岱海電廠低氮燃燒器改造鍋爐燃燒調整分析

姜偉++馬曉君++朱小東++王學敏

摘 要：文章介紹了岱海電廠600MW機組低氮燃燒器改造后，爐膛溫度、主再熱蒸汽溫度、受熱面壁溫等幾個方面參數的變化趨勢，以及對燃燒調整產生的影響。

關鍵詞：低氮燃燒器；爐膛；煙溫；汽壁溫

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.046

0 引言

岱海電廠三號爐為上海鍋爐廠生產的亞臨界、四角切圓汽包爐，經過低氮燃燒器改造之后，爐內燃燒特性有了很大改變。在不同負荷段、不同制粉系統運行方式下，鍋爐的燃燒調整方法也需要進行優化，改進。本文通過介紹燃燒器改造之后爐膛內溫度情況、汽壁溫分析對比，提出鍋爐工況變化時的燃燒調整手段及運行調整注意事項。

1 燃燒器改造前后鍋爐爐膛溫度變化情況

通過數據對比可以發現燃燒器改造后爐膛溫度總的趨勢是，隨著負荷升高而升高。同一負荷下，爐膛溫度沿爐膛高度方向上的變化趨勢是：升高→稍下降→繼續升至最高→下降。其中升高至第一個高點的爐膛高度大概在22—27米之間，爐膛溫度最高點在36米左右。

相同負荷，相同制粉系統運行方式下，燃燒器改造之后，尾部煙道區域各點煙溫均比改造前降低。

在燃燒器改造之后的低負荷段（<400MW），煙道內左右側煙溫差減小；燃燒器改造之后的中、高負荷段（>400MW），煙道內左右側煙溫差變大。

2 燃燒器改造前后汽、壁溫分析

燃燒器改造之后，分段燃燒方式的改變與原受熱面設計工況不匹配。在增減負荷時，火焰中心位置變化較為明顯，爐膛兩側煙溫差、煙氣流量分布改變，從而影響到輻射受熱面、對流換熱面吸熱變化，這一點從汽壁溫變化、減溫水量的變化上表現較為突出。

（1）各負荷段受熱面超溫比較。在低負荷段，受熱面由于蒸汽流量低，蒸汽流量分配不均勻，煙氣流量及煙氣溫度偏差大，導致受熱面更容易超溫；高負荷段，蒸汽流量大，受熱面管壁內的蒸汽流量分配不均勻情況得以緩解，受熱面管壁冷卻條件得到改善，受熱面超溫幅度降低。但總體來說，燃燒器改造之后，受熱面更容易超溫；并且同一工況下，壁溫最大值和最小值的差值增大，說明燃燒器改造之后，煙氣存在偏斜，局部受熱面管壁存在過熱情況。

低溫過熱器超溫嚴重，屏式過熱器超溫情況略有增加，末級過熱器、再熱器超溫情況與改造前基本一致。

此次燃燒器改造之后，低溫過熱器超溫情況最為嚴重，相比停機前，低溫過熱器超溫幅值大大增加。屏式過熱器超溫情況略有增加，是因為在運行中負荷變化時候，底部主燃燒區域可能出現缺氧燃燒情況，控制不及時，會使火焰中心快速上移，大量煤粉在SOFA燃盡風區域集中高強度燃燒，使爐膛出口煙氣溫度相應升高，造成爐膛出口的屏式過熱器管壁溫度快速升高。

（2）減溫水量增大，過、再熱蒸汽溫度有所降低；再熱蒸汽左右側蒸汽溫差減小，低負荷階段再熱蒸汽溫度略有升高。

由于爐內燃燒器改造，火焰中心升高，爐膛出口煙溫升高，輻射式和對流式過熱器吸熱量的增加，所以汽溫將升高。但在實際中除了低負荷階段，再熱蒸汽溫度較改造前升高之外，其余負荷段蒸汽溫度均有所降低。其原因為：燃燒器改造之后，爐內燃燒工況發生改變，原有受熱面的布置及數量偏離了原有設計，部分受熱面管壁內部蒸汽流量減小；加之受熱面管壁外的煙氣流量、偏向改變，為了避免某些管壁超溫加重，減溫水流量大大增加，汽溫整體水平被拉低。

3 燃燒工況調整手段

三號爐低氮燃燒器的設計原理是鍋爐燃料和一次風快速混合，在進入一次燃燒區形成富燃料混合物，增加SOFA層數后，由于爐膛底部缺氧，只是部分燃料進行燃燒，燃料在貧氧和火焰溫度較低的一次火焰區內析出揮發分，因此減少了NOx的生成。但是也存在汽壁溫超溫的可能。

三號機組大修后，首次升負荷至600MW過程中，上部SOFA風全開，造成主燃燒區域缺氧燃燒情況，導致火焰中心快速上移，大量煤粉在SOFA燃燼風區域集中高強度燃燒，煤粉推遲著火，煤量過調大，使爐膛出口煙氣溫度迅速升高，主汽壓力波動，造成屏式受熱面管壁溫度快速升高超溫，主汽壓力超壓，汽包水位波動。

所以燃燒器改造后，在升負荷階段，特別是高負荷階段，一定要首先增加總風量，開大主燃燒區域二次風門，保證主燃燒器區域有足夠風量，當負荷基本穩定之后，逐步開大SOFA二次風，降低氮氧化物排放。

通過調整爐膛各層二次風門的開度，可以改變爐膛火焰中心的位置，可以改變輻射和對流吸熱比例，從而起到調整主汽參數的目的。由于高、低溫再熱器主要是對流換熱，當開大上層二次風擋板，關小下層二次風擋板，火焰中心區域升高，爐內輻射吸熱量減少，爐膛出口煙溫升高，對流換熱加強，使再熱汽溫升高。

二次風量的大小直接影響到爐膛燃燒的好壞，在一定負荷下如增加二次風，爐膛充滿度好，熱負荷均勻，但加風后增加了對流換熱，使得主、再熱器的汽溫、壁溫會有整體的提高。這過程有約3分鐘的滯后性，故調節時應做好提前量。

4 結束語

三號爐改造后盡量燃用灰分小、水分小、揮發分較高、熱值較高的煙煤。如果燃用差煤時，應該盡量在底層磨燃用差煤，并且配風方式最好采取均勻配風方式，同時保證鍋爐足夠的過量空氣系數。

優化制粉系統運行方式，盡量采取下層制粉系統運行方式。

在保證爐膛出口NOx不超限值的情況下，適當關小上層SOFA風。

加強爐膛水冷壁區域的吹灰頻次，減少低過區域的吹灰頻次，改變受熱面的吸熱比例。

輔以主燃燒擺角、SOFA風擺角參與調解壁溫。

煤粉細度要求更細，磨煤機分離器擋板關小，磨煤機出入口差壓增大，磨煤機帶負荷能力下降，更容易堵煤。

燃燒器改造之后，主燃燒區域二次風門、主燃燒器擺角作用效果相對減小。升負荷時主蒸汽更容易超壓，高負荷時候一定要提前進行控制。

參考文獻：

[1] 上海鍋爐廠.燃燒設備說明書[S].

作者簡介：姜偉（1981-），男，內蒙人，學士，中級工程師，主要從事火電廠運行工作。