某電廠1臺420 t／h燃油鍋爐（設(shè)計最大發(fā)電負荷110MW）2010年6月開始投入運行。投運初期，當發(fā)電負荷在30～65 MW時爐膛及燃燒器區(qū)域頻繁發(fā)生嚴重振動，由此引起了多次滅火事故，更為嚴重的是振動導(dǎo)致了爐膛水冷壁被振裂的事故，因此振動問題嚴重地影響了鍋爐安全運行。
    從文獻可知，引起燃油鍋爐振動的主要原因可能和熱聲振動有關(guān)，在國內(nèi)外諸多相似燃油氣鍋爐運行中產(chǎn)生過類似問題。而由熱聲振動引起的鍋爐振動強度及頻率又和鍋爐本體剛性梁設(shè)計、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)及鍋爐運行模式等諸多因素有關(guān)，振動原因非常復(fù)雜，諸多解決振動問題的實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、木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時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)場受客觀條件限制，沒有必需的試驗設(shè)備，因此無法準確判斷是那種因素對振動起主導(dǎo)作用。然而從運行角度分析，發(fā)現(xiàn)有些因素屬“剛性因素”，如鍋爐本體剛性梁設(shè)計、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，如油燃燒器投運模式、霧化蒸汽參數(shù)及鍋爐運行模式等因素。對于“剛性因素”，限于時間及其他客觀原因無法進行現(xiàn)場整改，而對于“軟性因素”可以通過對鍋爐運行模式的調(diào)整，以達到一定程度上減輕爐膛振動。本文著重介紹通過調(diào)整，改變了原燃燒器運行模式，即改變霧化介質(zhì)參數(shù)、燃燒器逐個投入等“軟性因素”的方法，摸索出了簡單有效的、可操作的運行模式，實現(xiàn)了在整個負荷區(qū)間運行中有效地避免了振動，實現(xiàn)了安全、穩(wěn)定運行的過程。
1、燃油鍋爐簡介
    燃油鍋爐蒸發(fā)量為420 t/h，蒸汽壓力為9.8MPa，溫度為540℃。爐膛簡圖見圖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。每臺燃燒器裝設(shè)有開關(guān)式輔助風(fēng)風(fēng)門，燃燒器投運時其對應(yīng)的風(fēng)門必須開啟。設(shè)計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。鍋爐啟動期間燃油采用空氣霧化，穩(wěn)定運行后切換為蒸汽霧化。設(shè)計要求正常工況負荷率為25%～100%時有8臺（或7臺）燃燒器投入運行，當一個燃燒器故障時，其余7臺燃燒器也能保證鍋爐在BMCR工況下運行。
2、鍋爐振動情況
    2010年6月鍋爐開始投入運行，投運初期當發(fā)電負荷小于30 MW或大于65 MW，投入7臺或8臺油燃燒器時爐膛不振動，而在30～65 MW時如果投入7臺以上油燃燒器則發(fā)生嚴重振動，振動區(qū)域主要集中在燃燒器區(qū)域水冷壁，且其振動頻率最高，目視感覺燃燒火焰撲閃頻率和爐墻振動頻率基本一致，而燃燒器區(qū)域水冷壁以外振動強度及頻率遞減。為了避免振動，運行人員只得嘗試燃燒器與風(fēng)門的多種組合投運方式。試驗取得了一定效果，并發(fā)現(xiàn)在以下燃燒器組合投運下鍋爐振動可相對減輕：
    (1)鍋爐啟動到汽輪機沖轉(zhuǎn)期間，投入油燃燒器從1臺逐漸增至3臺，組合方式是下層2臺，上層1臺，風(fēng)門投入4只。
    (2)在10～30 MW低負荷期間，投運5臺油燃燒器（ABCGF或BCDGF）；風(fēng)門組合方式是ABCDGF或ABCDGH；不可同時投下層4臺油燃燒器及上層1臺油燃燒器。
    (3)在30～60 MW中低負荷期間，投運5臺油燃燒器(ABCGF或BCDGF)，風(fēng)門組合方式是ABCDGF或ABCDGH；不可同時投下層4臺油燃燒器及上層1臺油燃燒器，也不可投6臺以上油燃燒器。
    (4) 68MW以上時可投7臺以上油燃燒器，風(fēng)門全開。
    (5) 80MW以上時可投8臺油燃燒器，風(fēng)門全開。
    從以上試驗結(jié)果可以得出：在負荷68 MW以上投7臺油燃燒器時，鍋爐振動強度減弱；而在負荷60MW以下時，需要不同的燃燒器投運組合方式，說明低負荷時原設(shè)計的油燃燒器投入模式不佳，振動概率大，而且不論霧化蒸汽壓力是否符合設(shè)計要求振動依然發(fā)生。
    雖然以上的運行模式可以使得鍋爐正常地運行而且振動較小，但是采用如上運行模式時油燃燒器與風(fēng)門不能任意組合．既無規(guī)律可言，也不易掌握，對運行人員的技術(shù)要求較高，所以必須尋找到一種易掌握而有效的運行模式。
3、消除燃油鍋爐振動的運行模式探索
    要尋找有效的運行模式就必需研究鍋爐振動與燃燒油壓、霧化蒸汽壓力及單臺油燃燒器耗油量之間的內(nèi)在聯(lián)系，為此進行了兩個階段的試驗。
    第1階段按照燃燒器制造廠原設(shè)計運行模式運行（油燃燒器全部投入模式）。當鍋爐運行中發(fā)生振動時調(diào)節(jié)霧化蒸汽壓力，并觀察爐膛振動以研究兩者關(guān)系。第2階段以第1階段試驗結(jié)果為依據(jù)，尋求有效地減輕振動的運行模式，即油燃燒器逐步投入運行的模式。
3.1第1階段試驗
3.1.1試驗方法
    試驗選擇了投運7臺燃燒器的模式，風(fēng)門開關(guān)取決于投運的油燃燒器位置，爐前霧化蒸汽壓力為0.83 MPa。為了避免試驗中鍋爐振動導(dǎo)致的危險，低負荷時仍然逐個投入油燃燒器，并視振動狀況增減，直至7臺燃燒器全投。
    試驗步驟如下：
    (1)負荷從30 MW升至50 MW時逐步投入油燃燒器并觀察振動，若發(fā)生振動則調(diào)節(jié)霧化蒸汽壓力，并觀察振動變化情況。
    (2)負荷升至50 MW時保持穩(wěn)定，若已投運油燃燒器N臺而無振動發(fā)生，則再投入1臺油燃燒器。當鍋爐發(fā)生振動時則調(diào)節(jié)霧化蒸汽壓力，并觀察振動變化情況；若無振動則再投入1臺油燃燒器(N+2)臺，并觀察振動。在調(diào)試中需注意霧化蒸汽壓力調(diào)節(jié)范圍不能超出報警范圍。
3.1.2試驗結(jié)果
    第1階段試驗結(jié)果見表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階段試驗結(jié)果。
3.1.3試驗結(jié)果分析
    從以上結(jié)果可以得出：
    (1)在序號2點，當負荷穩(wěn)定在50 MW左右，油燃燒器由6臺增加到7臺時，鍋爐發(fā)生強烈振動，此后調(diào)節(jié)霧化蒸汽壓力從1 MPa降至0.8 MPa(序號3點)，此時鍋爐振動大幅度減輕。從圖4還可以看到，在序號3點油汽壓差也相應(yīng)增加，這說明霧化蒸汽壓力的降低有助于振動減輕。試驗中曾多次重復(fù)將霧化蒸汽壓力從0.8 MPa升至l MPa時鍋爐振動頻率又重新大幅增加，說明試驗結(jié)果具有可重復(fù)性。工況序號4及序號7點也可得到相同的試驗結(jié)果。霧化蒸汽壓力降低時導(dǎo)致燃燒變差，火焰變暗。
    (2)在工況序號8點，50MW升至序號9點60 MW的過程中，鍋爐發(fā)生劇烈振動，其原因和風(fēng)門的開關(guān)有關(guān)，盡管蒸汽母管壓力維持0.8 MPa，振動仍無減輕跡象，反復(fù)調(diào)整無效。限于蒸汽母管壓力不能低于報警值0.7 MPa，試驗只得繼續(xù)升負荷繞開此振動點，直至負荷達65MW時振動大幅減輕，這說明通過調(diào)節(jié)霧化蒸汽壓力對減輕振動的效果有限，這種方法只能在中低負荷區(qū)內(nèi)有效。
    (3)從圖3可以看到，當單臺燃燒器油耗小于2.5 t/h時，振動可能性大；油耗大于2.5 t/h時，振動可能性減小。從圖4中還可看到，當母管油汽壓差小于0.2 MPa時，振動概率增大。
    因此可以得到以下結(jié)論：調(diào)節(jié)霧化蒸汽壓力對減輕振動有一定效果，但只限于負荷小于50MW區(qū)內(nèi)有效；而在負荷大于50 MW時不能無限制地降低霧化蒸汽壓力，過低的霧化蒸汽壓力不利于燃燒，而只能通過單方面增加單燃燒器油量來增加油汽壓差，這時只要通過研究單臺燃燒器油耗量就可以研究鍋爐的振動情況。
    為了避免振動，鍋爐在升負荷過程中盡量保持單臺燃燒器油耗大于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壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
3.2第2階段試驗
3.2.1試驗方法
    試驗采用燃燒器逐臺投入模式，步驟是：
    (1)保持負荷穩(wěn)定在50 MW，若油燃燒器已投入N臺，則升負荷時保持油燃燒器數(shù)量不變，確保單臺燃燒器油耗量大于2.5 t/h。當負荷增加，而單臺油燃燒器耗油量達到設(shè)計極限(4 t/h)時，投入(N+1)臺油燃燒器，觀察振動變化情況并做好記錄。升負荷時若發(fā)生振動則減少油燃燒器臺數(shù)。試驗中要求開啟已投入燃燒器對應(yīng)的風(fēng)門，沒有投入的燃燒器風(fēng)門則要求關(guān)閉。
    (2)投入(N+1)臺油燃燒器后，負荷升至極限再投入(N+l+1)臺油燃燒器，觀察振動情況，當負荷升至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)計值。
3.2.2試驗結(jié)果
    第2階段試驗結(jié)果見表2。
    為了保持單臺燃燒器油耗盡量大于2.5 t/h，試驗負荷從30 MW升至85 MW過程中，投運油燃燒器數(shù)量始終根據(jù)油母管總油量確定，這樣30MW時投運了4臺油燃燒器，當負荷37.8 MW時增加投運1臺油燃燒器，升至50 MW時再加投1臺，獲得的振動狀況見圖3中的第2階段試驗曲線。
3.2.3試驗結(jié)果分析
    從圖3可以看到，第2階段試驗中單臺燃燒器油耗基本大于2.5 t/h，振動情況遠好于第1階段試驗期間的單臺燃燒器油耗小于2.5 t/h時的振動狀況。
    以上試驗過程重復(fù)多次，均取得同樣的結(jié)果，目前鍋爐就以這種模式在負荷30～75 MW連續(xù)運行已達半年之久，沒有發(fā)生振動。
4、結(jié)語
    從以上兩階段試驗可得到以下結(jié)論：
    (1)保證單臺燃燒器油耗盡量大于2.5 t/h，但最好不超過4t／h，投運油燃燒器時相應(yīng)風(fēng)門啟，未投運油燃燒器風(fēng)門關(guān)閉。
    (2)在啟動初期投運油燃燒器數(shù)量少，投運油燃燒器位置組合最好選擇幾何對稱形式，這樣爐內(nèi)空氣動力場較為均勻。
    (3)逐步投入油燃燒器模式僅是從運行調(diào)試角度獲得的試驗結(jié)果，而鍋爐振動的原因較為復(fù)雜，影響因素較多，若要根本解決問題還有待進行深入研究，