生物质锅炉新闻动态
富通新能源 > 动态 > 生物质锅炉新闻动态 > > 详细
420t/h燃油锅炉的振动测试和治理
发布时间：2013-10-06 08:50 来源：未知
某电厂1台420 t／h燃油锅炉（设计最大发电负荷110MW）2010年6月开始投入运行。投运初期，当发电负荷在30～65 MW时炉膛及燃烧器区域频繁发生严重振动，由此引起了多次灭火事故，更为严重的是振动导致了炉膛水冷壁被振裂的事故，因此振动问题严重地影响了锅炉安全运行。
从文献可知，引起燃油锅炉振动的主要原因可能和热声振动有关，在国内外诸多相似燃油气锅炉运行中产生过类似问题。而由热声振动引起的锅炉振动强度及频率又和锅炉本体刚性梁设计、燃烧器结构及布置方式、燃料性质、燃油雾化方式及参数、热风参数及锅炉运行模式等诸多因素有关，振动原因非常复杂，诸多解决振动问题的实践也是从这些因素着手。富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗�；�、木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料，同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料和玉米秸秆颗粒燃料出售。
现场受客观条件限制，没有必需的试验设备，因此无法准确判断是那种因素对振动起主导作用。然而从运行角度分析，发现有些因素属“刚性因素”，如锅炉本体刚性梁设计、燃烧器结构及布置方式、燃油等不可变性因素；另一类则是“软性因素”，即可变性因素，如油燃烧器投运模式、雾化蒸汽参数及锅炉运行模式等因素。对于“刚性因素”，限于时间及其他客观原因无法进行现场整改，而对于“软性因素”可以通过对锅炉运行模式的调整，以达到一定程度上减轻炉膛振动。本文着重介绍通过调整，改变了原燃烧器运行模式，即改变雾化介质参数、燃烧器逐个投入等“软性因素”的方法，摸索出了简单有效的、可操作的运行模式，实现了在整个负荷区间运行中有效地避免了振动，实现了安全、稳定运行的过程。
1、燃油锅炉简介
燃油锅炉蒸发量为420 t/h，蒸汽压力为9.8MPa，温度为540℃。炉膛简图见图1。该锅炉型式为自然循环、微正压燃烧、前墙布置油燃烧器、n形露天布置、回转式空气预热器、高强螺栓连接的钢构架、全悬吊结构的汽包炉。
8只高效低NO。旋流油燃烧器分两层布置在前墙，每层4台。每台燃烧器装设有开关式辅助风风门，燃烧器投运时其对应的风门必须开启。设计要求每只燃烧器均可燃用4种不同重油液体燃料，以及上述4种重油的任意比例的混合燃料，油燃烧器前的油黏度要求为7×10-6～15×10 -6m2／s，油压约1.6 MPa，油温140℃，雾化介质为空气和蒸汽，压力均为0. 83 MPa。锅炉启动期间燃油采用空气雾化，稳定运行后切换为蒸汽雾化。设计要求正常工况负荷率为25%～100%时有8台（或7台）燃烧器投入运行，当一个燃烧器故障时，其余7台燃烧器也能保证锅炉在BMCR工况下运行。
2、锅炉振动情况
2010年6月锅炉开始投入运行，投运初期当发电负荷小于30 MW或大于65 MW，投入7台或8台油燃烧器时炉膛不振动，而在30～65 MW时如果投入7台以上油燃烧器则发生严重振动，振动区域主要集中在燃烧器区域水冷壁，且其振动频率最高，目视感觉燃烧火焰扑闪频率和炉墙振动频率基本一致，而燃烧器区域水冷壁以外振动强度及频率递减。为了避免振动，运行人员只得尝试燃烧器与风门的多种组合投运方式。试验取得了一定效果，并发现在以下燃烧器组合投运下锅炉振动可相对减轻：
(1)锅炉启动到汽轮机冲转期间，投入油燃烧器从1台逐渐增至3台，组合方式是下层2台，上层1台，风门投入4只。
(2)在10～30 MW低负荷期间，投运5台油燃烧器（ABCGF或BCDGF）；风门组合方式是ABCDGF或ABCDGH；不可同时投下层4台油燃烧器及上层1台油燃烧器。
(3)在30～60 MW中低负荷期间，投运5台油燃烧器(ABCGF或BCDGF)，风门组合方式是ABCDGF或ABCDGH；不可同时投下层4台油燃烧器及上层1台油燃烧器，也不可投6台以上油燃烧器。
(4) 68MW以上时可投7台以上油燃烧器，风门全开。
(5) 80MW以上时可投8台油燃烧器，风门全开。
从以上试验结果可以得出：在负荷68 MW以上投7台油燃烧器时，锅炉振动强度减弱；而在负荷60MW以下时，需要不同的燃烧器投运组合方式，说明低负荷时原设计的油燃烧器投入模式不佳，振动概率大，而且不论雾化蒸汽压力是否符合设计要求振动依然发生。
虽然以上的运行模式可以使得锅炉正常地运行而且振动较小，但是采用如上运行模式时油燃烧器与风门不能任意组合．既无规律可言，也不易掌握，对运行人员的技术要求较高，所以必须寻找到一种易掌握而有效的运行模式。
3、消除燃油锅炉振动的运行模式探索
要寻找有效的运行模式就必需研究锅炉振动与燃烧油压、雾化蒸汽压力及单台油燃烧器耗油量之间的内在联系，为此进行了两个阶段的试验。
第1阶段按照燃烧器制造厂原设计运行模式运行（油燃烧器全部投入模式）。当锅炉运行中发生振动时调节雾化蒸汽压力，并观察炉膛振动以研究两者关系。第2阶段以第1阶段试验结果为依据，寻求有效地减轻振动的运行模式，即油燃烧器逐步投入运行的模式。
3.1第1阶段试验
3.1.1试验方法
试验选择了投运7台燃烧器的模式，风门开关取决于投运的油燃烧器位置，炉前雾化蒸汽压力为0.83 MPa。为了避免试验中锅炉振动导致的危险，低负荷时仍然逐个投入油燃烧器，并视振动状况增减，直至7台燃烧器全投。
试验步骤如下：
(1)负荷从30 MW升至50 MW时逐步投入油燃烧器并观察振动，若发生振动则调节雾化蒸汽压力，并观察振动变化情况。
(2)负荷升至50 MW时保持稳定，若已投运油燃烧器N台而无振动发生，则再投入1台油燃烧器。当锅炉发生振动时则调节雾化蒸汽压力，并观察振动变化情况；若无振动则再投入1台油燃烧器(N+2)台，并观察振动。在调试中需注意雾化蒸汽压力调节范围不能超出报警范围。
3.1.2试验结果
第1阶段试验结果见表1。
由表1数据可得单燃烧器油耗和油汽压差。
图3中还包括了第2阶段试验结果。
3.1.3试验结果分析
从以上结果可以得出：
(1)在序号2点，当负荷稳定在50 MW左右，油燃烧器由6台增加到7台时，锅炉发生强烈振动，此后调节雾化蒸汽压力从1 MPa降至0.8 MPa(序号3点)，此时锅炉振动大幅度减轻。从图4还可以看到，在序号3点油汽压差也相应增加，这说明雾化蒸汽压力的降低有助于振动减轻。试验中曾多次重复将雾化蒸汽压力从0.8 MPa升至l MPa时锅炉振动频率又重新大幅增加，说明试验结果具有可重复性。工况序号4及序号7点也可得到相同的试验结果。雾化蒸汽压力降低时导致燃烧变差，火焰变暗。
(2)在工况序号8点，50MW升至序号9点60 MW的过程中，锅炉发生剧烈振动，其原因和风门的开关有关，尽管蒸汽母管压力维持0.8 MPa，振动仍无减轻迹象，反复调整无效。限于蒸汽母管压力不能低于报警值0.7 MPa，试验只得继续升负荷绕开此振动点，直至负荷达65MW时振动大幅减轻，这说明通过调节雾化蒸汽压力对减轻振动的效果有限，这种方法只能在中低负荷区内有效。
(3)从图3可以看到，当单台燃烧器油耗小于2.5 t/h时，振动可能性大；油耗大于2.5 t/h时，振动可能性减小。从图4中还可看到，当母管油汽压差小于0.2 MPa时，振动概率增大。
因此可以得到以下结论：调节雾化蒸汽压力对减轻振动有一定效果，但只限于负荷小于50MW区内有效；而在负荷大于50 MW时不能无限制地降低雾化蒸汽压力，过低的雾化蒸汽压力不利于燃烧，而只能通过单方面增加单燃烧器油量来增加油汽压差，这时只要通过研究单台燃烧器油耗量就可以研究锅炉的振动情况。
为了避免振动，锅炉在升负荷过程中尽量保持单台燃烧器油耗大于2.5t/h。富通新能源生产销售的生物质锅炉以及木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料是客户们不错的选择。
3.2第2阶段试验
3.2.1试验方法
试验采用燃烧器逐台投入模式，步骤是：
(1)保持负荷稳定在50 MW，若油燃烧器已投入N台，则升负荷时保持油燃烧器数量不变，确保单台燃烧器油耗量大于2.5 t/h。当负荷增加，而单台油燃烧器耗油量达到设计极限(4 t/h)时，投入(N+1)台油燃烧器，观察振动变化情况并做好记录。升负荷时若发生振动则减少油燃烧器台数。试验中要求开启已投入燃烧器对应的风门，没有投入的燃烧器风门则要求关闭。
(2)投入(N+1)台油燃烧器后，负荷升至极限再投入(N+l+1)台油燃烧器，观察振动情况，当负荷升至85 MW结束。
(3)油温保持在140℃，母管雾化蒸汽压力为1 MPa左右，燃烧器前雾化蒸汽压力为0.83MPa左右，热空气温度保持为设计值。
3.2.2试验结果
第2阶段试验结果见表2。
为了保持单台燃烧器油耗尽量大于2.5 t/h，试验负荷从30 MW升至85 MW过程中，投运油燃烧器数量始终根据油母管总油量确定，这样30MW时投运了4台油燃烧器，当负荷37.8 MW时增加投运1台油燃烧器，升至50 MW时再加投1台，获得的振动状况见图3中的第2阶段试验曲线。
3.2.3试验结果分析
从图3可以看到，第2阶段试验中单台燃烧器油耗基本大于2.5 t/h，振动情况远好于第1阶段试验期间的单台燃烧器油耗小于2.5 t/h时的振动状况。
以上试验过程重复多次，均取得同样的结果，目前锅炉就以这种模式在负荷30～75 MW连续运行已达半年之久，没有发生振动。
4、结语
从以上两阶段试验可得到以下结论：
(1)保证单台燃烧器油耗尽量大于2.5 t/h，但最好不超过4t／h，投运油燃烧器时相应风门启，未投运油燃烧器风门关闭。
(2)在启动初期投运油燃烧器数量少，投运油燃烧器位置组合最好选择几何对称形式，这样炉内空气动力场较为均匀。
(3)逐步投入油燃烧器模式仅是从运行调试角度获得的试验结果，而锅炉振动的原因较为复杂，影响因素较多，若要根本解决问题还有待进行深入研究，
