#6爐燃燒器擺角進(jìn)行恢復(fù)后，主要產(chǎn)生以下效果：

1.燃燒器擺角的有效利用，對防止鍋爐結(jié)焦、調(diào)節(jié)再熱汽溫度、降低減溫水量，特別是減少再熱蒸汽減溫水起較大作用，從而大大提高機(jī)組熱力循環(huán)熱效率。

2.燃燒器擺角對鍋爐受熱面金屬溫度影響很大，鍋爐受熱面的金屬溫度偏高，可通過上下擺動燃燒器來改變鍋爐火焰中心高度，進(jìn)而改變爐膛出口煙溫和鍋爐受熱面的吸熱分配比例，達(dá)到調(diào)節(jié)鍋爐蒸汽溫度目的，從而有效防止鍋爐管壁超溫，保證鍋爐安全運(yùn)行。

3.燃燒器擺角對鍋爐效率和經(jīng)濟(jì)性均有一定影響，從燃燒器運(yùn)行調(diào)整來說，首先要保證鍋爐受熱面不超溫，其次是保證機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，包括機(jī)組初參數(shù)調(diào)整和減溫水用量，最終達(dá)到優(yōu)化鍋爐效率。

4.改善E層及F層一次風(fēng)噴口的冷卻，防止E層及F層一次風(fēng)噴口溫度過高，而產(chǎn)生的變形、過燒等問題。