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    某電廠1臺(tái)420 t／h燃油鍋爐（設(shè)計(jì)最大發(fā)電負(fù)荷110MW）2010年6月開(kāi)始投入運(yùn)行。投運(yùn)初期，當(dāng)發(fā)電負(fù)荷在30～65 MW時(shí)爐膛及燃燒器區(qū)域頻繁發(fā)生嚴(yán)重振動(dòng)，由此引起了多次滅火事故，更為嚴(yán)重的是振動(dòng)導(dǎo)致了爐膛水冷壁被振裂的事故，因此振動(dòng)問(wèn)題嚴(yán)重地影響了鍋爐安全運(yùn)行。
    從文獻(xiàn)可知，引起燃油鍋爐振動(dòng)的主要原因可能和熱聲振動(dòng)有關(guān)，在國(guó)內(nèi)外諸多相似燃油氣鍋爐運(yùn)行中產(chǎn)生過(guò)類似問(wèn)題。而由熱聲振動(dòng)引起的鍋爐振動(dòng)強(qiáng)度及頻率又和鍋爐本體剛性梁設(shè)計(jì)、燃燒器結(jié)構(gòu)及布置方式、燃料性質(zhì)、燃油霧化方式及參數(shù)、熱風(fēng)參數(shù)及鍋爐運(yùn)行模式等諸多因素有關(guān)，振動(dòng)原因非常復(fù)雜，諸多解決振動(dòng)問(wèn)題的實(shí)踐也是從這些因素著手。富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
    現(xiàn)場(chǎng)受客觀條件限制，沒(méi)有必需的試驗(yàn)設(shè)備，因此無(wú)法準(zhǔn)確判斷是那種因素對(duì)振動(dòng)起主導(dǎo)作用。然而從運(yùn)行角度分析，發(fā)現(xiàn)有些因素屬“剛性因素”，如鍋爐本體剛性梁設(shè)計(jì)、燃燒器結(jié)構(gòu)及布置方式、燃油等不可變性因素；另一類則是“軟性因素”，即可變性因素，如油燃燒器投運(yùn)模式、霧化蒸汽參數(shù)及鍋爐運(yùn)行模式等因素。對(duì)于“剛性因素”，限于時(shí)間及其他客觀原因無(wú)法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)整改，而對(duì)于“軟性因素”可以通過(guò)對(duì)鍋爐運(yùn)行模式的調(diào)整，以達(dá)到一定程度上減輕爐膛振動(dòng)。本文著重介紹通過(guò)調(diào)整，改變了原燃燒器運(yùn)行模式，即改變霧化介質(zhì)參數(shù)、燃燒器逐個(gè)投入等“軟性因素”的方法，摸索出了簡(jiǎn)單有效的、可操作的運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)了在整個(gè)負(fù)荷區(qū)間運(yùn)行中有效地避免了振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了安全、穩(wěn)定運(yùn)行的過(guò)程。
1、燃油鍋爐簡(jiǎn)介
    燃油鍋爐蒸發(fā)量為420 t/h，蒸汽壓力為9.8MPa，溫度為540℃。爐膛簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。該鍋爐型式為自然循環(huán)、微正壓燃燒、前墻布置油燃燒器、n形露天布置、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器、高強(qiáng)螺栓連接的鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)的汽包爐。
    8只高效低NO。旋流油燃燒器分兩層布置在前墻，每層4臺(tái)。每臺(tái)燃燒器裝設(shè)有開(kāi)關(guān)式輔助風(fēng)風(fēng)門(mén)，燃燒器投運(yùn)時(shí)其對(duì)應(yīng)的風(fēng)門(mén)必須開(kāi)啟。設(shè)計(jì)要求每只燃燒器均可燃用4種不同重油液體燃料，以及上述4種重油的任意比例的混合燃料，油燃燒器前的油黏度要求為7×10-6～15×10 -6m2／s，油壓約1.6 MPa，油溫140℃，霧化介質(zhì)為空氣和蒸汽，壓力均為0. 83 MPa。鍋爐啟動(dòng)期間燃油采用空氣霧化，穩(wěn)定運(yùn)行后切換為蒸汽霧化。設(shè)計(jì)要求正常工況負(fù)荷率為25%～100%時(shí)有8臺(tái)（或7臺(tái)）燃燒器投入運(yùn)行，當(dāng)一個(gè)燃燒器故障時(shí)，其余7臺(tái)燃燒器也能保證鍋爐在BMCR工況下運(yùn)行。
2、鍋爐振動(dòng)情況
    2010年6月鍋爐開(kāi)始投入運(yùn)行，投運(yùn)初期當(dāng)發(fā)電負(fù)荷小于30 MW或大于65 MW，投入7臺(tái)或8臺(tái)油燃燒器時(shí)爐膛不振動(dòng)，而在30～65 MW時(shí)如果投入7臺(tái)以上油燃燒器則發(fā)生嚴(yán)重振動(dòng)，振動(dòng)區(qū)域主要集中在燃燒器區(qū)域水冷壁，且其振動(dòng)頻率最高，目視感覺(jué)燃燒火焰撲閃頻率和爐墻振動(dòng)頻率基本一致，而燃燒器區(qū)域水冷壁以外振動(dòng)強(qiáng)度及頻率遞減。為了避免振動(dòng)，運(yùn)行人員只得嘗試燃燒器與風(fēng)門(mén)的多種組合投運(yùn)方式。試驗(yàn)取得了一定效果，并發(fā)現(xiàn)在以下燃燒器組合投運(yùn)下鍋爐振動(dòng)可相對(duì)減輕：
    (1)鍋爐啟動(dòng)到汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)期間，投入油燃燒器從1臺(tái)逐漸增至3臺(tái)，組合方式是下層2臺(tái)，上層1臺(tái)，風(fēng)門(mén)投入4只。
    (2)在10～30 MW低負(fù)荷期間，投運(yùn)5臺(tái)油燃燒器（ABCGF或BCDGF）；風(fēng)門(mén)組合方式是ABCDGF或ABCDGH；不可同時(shí)投下層4臺(tái)油燃燒器及上層1臺(tái)油燃燒器。
    (3)在30～60 MW中低負(fù)荷期間，投運(yùn)5臺(tái)油燃燒器(ABCGF或BCDGF)，風(fēng)門(mén)組合方式是ABCDGF或ABCDGH；不可同時(shí)投下層4臺(tái)油燃燒器及上層1臺(tái)油燃燒器，也不可投6臺(tái)以上油燃燒器。
    (4) 68MW以上時(shí)可投7臺(tái)以上油燃燒器，風(fēng)門(mén)全開(kāi)。
    (5) 80MW以上時(shí)可投8臺(tái)油燃燒器，風(fēng)門(mén)全開(kāi)。
    從以上試驗(yàn)結(jié)果可以得出：在負(fù)荷68 MW以上投7臺(tái)油燃燒器時(shí)，鍋爐振動(dòng)強(qiáng)度減弱；而在負(fù)荷60MW以下時(shí)，需要不同的燃燒器投運(yùn)組合方式，說(shuō)明低負(fù)荷時(shí)原設(shè)計(jì)的油燃燒器投入模式不佳，振動(dòng)概率大，而且不論霧化蒸汽壓力是否符合設(shè)計(jì)要求振動(dòng)依然發(fā)生。
    雖然以上的運(yùn)行模式可以使得鍋爐正常地運(yùn)行而且振動(dòng)較小，但是采用如上運(yùn)行模式時(shí)油燃燒器與風(fēng)門(mén)不能任意組合．既無(wú)規(guī)律可言，也不易掌握，對(duì)運(yùn)行人員的技術(shù)要求較高，所以必須尋找到一種易掌握而有效的運(yùn)行模式。
3、消除燃油鍋爐振動(dòng)的運(yùn)行模式探索
    要尋找有效的運(yùn)行模式就必需研究鍋爐振動(dòng)與燃燒油壓、霧化蒸汽壓力及單臺(tái)油燃燒器耗油量之間的內(nèi)在聯(lián)系，為此進(jìn)行了兩個(gè)階段的試驗(yàn)。
    第1階段按照燃燒器制造廠原設(shè)計(jì)運(yùn)行模式運(yùn)行（油燃燒器全部投入模式）。當(dāng)鍋爐運(yùn)行中發(fā)生振動(dòng)時(shí)調(diào)節(jié)霧化蒸汽壓力，并觀察爐膛振動(dòng)以研究?jī)烧哧P(guān)系。第2階段以第1階段試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)，尋求有效地減輕振動(dòng)的運(yùn)行模式，即油燃燒器逐步投入運(yùn)行的模式。
3.1第1階段試驗(yàn)
3.1.1試驗(yàn)方法
    試驗(yàn)選擇了投運(yùn)7臺(tái)燃燒器的模式，風(fēng)門(mén)開(kāi)關(guān)取決于投運(yùn)的油燃燒器位置，爐前霧化蒸汽壓力為0.83 MPa。為了避免試驗(yàn)中鍋爐振動(dòng)導(dǎo)致的危險(xiǎn)，低負(fù)荷時(shí)仍然逐個(gè)投入油燃燒器，并視振動(dòng)狀況增減，直至7臺(tái)燃燒器全投。
    試驗(yàn)步驟如下：
    (1)負(fù)荷從30 MW升至50 MW時(shí)逐步投入油燃燒器并觀察振動(dòng)，若發(fā)生振動(dòng)則調(diào)節(jié)霧化蒸汽壓力，并觀察振動(dòng)變化情況。
    (2)負(fù)荷升至50 MW時(shí)保持穩(wěn)定，若已投運(yùn)油燃燒器N臺(tái)而無(wú)振動(dòng)發(fā)生，則再投入1臺(tái)油燃燒器。當(dāng)鍋爐發(fā)生振動(dòng)時(shí)則調(diào)節(jié)霧化蒸汽壓力，并觀察振動(dòng)變化情況；若無(wú)振動(dòng)則再投入1臺(tái)油燃燒器(N+2)臺(tái)，并觀察振動(dòng)。在調(diào)試中需注意霧化蒸汽壓力調(diào)節(jié)范圍不能超出報(bào)警范圍。
3.1.2試驗(yàn)結(jié)果
    第1階段試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。
    由表1數(shù)據(jù)可得單燃燒器油耗和油汽壓差。
    圖3中還包括了第2階段試驗(yàn)結(jié)果。
3.1.3試驗(yàn)結(jié)果分析
    從以上結(jié)果可以得出：
    (1)在序號(hào)2點(diǎn)，當(dāng)負(fù)荷穩(wěn)定在50 MW左右，油燃燒器由6臺(tái)增加到7臺(tái)時(shí)，鍋爐發(fā)生強(qiáng)烈振動(dòng)，此后調(diào)節(jié)霧化蒸汽壓力從1 MPa降至0.8 MPa(序號(hào)3點(diǎn))，此時(shí)鍋爐振動(dòng)大幅度減輕。從圖4還可以看到，在序號(hào)3點(diǎn)油汽壓差也相應(yīng)增加，這說(shuō)明霧化蒸汽壓力的降低有助于振動(dòng)減輕。試驗(yàn)中曾多次重復(fù)將霧化蒸汽壓力從0.8 MPa升至l MPa時(shí)鍋爐振動(dòng)頻率又重新大幅增加，說(shuō)明試驗(yàn)結(jié)果具有可重復(fù)性。工況序號(hào)4及序號(hào)7點(diǎn)也可得到相同的試驗(yàn)結(jié)果。霧化蒸汽壓力降低時(shí)導(dǎo)致燃燒變差，火焰變暗。
    (2)在工況序號(hào)8點(diǎn)，50MW升至序號(hào)9點(diǎn)60 MW的過(guò)程中，鍋爐發(fā)生劇烈振動(dòng)，其原因和風(fēng)門(mén)的開(kāi)關(guān)有關(guān)，盡管蒸汽母管壓力維持0.8 MPa，振動(dòng)仍無(wú)減輕跡象，反復(fù)調(diào)整無(wú)效。限于蒸汽母管壓力不能低于報(bào)警值0.7 MPa，試驗(yàn)只得繼續(xù)升負(fù)荷繞開(kāi)此振動(dòng)點(diǎn)，直至負(fù)荷達(dá)65MW時(shí)振動(dòng)大幅減輕，這說(shuō)明通過(guò)調(diào)節(jié)霧化蒸汽壓力對(duì)減輕振動(dòng)的效果有限，這種方法只能在中低負(fù)荷區(qū)內(nèi)有效。
    (3)從圖3可以看到，當(dāng)單臺(tái)燃燒器油耗小于2.5 t/h時(shí)，振動(dòng)可能性大；油耗大于2.5 t/h時(shí)，振動(dòng)可能性減小。從圖4中還可看到，當(dāng)母管油汽壓差小于0.2 MPa時(shí)，振動(dòng)概率增大。
    因此可以得到以下結(jié)論：調(diào)節(jié)霧化蒸汽壓力對(duì)減輕振動(dòng)有一定效果，但只限于負(fù)荷小于50MW區(qū)內(nèi)有效；而在負(fù)荷大于50 MW時(shí)不能無(wú)限制地降低霧化蒸汽壓力，過(guò)低的霧化蒸汽壓力不利于燃燒，而只能通過(guò)單方面增加單燃燒器油量來(lái)增加油汽壓差，這時(shí)只要通過(guò)研究單臺(tái)燃燒器油耗量就可以研究鍋爐的振動(dòng)情況。
    為了避免振動(dòng)，鍋爐在升負(fù)荷過(guò)程中盡量保持單臺(tái)燃燒器油耗大于2.5t/h。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯(cuò)的選擇。
3.2第2階段試驗(yàn)
3.2.1試驗(yàn)方法
    試驗(yàn)采用燃燒器逐臺(tái)投入模式，步驟是：
    (1)保持負(fù)荷穩(wěn)定在50 MW，若油燃燒器已投入N臺(tái)，則升負(fù)荷時(shí)保持油燃燒器數(shù)量不變，確保單臺(tái)燃燒器油耗量大于2.5 t/h。當(dāng)負(fù)荷增加，而單臺(tái)油燃燒器耗油量達(dá)到設(shè)計(jì)極限(4 t/h)時(shí)，投入(N+1)臺(tái)油燃燒器，觀察振動(dòng)變化情況并做好記錄。升負(fù)荷時(shí)若發(fā)生振動(dòng)則減少油燃燒器臺(tái)數(shù)。試驗(yàn)中要求開(kāi)啟已投入燃燒器對(duì)應(yīng)的風(fēng)門(mén)，沒(méi)有投入的燃燒器風(fēng)門(mén)則要求關(guān)閉。
    (2)投入(N+1)臺(tái)油燃燒器后，負(fù)荷升至極限再投入(N+l+1)臺(tái)油燃燒器，觀察振動(dòng)情況，當(dāng)負(fù)荷升至85 MW結(jié)束。
    (3)油溫保持在140℃，母管霧化蒸汽壓力為1 MPa左右，燃燒器前霧化蒸汽壓力為0.83MPa左右，熱空氣溫度保持為設(shè)計(jì)值。
3.2.2試驗(yàn)結(jié)果
    第2階段試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。
    為了保持單臺(tái)燃燒器油耗盡量大于2.5 t/h，試驗(yàn)負(fù)荷從30 MW升至85 MW過(guò)程中，投運(yùn)油燃燒器數(shù)量始終根據(jù)油母管總油量確定，這樣30MW時(shí)投運(yùn)了4臺(tái)油燃燒器，當(dāng)負(fù)荷37.8 MW時(shí)增加投運(yùn)1臺(tái)油燃燒器，升至50 MW時(shí)再加投1臺(tái)，獲得的振動(dòng)狀況見(jiàn)圖3中的第2階段試驗(yàn)曲線。
3.2.3試驗(yàn)結(jié)果分析
    從圖3可以看到，第2階段試驗(yàn)中單臺(tái)燃燒器油耗基本大于2.5 t/h，振動(dòng)情況遠(yuǎn)好于第1階段試驗(yàn)期間的單臺(tái)燃燒器油耗小于2.5 t/h時(shí)的振動(dòng)狀況。
    以上試驗(yàn)過(guò)程重復(fù)多次，均取得同樣的結(jié)果，目前鍋爐就以這種模式在負(fù)荷30～75 MW連續(xù)運(yùn)行已達(dá)半年之久，沒(méi)有發(fā)生振動(dòng)。
4、結(jié)語(yǔ)
    從以上兩階段試驗(yàn)可得到以下結(jié)論：
    (1)保證單臺(tái)燃燒器油耗盡量大于2.5 t/h，但最好不超過(guò)4t／h，投運(yùn)油燃燒器時(shí)相應(yīng)風(fēng)門(mén)啟，未投運(yùn)油燃燒器風(fēng)門(mén)關(guān)閉。
    (2)在啟動(dòng)初期投運(yùn)油燃燒器數(shù)量少，投運(yùn)油燃燒器位置組合最好選擇幾何對(duì)稱形式，這樣爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)較為均勻。
    (3)逐步投入油燃燒器模式僅是從運(yùn)行調(diào)試角度獲得的試驗(yàn)結(jié)果，而鍋爐振動(dòng)的原因較為復(fù)雜，影響因素較多，若要根本解決問(wèn)題還有待進(jìn)行深入研究，