電廠鍋爐燃燒不穩的原因分析及改進措施

摘要：發電廠鍋爐燃燒不穩定的原因有很多，本文主要結合淮北電力有限公司的兩臺鍋爐進行分析，重點分析煤質、燃燒器及鍋爐運行方式等特征，提出避免鍋爐滅火的方法，有效穩定鍋爐燃燒。

關鍵詞：電廠鍋爐 燃燒不穩定 原因

1 概述

淮北電力有限公司先后將兩臺不同類型鍋爐投入生產，兩臺鍋爐都由東方鍋爐廠所制造，鍋爐都是單爐膛型鍋爐，煤炭粉末燃燒器是直流擺動式，鍋爐既運用到了內置鈍體的燃燒器與船型穩燃器，也是一次中間加熱、亞臨界、自然循環、固態排渣型的鍋爐，鍋爐使用四角切圓進行反向燃燒。空氣預熱器是三分倉容克型，通過幾臺鋼球磨分離兩級，預熱器在負壓下運行。

2 鍋爐投入使用后出現燃燒不穩現象

自電廠運用該兩臺鍋爐以后，爐燃燒始終處于不穩定狀態，鍋爐常常出現滅火現象，伴隨我國煤炭市場的快速發展，電廠所使用煤炭的煤質漸漸偏離鍋爐原來設計煤種，所使用的煤中含有大量矸石，具體表現為基灰分嚴重偏大，鍋爐滅火頻繁時，一年可滅火6、7次，并且負荷都很高，幾次都達到了300MW負荷。對于鍋爐出現燃燒不穩定現象，發電廠公司分別聯系了當地的電力研究所、熱工學院的教授及專家深入分析鍋爐燃燒不穩的原因。

3 鍋爐燃燒不穩的主要原因

3.1 煤炭煤質較差 按照燃燒理論，煤揮發含量會隨著煤炭里灰分含量的增大而降低，煤炭中含有大量灰分對煤粉充分燃燒具有阻礙作用。煤粉要穩定燃燒，必須使燃煤揮發分充分析出并著火。所以，可以將煤焦著火看作是煤粉穩定燃燒的充分條件，參照通用著火特性的指標，可以分析煤焦燃燒溫度和煤樣分析值間的關系，經過仔細計算統計，該廠所使用的煤屬于難以燃燒的煤種。

3.2 燃燒器的設計存有缺陷 鍋爐燃燒器的設計對煤炭種類的適應能力較差，燃燒器存有穩定燃燒能力較差的缺陷，燃燒器不僅切圓直徑很小，而且各個燃燒器相距很遠，很難對其進行改造。鍋爐的爐膛也不是正方形，四角燃燒器的出口位置處水冷壁夾角各不相同，導致部分角火焰容易增加水冷壁的放熱。一號角和三號角的一次風管進至燃燒器以前有離心作用，導致較濃測的煤粉會向外切圓方向流去，煤粉較淡的氣流會向內切圓方向流去。通過工業試驗可以發現，運用溫度較高的煙氣進行加熱過程中，煤粉著火時間會很短，爐墻和火焰輻射加熱的時間很長。所以，要確保及時著火，必須增加煙氣熱的回流。

3.3 主蒸汽的溫度較低 鍋爐的再熱蒸汽溫度運用的是煙氣擋板進行自動調節，這種情況下，主蒸汽的溫度就會很低，導致低溫再熱器的入口汽濕也非常低，如果入口汽濕較低，低溫再熱器的煙氣擋板就會達到全開狀態，從低溫過熱器經過的煙氣就會大大減少。與此同時，由于各段煙氣的溫度都較低，低于原有設計平均值，對流吸熱會大大減少，所以，致使主蒸汽的溫度會更低。

3.4 一次風因素 一次風風溫在較高負荷狀態下溫度會升高，即便是溫度達到最高時，還是比所設計的溫度低，一次風的風量過大、風速過高、風率偏大，單粉嘴濃度較低，都會導致煤粉濃度大大下降，如果煤粉預熱做的不好，會使煤粉著火點提升。特別是在負荷有波動過程中，給粉機轉速會不斷變化，極易加劇煤粉濃度偏低。煤粉放出的熱量會隨著煤粉濃度的降低而減少，當煤粉燃燒不充分時，煤粉燃燒的火焰就不會一直持續下去，爐內溫度就會處于較低水平。一些調查研究表明，一些貧煤，具有低揮發分的特性，最適宜的煤粉濃度是約是1kg/kg的空氣。煤粉燃燒放出的熱量及熱強度會隨著煤粉濃度升高而變大，同時，煤粉輻射粒子的數量在增加，會使風粉氣流變得更大，爐膛熱量就會被吸收，輻射熱量的吸收對可燃物的燃燒就有巨大促進作用。另外，著火熱會伴隨煤粉著火溫度降低而下降，并縮短煤粉著火距離與著火時間。煤粉氣流從未著火到著火時所需的著火熱量會隨著煤粉氣流溫度升高而減少，在煤粉氣流從未著火到著火過程中爐膛里溫度也會升高，煤粉著火點會相應的提前，著火點也就變得更穩定，煤粉著火點與燃燒器可以更近。

3.5 油泵供油的壓力不穩定 油泵供油壓力如果不穩定，供油系統就會容易出現故障，供油壓力不穩會使風油比達不到標準，煤粉燃燒也會不充分。導致供油壓力不穩的原因除了供油系統出現故障外，還可能是減壓閥門的減壓不準確或是鍋爐負荷不穩定。供油泵的好壞對供油系統具有重要影響，所以，要運用具有良好質量的供油泵，避免供油系統出現任何故障。

3.6 三次風因素 如果三次風的溫度很低，風速很高，風量且較大，這樣的三次風就會到達爐膛上部，三次風在爐膛上部時，三次風與燃燒區域相離很遠，爐膛內溫度就會明顯降低，致使三次著火十分不穩定，因此，在三次風著火過程中，火經常被撲滅，致使爐膛壓力不斷波動。在三次風煤粉量在較短時間內發生變化或三次風熄火時，會使爐膛壓力出現大幅度的下降，整個火焰的中心就會立即向上移動，火焰在上方時很容易出現燃燒器脫火。當有很多粉嘴共同發生脫火，極易使鍋爐里的火熄滅。當三次風所帶來的煤粉量非常大時，各粉嘴脫火會變得更嚴重。依據燃燒理論，要保證煤粉穩定著火，一定要有使煤粉火焰火炬具有一定傳播速度，而火焰火炬傳播速度容易受各種外界因素影響，例如：煤粉濃度、煤粉顆粒粗細、煤粉的灰分含量等。如果煤粉濃度較低、煤粉揮發分含量偏低、煤粉顆粒較粗，都不利于煤粉的穩定著火。由于煤種問題不是及時得到有效解決，一定要通過調整煤粉濃度及使煤粉顆粒變細的方法來解決煤粉燃燒不穩問題。

3.7 二次風存有問題 該鍋爐的二次風配風采用的是均等配風方式，而均等配風不適合貧煤充分穩定燃燒，均等配風方式會導致爐膛火焰溫度大大降低，給煤粉穩定燃燒帶來嚴重影響。二次風的風溫會在夏季時達到最高，即便達到最高狀態，溫度也比原設計標準低，與此同時，二次風風量十分大，氧量最大能夠達到7，風量大會導致爐膛內溫度下降，進而影響煤粉的正常著火。煤粉著火以前二次風會很早和爐內一次風混到一起，導致煤粉濃度大大降低，一次風火炬溫度也會隨之降低，這就增加了一次風的風率，導致著火熱量增加，煤粉著火進而延遲。

4 解決鍋爐燃燒不穩定的思路或方法

4.1 改變均等配風方式 鍋爐二次風的均等配風方式不利于煤粉穩定燃燒，可以將其改成適宜貧煤燃燒的分級形式，前期風量主要為滿足揮發著火的要求，將各層風門都關的很小，有效集中配置一次風，以讓煤粉可以聚集到一起燃燒，也方便爐膛保持較高溫度，與此同時，中間風關小以后，高寬比較大的直流中，開設平衡孔，進而改變燃燒器的補氣射流條件。發電廠火檢始終很低，一直處于70上下，可以利用調節風門的敞開度來改變現狀，火檢工作會伴隨風門開度降低而變得更好，要是火檢保持90，可以將風門關到50%。根據理論計算風量，合理降低風量，能夠使氧量保持在5左右，有效降低爐膛溫度受二次風的影響程度，提升空預器預熱以后的一次風溫與二次風溫也能夠降低風量，也促進煤粉著火的穩定。

4.2 調整煤粉顆粒細度及三次風的風溫，嚴格控制風量 經過調整制粉系統里的粗粉分離器擋板開度、磨煤機里小鋼球增加比例，可以使煤粉細度始終在12以下，把磨煤機出口溫度從原來的幾十攝氏度提升到120右，溫度升高后，既方便制粉系統干燥，也對三次風到爐膛后的燃燒、著火有促進作用，與此同時，也能夠彌補煤粉濃度增加、一次風量降低以后，爐膛煤粉溫度下降，促進煤粉著火。確保鍋爐具有足夠用粉量前提下，盡可能的減少三次風的風量，從而促進鍋爐煤粉正常燃燒。當煤粉細度較細時，煤粉粒平均質量減小，方便煤粉流動，避免煤粉在管內沉積，確保粉管粉處于穩定狀態，避免各臺給粉機的下粉量出現不均勻性，確保爐內空氣動力場穩定，利于煤粉充分燃燒。

4.3 降低一次風壓，提升給粉效率 降低一次風壓，提升給粉機的給粉速度需要在保證粉管不沉積粉的基礎上進行。把一次風壓從原有的4kPa降到3kPa，進而有效降低一次風的風量，風量降低以后各粉管風量平均下降到10t，合理提升給粉機的轉速，確保給粉機下粉量約8t，特別是重要層級給粉機的轉速要有效調整好，使煤粉濃度在0.8kg/kg左右，確保爐膛底火穩定。

5 結束語

經過以上措施方法調整以后，利用測溫儀測量鍋爐噴嘴口溫度，可以發現各噴嘴口溫度均有所提升，并且離噴口更近，噴口處能夠形成較穩定的燃燒火炬，爐膛負壓很少發生波動，燃燒更加穩定。

參考文獻：

[1]趙炳彥.電廠鍋爐頂密封不嚴的原因及解決對策分析[J].科技風，2014（21）.

[2]王少飛，張朝暉.電站鍋爐燃燒優化技術的發展趨勢[J].科技創新與應用，2014（33）.

[3]趙博冬.煤種變化對電站鍋爐的影響及對策研究[J].內江科技，2014（11）.

作者簡介：

張建軍（1972-），男，內蒙古豐鎮人，本科，畢業于內蒙古工業大學電力學院熱動專業，現從事發電廠運行維護工作。