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超超临界锅炉燃烧器内积粉烧结原因探讨
发布时间:2009/10/9  阅读次数:1645  字体大小: 【】 【】【
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摘要:针对100OMW超超临界燃煤锅炉的现状,投产以来燃烧系统存在燃烧不完全状况、掉焦增大,以及炉渣中存在一些炭状黑色焦块及油燃烧器故障频繁等问题。结合锅炉大修中发现燃烧器内部积粉、结焦堵塞一次风通道等情况,通过跟踪观察2008年5月份#7炉大修后锅炉的排渣量增多,炉渣中飞灰可燃物不正常升高,本文从锅炉的设计、安装、检修以及运行维护角度,进行初步的分析探讨。
关键词: 煤粉锅炉 燃烧器积粉结焦堵塞 分析探讨
1.概述
华电国际山东邹县发电厂Ⅳ期工程2×100OMW超超临界燃煤凝汽式汽轮发电机组,是国家2005年度国家重点建设项目。工程总投资79.2亿元,#7机组于2006年12月4日投产。#8机组于2007年7月5日投产。至此,邹县发电厂全厂现总装机容量已经达到4540MW。Ⅳ期工程3030t/h锅炉是东方锅炉(集团)股份有限公司与日本巴布科克-日立公司及东方-日立锅炉有限公司合作设计、联合制造。锅炉为高效超超临界压力变压运行直流炉,采用一次再热、平衡通风、运转层以上露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。48只燃烧器组成前后墙对冲燃烧方式。燃烧器按3层8列布置,前墙自上而下为E、C、D三层,后墙自上而下为F、A、B三层。燃烧器配风分为一次风、内二次风和外二次风,分别通过燃烧器内同心的内二次风、外二次风环形通道在燃烧的不同阶段分别送入炉膛,该燃烧器的一次风采用直流式布置方式。燃烧系统还布置有20只燃尽风喷口(也称调风器),布置在前、后墙顶层燃烧器上方标高38588.4mm和35124.2mm,燃尽风喷口距最上层燃烧器中心线距离为7150.1 mm。二次风采用大板风箱配风,大板风箱被分隔成多层风室,每层燃烧器一个风室。大板风箱对称布置于前后墙,设计入口风速较低,风箱内风量的分配取决于燃烧器自身结构特点及其风门开度,保证燃烧器在相同状态下自然得到相同风量,利于燃烧器的配风均匀。设计空预器出口二次风温度344℃。
配套安装6台BBD4360型双进双出钢球式磨煤机,采用正压直吹式制粉系统,磨制后的煤粉从磨煤机的两端空心轴出来经过分离器分离后,合格的煤粉又通过8条一次风管道进入燃烧器形成独立的火焰。考虑到单端磨煤机运行与半磨单端运行方式对燃烧工况的影响,从各磨煤机驱动动端引出的4条一次风管道均为#1、#2、#7、#8,从非驱动动端引出的4条一次风管道均为#3、#4、#5、#6,与相对应的8只燃烧器连接,燃烧器自东(甲)侧向西(乙)侧排列顺序为#1~#8。每只煤燃烧器的中心管内布置一只点火油枪,油枪雾化型式采用机械雾化,单只点火油枪出力为1350kg/h。
2. 存在问题
2.1炉膛内部结焦
该锅炉布置48只BHK技术设计的新型HT-NR3低NOx旋流式煤粉燃烧器(见图1)。按照正常运行状况,锅炉不应该结大焦,但是从投产以来一直存在结焦的问题,在捞渣机附近时常听到大焦掉落的声音,2007年3月22日就地检查发现#7炉落大焦,炉膛负压虽无明显变化,但炉底水封槽上部有少量溢水。进入2007年7月份后加上煤质变化,#7炉炉膛内结焦加剧, 7月18日起时常听到炉膛内掉大焦的声音,7月21日#7机组负荷530MW,#7炉落大焦,吸风机电流由182A自动增大至285A,发现炉底渣斗北侧第三个事故放渣门鼓开,事故放渣门横担压条断裂,水大量外流,炉底水封失去。导致锅炉排烟温度由125℃逐渐上升至175℃,炉膛燃烧不稳,立即投入C、A层油枪稳燃。7月底又连续出现几次落大焦。2007年下半年尤其明显,从结焦状况来看主要是集中在燃烧器的旋口附近,因燃烧不良造成旋口的结焦越结越大,最后超重掉下。

2.2 炉渣中夹杂着大块焦炭
从锅炉的排渣状况看,不但存在结焦和渣量大的问题,2007年上半年发现在#7炉冷灰斗内捞渣机捞出的炉渣中夹杂着许许多多黑色碳状焦炭块,小颗粒焦炭在灰渣中星星点点,大颗粒焦炭直径在40mm(见图2)左右的随时可见。2007年下半年#8炉投产后同样存在以上问题。根据经验从焦炭块的质量和颜色上判断,结焦应该在燃烧器的负氧区域,一般在火咀中心区煤粉受高温加热后粘连而成。特别是该种燃烧器新的结构设计,是造成出现该种焦炭块形成(以及油枪喷嘴堵塞)的主要原因。

2.3锅炉油枪故障率高
自从投产以来,一直存在油枪雾化喷嘴堵塞的现象,导致油枪投入后无火检信号,油枪投入失败等信号频发,影响整个程序的进行。由于油枪进油阀泄漏而油枪雾化喷嘴积碳堵塞(见表2),严重时从喷嘴积碳至枪管内200mm,致使进油阀至枪管内一段产生压力,导致油枪进油(吹扫)系统软管终端活结焊缝等处漏油(见图3)。为了消除系统漏油,花费上千元全部更换了因承压导致泄漏的油枪金属软管。为了保证油枪的正常投入,正常运行中视堵塞情况随时拆下油枪对油枪雾化喷嘴进行清理。现在基本上每天要清理一层燃烧器(8只)油枪雾化喷嘴,按照状态检修的要求,六层燃烧器油枪每周必须清理一遍,只要停炉必须清理全部油枪雾化喷嘴。否则当锅炉燃烧不稳定或启停磨煤机需要投入油枪时不能点燃,不但危机锅炉的安全生产而且还增加了劳动强度与人身危险性。随时间的推移,油枪进退困难的问题开始日渐突显的暴露出来。自2008年6月26日至7月底,仅#7、#8炉油枪、打火杆电磁阀等卡涩、内漏等故障达39多次,每次多达3只油枪同时故障,导致油枪不能正常处在备用状态(见表3)。通过表3看出,其中油枪卡涩不能进退占19次,电磁阀卡涩占10次,打火杆卡涩占5次,而这其中#7炉油枪故障占了31次。
  
附表2 油枪雾化喷嘴堵塞及其它存在问题统计表

序号
雾化喷嘴堵塞时间
燃烧器编号
引发问题
2007年5月25日01:43
#7炉E2 
油枪油管渗油
2007年5月30日13:50
#7炉E2
油枪进油软管终端活结焊缝处渗油
2007年6月10日13:47
#7炉E2
油枪进油软管渗油
2007年6月21日01:38
#7炉C4
油枪进油管与油枪结合面处漏风
2007年7月12日09:46
#7炉A2
油枪油枪尾部漏油 
2007年7月20日13:40
#7炉F8 
油枪雾化片脏污油枪打不着火
2007年7月28日9:58
#7炉E1
油枪雾化片脏污油枪打不着火
2007年8月10日7:48
#7炉F2
油枪打不着火
2007年8月10日17:30
#7炉E2、E6
不打火
2007年9月1日7:00
#7炉E1、E2、E6、E7
E层E1~E8油枪内有油渣、积碳。因处理E1-E8油枪缺陷多耗燃油1.12t。


附表3 2008年6月26日~8月1日#7、#8炉油枪卡涩、故障统计表


日期
发生问题
日期
发生问题
6.26.
15:30#7炉B4、B7油枪卡涩,D6油枪进油电磁阀打不开
7.18.
16:00 #7炉F4油枪进油电磁阀故障,油枪无法启动,20:50重新调整
6.26.
16:30定期投停#8炉B、D层油枪,B2、B8油枪打火杆有卡涩
7.19.
10:40#7炉F3油枪进油电磁阀检查消除电磁阀不动作
6.27.
15:55#8炉A、C层油枪投停试验。C6油枪进不到位
7.19.
11:20#7炉F7油枪热工控制回路检查后F7油枪动作正确
6.27.
16:00#7炉A1、A7油枪卡涩进不到位,A4油枪打火杆进不去
7.20.
10:00#8炉F2喷燃器油枪卡涩。11:30油枪内套筒消除卡涩结束
6.27.
17:10 #7炉B4、B7油枪定期试验时发生卡涩,打磨润滑处理缺陷消除
7.21.
12:10 #7炉F4油枪进油电磁阀内漏。22.10:30解体研磨后内漏消失
6.27.
21:00#7炉A4油枪打火杆卡涩,更换气源减压阀后试验正常
7.22.
09:30#7炉F3喷燃器油枪进油电磁阀检查
6.28.
16:13定期工作:#8炉E、F层油枪投停试验。F2油枪卡涩
7.22.
16:55#7炉F4喷燃器油枪解体清理检查无异常,设备系统已恢复
6.28.
16:52#7炉F1油枪卡涩现象,F8油枪退出时吹扫阀故障  
7.23.
10:00#7炉D2油枪油阀空气减压阀检查,更换减压阀,现已正常
6.30.
09:15#7炉A7喷燃器油枪消除卡涩
7.26.
16:00定期做#7炉B、D磨油枪投停试验。#7炉B4油枪卡涩
7.1.
11:10#7炉A7燃烧器油枪解体检修完毕,卡涩消除
7.27.
16:30 #7炉A、C磨油枪投停试验。#7炉A4油枪进油电磁阀打不开
7.16.
16:00定期进行#7炉B、D磨油枪投停试验,#7炉B4油枪卡涩
7.28.
00:00#7炉A4油枪进油电磁阀打不开,更换减压阀
7.16.
16:15 #8炉B、D磨油枪投停试验,D8油枪不进、B2油枪打火杆卡涩
7.28.
16:30 #7炉E、F磨油枪投停试验,#7炉F1、F4油枪卡涩进不到位
7.17.
15:30#8炉D8油枪电磁阀卡涩,清理后正常
7.29.
15:42#7炉F4油枪消除卡涩,油枪套管清理调整完毕,卡涩消除
7.17.
16:00 #7炉A4油枪压缩空气气源管路减压阀故障。更换减压阀
7.29.
21:00#7炉F4油枪进到位行程开关检查,重新调整后正常
7.18.
15:51定期做#8炉E、F层油枪投停试验。F2油枪进不到位
8.1.
08:20#7炉F1油枪消除卡涩, 16:30清理调整内套管,卡涩消除

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