鍋爐爐膛噴涂技術改造探討

侯強　馬洪學

摘要：民權公司DG1900/25.4-II1型鍋爐由東方鍋爐（集團）股份有限公司與東方-日立鍋爐有限公司合作設計、制造。在運行期間，測試發現鍋爐燃燒不十分穩定，且排煙熱損失、機械未完全燃燒，熱損失偏高。為提高其運行的穩定與經濟性，考慮在燃燒器區域敷設衛燃帶，并在其表面噴涂特殊涂料來降低燃燒器區域輻射換熱。改造取得了良好的效果。

關鍵詞：鍋爐爐膛；噴涂技術；技術改造；HT-NR3旋流燃燒器；鍋爐運行 文獻標識碼：A

中圖分類號：TK229 文章編號：1009-2374（2015）30-0042-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.30.021

1 東鍋HT-NR3旋流燃燒器原理

HT-NR3旋流燃燒器內管（一次風管）內有一文丘里管，文丘里管后設有錐形鈍體，煤粉氣流流經文丘里管時，煤粉顆粒被加速且風粉混合物被集中在一次風管中部，在錐形鈍體的作用下，大部分煤粉由于高速慣性被甩向四周形成環形濃粉區，環形濃粉區在穩燃齒的作用下進一步濃縮，風粉混合物密度提高、煤粉濃度變大，而一次風管中部主要為氣體分子形成淡粉區。

國電民權發電有限公司HT-NR3旋流燃燒器主要由直流一次風、直流二次風（內二次風）和旋流風三次風（又稱外二次風）組成。風粉混合物（一次風）噴進爐膛時，由于中心筒錐體的作用，風粉混合物（一次風）在向前運動時卷吸其內側的熱量煙氣熱量，溫度升高，為著火做準備，但由于其卷吸能力弱，溫度達不到煤粉揮發份析出的條件，煤粉也就無法著火，此時煤粉也只能處于預熱的階段。同時三次風噴進爐膛后，由于有直流的二次風夾在中間，也不能與風粉混合物（一次風）立即混合，但在三次風向前運動時卻開始卷吸周圍的高溫煙氣，由于三次風的旋轉作用，三次風切向力加大，卷吸能力變強，三次風溫（實際上為三次風與煙氣的混合物）升高（可達500℃左右），當二次風變弱時，三次風與一次風開始混合，煤粉開始燃燒。

2 #2鍋爐運行的實際情況

東方鍋爐的爐型及燃燒器在很多南部地區同類型鍋爐運行中其燃燒穩定性、火焰充滿度均較好。由于民權廠實際入爐煤種（相對設計煤種）揮發份偏低、灰份較高、不易著火燃燒。在高負荷（滿負荷）時，由于爐膛熱負荷高、燃燒區溫度水平高，燃燒基本穩定；當煤種變化或深度調峰時，因燃料量隨之變化，爐內火焰溫度隨負荷波動而波動。當負荷變化引起爐膛溫度下降、進入爐內煤粉在噴出口要求位置不能吸收足夠熱著火而直射爐膛中心時，這股相對低溫的連續射流風粉混合物會進一步影響爐膛中心溫度，可能造成煤粉射流著火的不穩定。存在以下主要問題：（1）低負荷時，爐膛溫度較低，下層燃燒器區域爐膛溫度1100℃～1200℃，中層燃燒器區域爐膛溫度1150℃～1250℃，上層燃燒器區域爐膛溫度1200℃～1300℃；（2）機械未完全燃燒熱損失大。鍋爐爐渣含碳量偏高（約5%），鍋爐飛灰含碳量偏高（約4%）；（3）鍋爐燃燒穩定性不太好，個別火檢閃爍；（4）排煙溫度高比設計值稍高。

3 鍋爐爐膛噴涂應達到的技術效果

3.1 能保證鍋爐運行的安全性和穩定性

噴涂后鍋爐燃燒穩定性更強、火焰充滿度基本不受影響機制，不改變原來空氣動力場布局。

噴涂后不得出現沖刷鍋爐受熱面的情形，杜絕因施工造成鍋爐爆管。

噴涂后鍋爐每根管子吸熱量應均勻，保證每根管子的質量流速一致，不得出現熱偏差和個別管子超溫的現象。鍋爐的截面熱負荷一致，鍋爐左右側一致。

噴涂表面應光滑，不粘焦，噴涂后鍋爐不應出現嚴重結焦現象。

3.2 能保證鍋爐蒸發量、蒸汽參數

噴涂后應能適當降低燃燒器區域熱輻射，適當提高燃燒器區域爐膛溫度，特別是適當提高下層、中層燃燒器區域溫度，更加穩定鍋爐燃燒。燃燒器區域熱輻射降低后，可根據不同的涂料特性，選擇另一種能在鍋爐爐膛上部噴涂的材料，增加該區域熱輻射，使鍋爐的總體出力（蒸發量不得小于1950t/h）不受到太大的影響。

不影響鍋爐蒸發量，在目前設計的鍋爐汽溫調節系統范圍內，鍋爐過熱蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度能夠在可控范圍內即鍋爐蒸汽的參數不受太大影響，不影響鍋爐運行經濟性。

3.3 能保證鍋爐運行的經濟性

噴涂后能進一步降低鍋爐爐渣含碳量、飛灰含碳量。噴涂后不影響鍋爐排煙溫度，最好鍋爐排煙溫度能適當降低。鍋爐出口的溫度、預熱器進口溫度不得降低太多，否則有可能影響預熱器出口的熱風溫度（一次熱風和二次熱風），噴涂后有可能造成燃燒的不穩定以及制粉的干燥出力的下降。

3.4 噴涂材料應能耐高溫和不腐蝕鍋爐受熱面

噴涂面壽命切應超過600MW機組的大修周期（5年）。噴涂面承受住大焦的沖擊和磨損，同時噴涂施工方便快捷，涂料自然干燥迅速，施工工期應在15日

以內。

4 鍋爐爐膛噴涂面積數據要求

4.1 爐膛噴涂面積確定

根據低負荷時爐膛溫度較低的現狀，下層燃燒器區域爐膛溫度1100℃～1200℃，中層燃燒器區域爐膛溫度1150℃～1250℃，上層燃燒器區域爐膛溫度1200℃～1300℃。根據就地測量以及渣的熔融形狀，目前需要提高爐膛溫度約100℃，即從約1500K提高到1600K。

對不易著火燃燒煤種，運用如下經驗公式進行設置衛燃帶面積的初步估算：

F1=0.2H（a+b）ψξφ

式中：F為衛燃帶面積，m2；H為爐膛輻射受熱面高，m；a為爐深，m；b為爐寬，m；ψ為爐膛污染程度系數；ξ為燃燒器結構布置修正系數；φ為綜合因子，由煤粉初始條件（揮發份、灰份、低位發熱量、入爐時溫度、細度），二次風溫，爐膛系統黑度，衛燃帶形狀綜合修正。

對鍋爐H取冷灰斗斜坡中部至屏過中部的距離，可算得為53.65m，a=15.4568m，b=19.4192m，取ψ=0.85，ξ=0.8，由實際入爐煤質、風溫等初始條件并參照經驗數據得φ=0.46～0.61，代入上式可初步算出F1=136m2。從而得出，衛燃帶面積占水冷壁總面積的2.95%。endprint

4.2 鍋爐爐膛噴涂應考慮實際問題

（1）鍋爐爐膛噴涂能充分利用檢修升降平臺；（2）噴涂受熱面光滑且為垂直面，以利于噴涂的牢固性，消除積灰。

4.3 爐膛衛燃帶位置確定和爐膛衛燃帶高度

根據要求，降低燃燒器區域熱輻射涂料的噴涂高度可以選擇從鍋爐上方（17.5m）開始至第二層煤粉燃燒器（24.82m）與第三層煤粉燃燒器之間（29.77m）的分界線處（27.29m）止，噴涂高度為9.79m，爐膛寬度為19.42m，爐膛深度為15.45m。也就是說，可以選擇在面積為682m2{[（27.29-17.5）×19.42×2]+（27.29-17.5）×15.45×2]=682m2}受熱面上進行降低輻射的施工，可以供選擇的區域要大于實際施工區域。

綜上所述，鍋爐衛燃帶高度應在1.7～2.2m之間，在鍋爐爐膛內部17.5～27.29m高度范圍內，越靠上對下層燃燒器的衛燃效果越差，對鍋爐出力影響較大，故鍋爐衛燃帶應在17.5～19.5m處比較合適。

4.4 增強降低燃燒器區域熱輻射涂料的噴涂高度

增強降低燃燒器區域熱輻射涂料的噴涂應遵循：（1）鍋爐爐膛噴涂能充分利用檢修升降平臺；（2）在低負荷下燃盡區溫度不得降低；（3）能抗爐膛吹灰蒸汽的影響。即在吹灰狀況下，該噴涂材料不脫落、變形、化學性質穩定；（4）能平衡衛燃帶少吸收的

熱量。

根據（1）、（2）、（3）要求，增強水冷壁區域熱輻射涂料可以選擇的噴涂高度從燃燼風燃燒器上方（40.338m）開始至遮焰角下緣處（56.388m）止，即可以選擇的噴涂高度為16.05m，爐膛寬度為19.42m，爐膛深度為15.45m。可以選擇的噴涂面積為（16.05×19.42×2）+（16.05×15.45×2）=1119.3m2。

根據（4）的要求，衛燃帶使水冷壁的少吸收2.95%，燃燒器區域溫度升高100K后多吸收的熱量約為（341÷4600）×（1600/1500）4=1%[（4.9×19.42×2）+（4.9×15.45×2）=341]，即總少吸收的熱量為2.85%。

水冷壁區域少吸收的水冷壁表面的發射率平均在0.7左右，假設熱輻射涂料的發射率在0.9左右。假設噴涂面積為F2，則[F2×（0.9/0.7）+4600-A]/4600=1.0285F2=460m2。

即增強水冷壁區域熱輻射涂料可以選擇的噴涂高度從燃燼風燃燒器上方49.738m開始至遮焰角下緣處56.388m止。

參考文獻

[1] 容鑾恩.電站鍋爐原理[M].北京：中國電力出版社，2007.

作者簡介：侯強（1973-），男，山東東平人，國電民權發電有限公司工程師，研究方向：鍋爐管理；馬洪學

（1971-），男，山東新泰人，國電河南電力有限公司工程師，研究方向：鍋爐運行。

（責任編輯：陳 倩）endprint