1 設備概況
牡丹江第二發電廠5號、6號鍋爐均為前蘇聯生產的EП-670/140型超高壓一次再熱單汽包自然循環固態排渣煤粉爐，分別於1990年12月和1991年4月投產發電。鍋爐為雙爐膛T型布置，制粉系統為鋼球磨、中間儲倉式乏氣送粉，16隻雙蝸殼式旋流煤粉燃燒器分兩層對稱布置在兩側爐牆上，標高分別為13.6m和18.1m，16隻蒸汽機械霧化油槍設置於主燃燒器的中心風管內。燃燒器的結構和設計參數見表1。
表1 燃燒器的結構和設計參數
名
稱 一次風 二次風
噴口截面積(m2) 0.14 0.6
風速(m/s) 20 28
旋轉係數 3 3.5
出力(kg/h) 5330
徑向濃淡旋流燃燒器由哈爾濱工業大學設計研製，在黃島電廠和清河電廠已有成型經驗。牡二廠於1997年4月和1998年8月分別將6號、5號爐的32隻蝸殼葉片型燃燒器改為此型燃燒器，改造后達到了預期效果，50%額定負荷不投油助燃，燃燒效率較以前有所提高，達97%以上。
新型燃燒器的結構如附圖所示。
1—爐牆；2—直流二次風通道；3—旋流器；4—旋流二次風通道；5—一次風通道；6—中心管；7—擋板軸；8—擋板；9—濃縮器；10—淡一次風通道；11—濃一次風通道
附圖 濃淡旋流燃燒器結構簡圖
由附圖可知，在一次風道中加裝了一個煤粉濃縮器，從而將一次風粉混合物分成兩股，靠近中心的一股為含粉量較多的濃煤粉氣流，它經過濃一次風通道噴入爐膛，進入高溫煙氣中心迴流區，可保證煤粉及時著火和火焰穩定。另外一股為含粉量較少的淡煤粉氣流，它在濃煤粉氣流的外側環形通道噴入爐內。同時將原來的旋流二次風通道分成兩部分，一部分二次風經過旋流器后以旋流的形式進入爐內，另一部分二次風以直流風的形式噴入爐內，調節直流二次風擋板開度，可以改變直流二次風量與旋流二次風量的比例，從而改變旋流強度，進而改變整個旋流出口氣流的流動特性。旋流器採用阻力小的軸向彎曲葉片。表2為新型燃燒器的結構和設計參數。
表2 新型燃燒器的結構和設計參數
名 稱 一次風 旋流二次風 直流二次風 噴口截面積(m2) 0.1611 0.4818 0.1166 風速(m/s) 22.5 30.5 31.5 風量(Nm3/h) 1.04×104 2.87×104 功率(kW) 12.5×103 旋流二次風量/直流二次風量 80/20
2 安裝中出現的問題及改進
2.1 直流二次風通道達不到設計要求
在設計中，原燃燒器的二次風筒保留，然後從外面穿進去一個Φ1010的套筒，形成直流二次風通道。而原二次風筒有一半已燒損變形，無法校正，有的已下沉或上升到爐牆內，無法保證兩圓筒的同心度在±5mm之內，影響直流二次風的風量，並使直流二次風不能均勻分佈在旋流二次風周圍。因此建議在設計時應考慮拆除原二次風筒，爐牆重新澆灌耐火可塑料，並保證圓度。
2.2 旋流二次風的旋流片要保證設計角度
每隻燃燒器共有16片二次風旋流片，其安裝角度為(64±2)°，這一角度是通過理論分析計算和反覆試驗得出來的，決定了旋流二次風的旋流強度，不可隨意安裝。建議採用樣板校驗，前後劃線，精心安裝，下部焊縫全部滿焊，保證旋流強度達到設計值。
2.3 噴口各部要保證同心度
中心風管組件、一次風管組件在地面全部安裝后，重心會向前移，在組裝時要注意噴口處前傾現象，同時還要保證左右間距一致。建議在外圓筒上加焊3～4隻同一尺寸的滑塊，以保證推進的圓筒與外圓筒同心，以達到設計要求±5mm。
2.4 各部鑄件要保證設計的尺寸
在安裝過程中曾出現濃縮器、旋流器、防磨瓦推不進去拽不出來的現象。其原因就是由於較大鑄鋼件(如一次風前後筒、濃縮器外環)的尺寸與設計尺寸有較大出入，最後只好改變部分濃縮器和旋流器尺寸才能順利安裝，影響濃縮和旋流效果。因此要求製造廠家必須保證鑄件的製造尺寸在允許範圍內。
3 運行中存在的問題及改進
3.1 磨損嚴重
6號爐安裝穩燃器運行6個月後，抽出所有中心風管組件檢查，發現濃縮器、濃一次風通道、防磨環磨損相當嚴重，普遍減薄10mm左右，有些已磨漏多處，嚴重影響煤粉的濃淡分離效果。尤其上排燃燒器的濃一次風通道支塊處的中心風管磨漏較多，這樣中心二次風便進入濃一次風道與煤粉混合，不能保證煤粉及時著火和火焰穩定，也不能形成高溫、高濃度區域。如果關閉中心風門，煤粉將進入中心風管，無法在中心迴流區四周噴入，也不能形成高溫、高濃度區域，甚至堆積在中心管內燃燒，燒壞中心管。因此，建議採用更先進的耐磨耐熱鋼材(現用的鋼材為ZG40CrNiMOMnSiRe)，此外應取消濃一次風通道支撐塊，將其放在淡一次風通道內，由於此處煤粉濃度低，可以減輕磨損。
3.2 一次風阻力增大問題
5號爐安裝穩燃器后，從運行情況看，一次風壓比以前提高1000Pa左右，要維持高風壓，就會影響制粉出力，不利於經濟運行。此外，風壓高還會加劇送粉管道和穩燃器內部的磨損。阻力大的原因是穩燃器一次風通道內安裝的導流環、防磨環、濃縮器和防磨瓦造成的。因此建議：(a)取消防磨瓦、防磨環，改為噴塗耐磨材料；(b)採用更先進的耐磨鋼材製造濃縮器、導流環，並減少其厚度；(c)合理設計增大一次風通道截面積，以減少阻力。
3.3 低負荷時噴口處結焦
在用電負荷較低時，鍋爐負荷也相應降低。這時直流二次風門全關，高溫煙氣中心迴流區移到噴口附近，煤粉在此處著火，噴口附近溫度高，易結焦渣。建議此時運行人員應開啟中心二次風門，使著火區遠離噴口，但不可太遠，這就需要運行人員精心調整，以保證低負荷時燃燒穩定，不必投油助燃。
