燃油式風道加熱器的應用及故障分析

王衛華

（北京華科同和科技有限公司，北京 100045）

0 引言

對于采用直吹式制粉系統的鍋爐，冷態啟動點火初期必須將熱一次風溫度短時間內提升至磨煤機啟動允許值[1]。加熱一次風主要有3種方案[2]：鄰爐熱風聯絡母管、蒸汽暖風器、燃油式風道加熱器。鄰爐熱風需要考慮鄰爐的運行情況，蒸汽暖風器存在投資大、輔助蒸汽用量大、易泄漏的問題，而燃油式風道加熱器具有結構簡單、燃燒穩定、調節靈活的特點。對于入爐煤收到基水分高的褐煤機組，宜采用燃油式風道加熱器。

1 設備簡介

1.1 鍋爐設備

某鍋爐型號為HG-2 145/29.3-HM15，為高效超超臨界參數、變壓運行直流爐，采用三分倉回轉式空氣預熱器串聯一次風管式空氣預熱器。每臺爐配兩層等離子系統，位于燃燒器的A、C層。本工程為無助燃油電廠，全廠不設鍋爐點火及穩燃用油系統。制粉系統采用中速磨正壓直吹式冷一次風制粉系統，每臺鍋爐配7臺中速磨煤機，布置在鍋爐兩側。設計煤種屬高水分、高揮發份、中低硫、中等灰分、低熱值的褐煤。表1為鍋爐主要參數，表2為煤質分析。

表1 鍋爐主要參數

表2 煤質分析

1.2 燃油式風道加熱器

在鍋爐兩側的管式空氣預熱器后的熱一次風母管上，分別加裝燃油式風道加熱器，在鍋爐冷態啟動時利用風道加熱器將磨煤機入口一次風加熱到制粉需要的溫度。每臺爐設置2臺風道加熱器，分別為A層風道加熱器和C層風道加熱器，每層風道加熱器包含4支油槍。風道加熱器的設計進口空氣溫度為20 ℃，出口200～250 ℃。

風道加熱器系統主要由加熱混合室、油燃燒裝置、可見光火檢裝置、點火裝置及輔助系統等組成。圖1為熱一次風道及風道加熱器布置示意圖，圖2為風道加熱器結構圖。

圖1 熱一次風道及風道加熱器布置示意圖

圖2 燃油式風道加熱器結構圖

2 燃油式風道加熱器特點

1）風道加熱器系統阻力小。風道加熱器安裝在熱一次風道內，機械機構增加的阻力＜100 Pa。本工程為褐煤鍋爐，為提高熱一次風溫，采用三分倉回轉式空氣預熱器串聯一次風管式空氣預熱器，一次風系統阻力大。為減少一次風系統阻力，適宜采用風道加熱器來加熱一次風。

2）風道加熱器出口風溫提升快[1,3]。風道加熱器投入運行到磨煤機入口風溫到達設計值，用時一般在20 min內。盡可能縮短磨煤機投入運行的時間，提高爐膛溫度，從而減少鍋爐啟動時間，達到節能降耗的效果。

3）風道加熱器出力大。每臺爐設置2臺風道加熱器，每臺風道加熱器包含四支油槍，單支油槍出力為100 kg/h～300 kg/h。風道加熱器的設計進口空氣溫度為20 ℃，出口可將A、C磨煤機入口風溫同時加熱至200～250 ℃。A、C磨煤機最小通風量分別為104.4 t/h。

4）風道加熱器出力調節靈活[4]。通過調整油槍投入數量和燃油母管壓力可以靈活調節風道加熱器的出力，滿足制粉系統對于一次風風量和風溫的要求。

5）風道加熱器輔助蒸汽用量小。風道加熱器在進行油管路吹掃時需要用到輔助蒸汽，且用量較少。本工程不設啟動鍋爐，鍋爐冷態啟動時所用蒸汽來自臨爐或臨廠，采用風道加熱器可以減少鍋爐啟動初期輔助蒸汽用量。

6）風道加熱器降低一次風含氧量。燃油在風道內燃燒，消耗一次風中的氧量，降低了燃燒器噴口風粉混合物的含氧量。本工程采用等離子點火系統，燃燒器噴口風粉混合物的溫度和含氧量對煤粉的著火和燃燒速度都有很大的影響，實際運行中需要綜合考慮二者之間的關系[5]。

依據本工程實際情況，綜合對比加熱一次風的3種方案：鄰爐熱風聯絡母管、蒸汽暖風器、燃油式風道加熱器，最終選定燃油式風道加熱器方案。

3 實際應用及故障分析

3.1 應用情況和故障現象

風道加熱器使用0號輕柴油作為燃料，燃油來自于機組柴油發電機日用油箱，通過調門可以調整油槍出力。吹管期間，鍋爐投運1臺磨煤機即可達到吹管參數。風道加熱器總計投運4次，其中A層風道加熱器投運3次，C層風道加熱器投運1次。

吹管第一階段，投運C層風道加熱器和C層等離子燃燒器。燃油母管壓力1.0 MPa，投運2支油槍即可保證C磨煤機入口風溫達到200 ℃。C層風道加熱器實際使用中，未發生風道壁溫超溫。

吹管第二階段，投運A層風道加熱器和A層等離子燃燒器。運行中燃油母管壓力穩定在1.0 MPa，投運A1或A2油槍，風道壁溫超溫，投運A3和A4油槍，風道壁溫正常，A1和A2油槍投運過程中油箱油位下降較快，A3和A4油槍投運過程中油箱油位下降較慢。A層風道加熱器實際使用中，存在短時間風道壁溫超溫。

吹管第三階段，投運A層風道加熱器和A層等離子燃燒器。試投A1和A2油槍，仍然存在風道壁溫超溫的現象。

吹管第四階段，投運A層風道加熱器和A層等離子燃燒器。同時投運A3和A4油槍，未發生風道壁溫超溫。

吹管結束后，進入熱一次風道內部進行檢查，發現A層風道加熱器后5根熱一次風道內撐桿燒損，燒損位置偏向于風道右側，即A1、A2油槍所在的一側。熱一次風道右側內壁輕微變形且有積碳，熱一次風道右側膨脹節輕微變形，加熱混合室右側地面上有積碳，加熱混合室內部無燒損變形。圖2中標注了燒損的內撐桿所在的位置，圖3為熱一次風道內撐桿燒損情況。C層風道加熱器未發現內撐桿、風道、加熱混合室燒損變形的情況，內壁面無積碳。

圖3 熱一次風道內撐桿燒損情況

3.2 原因分析

經現場檢查分析，排除油槍設計出力偏大、壁溫測點偏差、油槍運行工況偏離設計值等因素[4,7-10]，初步判斷A1、A2油槍霧化片損壞。將A1、A2、A3、A4四支油槍從風道內抽出，重新做冷態霧化試驗。試驗發現A1、A2油槍霧化異常，油槍噴出的部分燃油成大液滴狀，A3、A4油槍霧化效果良好。將A1、A2油槍霧化片拆下后發現霧化片損壞，更換霧化片后重新進行冷態霧化試驗，霧化效果良好。

A1、A2油槍霧化片損壞，導致油槍出力增大、燃油霧化不良。油槍出力增大，造成燃油量與油槍助燃風、冷卻風量、加熱混合室長度不匹配，火焰延長直接灼燒內撐桿，從而造成內撐桿的燒損。更換霧化片后，A層風道加熱器未再發生風道壁溫超溫。進入熱一次風道內檢查，也未發現內撐桿和風道壁燒損，A層風道加熱器運行良好。

4 實際運行中應注意的問題

1）風道壁溫準確。風道加熱器后必須安裝壁溫測點。壁溫測點安裝位置正確，壁溫測點需經過實際傳動，保證壁溫測點的準確性。實際運行中，應當注意防止壁溫超溫。當發生壁溫超溫時，應及時更換投運油槍，觀察壁溫是否仍然超溫。如果投運任何一支油槍壁溫都超溫，則需停運該風道加熱器，查找壁溫超溫的原因，并進入一次風道內查看內撐桿和內壁是否有燒損。

2）燃油母管壓力穩定。燃油母管壓力應保持穩定，通過調整燃油母管壓力來調整油槍出力時，應緩慢調整，防止燃油母管壓力的突然波動造成油槍熄火。

3）油槍點火前，保證磨煤機具有一定的通風量，使風道加熱器油槍位置的一次風具有流動性，防止局部過熱致使風道燒損。

4）霧化用壓縮空氣量與油槍出力相匹配，保證油槍的霧化效果。冷態時進行油槍霧化試驗，查看油槍霧化效果。

5）助燃風量與油槍出力相匹配。熱一次風道風壓較高，助燃風來源需要合理選擇，保證助燃風量與油槍出力相匹配。

6）每次停爐后，要進入熱一次風道內檢查油槍是否有燒損、加熱混合室地面和風道內是否有積碳、風道內壁和內撐桿是否有燒損。

5 結束語

對于采用直吹式制粉系統的褐煤鍋爐，冷態啟動時制粉系統需要的入口一次風溫度高、風量大，宜采用燃油式風道加熱器來加熱一次風。燃油式風道加熱器具有系統阻力小、風溫提升快、出力大、調節靈活等特點。燃油式風道加熱器會降低一次風含氧量，對燃燒器噴口煤粉的著火和燃燒有負面影響。

實際使用中，應在風道內有一定的通風量后，再啟動燃油式風道加熱器，防止局部過熱致使風道燒損。要關注風道壁溫，防止壁溫超溫。應及時投入油槍連鎖，以便于油槍滅火后能夠及時關閉進油閥，防止大量燃油噴入熱一次風道。每次停爐后，要進入熱一次風道內檢查油槍是否有燒損、加熱混合室地面和風道內是否有積碳、風道內壁和內撐桿是否有燒損。