DG1060/17.5－Ⅱ13型四角切圓煤粉爐結焦問題的分析及解決

劉俊源，李錦濤，昝　璐

（大唐呼圖壁能源開發有限公司呼圖壁熱電廠，新疆呼圖壁831200）

DG1060/17.5－Ⅱ13型四角切圓煤粉爐結焦問題的分析及解決

劉俊源，李錦濤，昝璐

（大唐呼圖壁能源開發有限公司呼圖壁熱電廠，新疆呼圖壁831200）

大唐呼圖壁電廠1號鍋爐燃用準東高鈉煤，自投運1年后出現了容易掉大焦塊的現象，嚴重時會卡澀干渣機，廢渣無法排出，嚴重影響了機組運行的安全性。同時1號鍋爐煙溫偏差達到了100℃，煙溫分布不均不利于鍋爐運行的安全性，通過優化調整試驗，爐膛不再結大焦，煙溫偏差減小至30℃，1號鍋爐運行工況得到了明顯改善。

結焦；動力場；一次風；二次風

0　引言

大唐呼圖壁電廠使用兩臺DG1060/17.5－Ⅱ13型四角切圓煤粉爐，鍋爐水冷壁每角的燃燒器共有14層噴口，其中一次風噴口5層，二次風噴口7層、用于降低NOx生成量的遠離型燃盡風噴口2層。一次風噴口四周有周界風，每角燃燒器分上下兩組。下組燃燒器有7層噴口（二一二一二一二），上組燃燒器有5層噴口（二一二一二），燃燒器為百葉窗式水平濃淡燃燒器。鍋爐制粉系統為中速磨正壓直吹式冷一次風機制粉系統，每臺鍋爐配置5臺，4運1備，磨煤機采用旋轉分離器，能夠適時調節煤粉細度。

電廠燃用準東高鈉煤，易出現結大焦、積灰等問題，嚴重影響機組運行的安全性，四角切圓煤粉鍋爐產生結焦的原因較多，煤質易結焦是鍋爐產生結焦的最主要的原因[1-2]，也是通過燃燒手段無法徹底解決的原因，同時爐膛及燃燒器的設計也會影響鍋爐的燃燒性能和結焦性能[3-4]。本次燃燒調整試驗對結焦特性及現象總結分析，通過對爐內空氣動力場、一、二次風配比、煤粉細度、燃燒器噴角等進行調整[5-7]，爐膛不再結大焦，煙溫偏差減小至30℃，1號鍋爐運行工況得到了明顯改善，保障了電廠機組運行的安全性。

2　鍋爐結焦的特點及原因分析

2.1燃煤情況

煤質易結焦是鍋爐產生結焦的最主要的原因，電廠長期燃用準東高鈉煤，設計煤種、目前燃用煤種煤質分析如圖1、圖2所示。

通過比對，目前燃用煤種與設計值有一定偏差，爐內空氣動力場、一、二次風配比、煤粉細度、燃燒器噴角等皆需進行適當調整[8]。

2.2結焦特點及現象

1號機組自投產后，鍋爐先后出現不同程度的結焦情況，焦塊形態為固體，較為堅硬，大塊下落時擠渣機無法正常工作，嚴重時需人工連續清焦十幾小時方能保證機組運行，在機組負荷較低以及煤質條件改善的情況下，每運行約50h，受熱面上仍有較大的焦塊脫落，給機組安全運行帶來威脅。

從撈渣機觀察，1號鍋爐排渣出現10-20cm的焦塊，且伴有黑色玻璃條狀小焦塊，2號鍋爐排渣形態為酥松的沫狀渣為主。從看火孔觀察，兩臺鍋爐三號角均出現了噴口部位掛焦的現象，但1號鍋爐更嚴重，焦塊可達50-100cm，且質地堅硬，角部的焦塊若較大時掉下，就會造成撈渣機處搭橋的情況。經過長時間的觀察，撈渣機掉的大焦不一定都出現在三號角所在的位置，有時也會在干渣機的中部和右部發現大焦塊掉下。鍋爐出現的結焦表現為局部結焦，是爐膛或對流受熱面的大面積結焦現象。

從煙溫監測點來看，1號鍋爐屏式過熱器后煙溫甲乙兩側偏差較大時可達100℃，且在負荷調整時煙溫偏差容易增大，2號鍋爐煙溫可以控制在30℃以內。

1號鍋爐出現煙溫偏差大且容易掉大焦的情況后，采用了SOFA偏置和二次風偏置的方法進行了調整，但掉焦的現象仍然存在，煙溫在平穩運行時可以控制在50℃以內，但負荷波動較大時煙溫偏差達到了150℃，因此未長期采用偏置運行的手段，1號鍋爐盡量避免過度缺氧燃燒緩解結焦。

2.3結焦原因分析

鍋爐入爐煤為50%的準東高鈉煤配合50%準南煤，具有一定的結焦性，但根據新疆地區燃用準東煤的長期運行經驗，50%的摻燒比例較為安全，對鍋爐的結焦可控，且兩臺鍋爐僅1臺出現了局部結焦的情況。經過兩臺鍋爐的運行情況對比，入爐煤的因素不是結焦的主要和直接原因，但由于摻燒了50%的準東煤，因此對燃燒參數的要求較高，容錯度較低。

鍋爐運行參數方面的原因：鍋爐采用旋轉分離器，確認了分離器的運行狀態正常。運行中對煤粉細度進行了調整，但未解決鍋爐的結焦問題，說明煤粉細度的影響不是主要原因；鍋爐SCR入口NOx控制在300mg/Nm3左右，爐膛出口氧量控制在3%-3.5%，未刻意去降低NOx排放，爐膛內部正常；運二次風小風門采用層操，開度在30%左右，二次風風箱壓力控制在0.6-0.8kPa，一次風控制出口風溫75℃，一次風風速在線儀表顯示20-24m/s，二次風風速無法在運行中測試，因此爐內動力場的影響未知，但從鍋爐可視部分的結焦情況來看，3號角結焦嚴重，說明3號角局部熱負荷較高，可能是爐內動力場組織不當和3號角煤粉較濃所致。同時1號爐煙溫偏差大也將主要問題指向爐內空氣動力場的原因。

3　鍋爐結焦問題的解決

為了解決1號鍋爐結焦，對1號鍋爐的燃燒器和制粉系統進行了全面的檢查，進行了冷態空氣動力場試驗和熱態一、二次調整試驗，最終解決了鍋爐的結焦問題，1號鍋爐的結焦情況消除，運行狀態好于2號鍋爐。

3.1設備的全面檢查

停爐期間對鍋爐及制粉系統進行了全面的檢查。

（1）燃燒器的水平角度及上下擺角檢查。燃燒器的安裝切圓是鍋爐設備中重要的影響因素，直接影響了爐內動力場的組織，安裝切圓偏差會造成偏燒結焦；燃燒器的上下擺角由氣缸控制，鍋爐運行后可能出現擺動機構的拉桿脫落，四角實際開度與顯示開度不一致等情況，若出現四角不一致的情況就無法形成良好的四角氣流配合，造成氣流偏斜。安裝切圓的檢查工作采用了激光法對鍋爐切圓進行了復測，未發現安裝超誤差的問題；燃燒器上下擺角的檢查中發現了C層4號角搭頭，擺動機構連桿斷裂的情況，由于長期搭頭C層4號角燃燒器上部鋼板已被嚴重磨損穿孔。4號角上組燃燒器上下擺動機構損壞，無法正常擺動，且發現在同樣開度下四角水平位置略有差異。從燃燒器的檢查情況來看，由于設備缺陷和上下擺角的偏差會造成爐內氣流組織不當，造成局部高溫結焦的現象。

（2）在二次風小風的檢查中發現了1號角下層SOFA風擋板門DCS指令與實際風門開度相反，上層SOFA風擋板門DCS指令全關后，擋板門實際無法全關到位；2號角下層燃盡風擋板門DCS指令與實際風門開度相反，上層燃盡風擋板門DCS指令全關后，擋板門實際無法全關到位。主燃燒器區域的二次風小風門未發現設備缺陷。SOFA的風在實際運行中不影響煤粉燃燒初期，但對煙氣的偏差有直接的影響，二次風發現的缺陷也將結焦原因指向至爐內動力場不當。

（3）對制粉系統的檢查未發現缺陷，磨煤機分離器轉向正確，磨損程度不大，煤粉管上的可調縮孔未發現磨損。對一次風百葉窗式濃淡分離器的檢查未發現磨損和裝反的現象。

3.2冷態空氣動力場試驗

冷態空氣動力場試驗是鍋爐良好的燃燒的基礎工作，本次試驗為了準確測試風速，采用了L型皮托管在爐內燃燒器噴口處網格化多點，多次平均測試了一二次風噴口的風速。

3.2.1試驗基礎參數的確定

根據冷熱態風速數據動量比相同的原理，計算了冷態試驗數據，熱態與冷態一二次風參數見表1。依據冷模化原理計算的風速，進行了冷態的一次風調平，二次風特性及調平試驗。

表1　空氣動力場試驗熱態與冷態一二次風參數

3.2.2二次風小風門特性及調平試驗

預置所有二次小風門開度為30%，維持二次風風箱風壓0.6kPa左右，爐膛負壓0～－50Pa。在二次小風門開度分別為0%、25%、50%、75%、100%下，逐個進行二次小風門特性試驗，進行避免風箱壓力的變化，保證風門特性的可對比性。其中BC層二次風小風門的特性曲線如圖3所示。從BC層二次風特性曲線中發現當采用層操在50%開度時，四角中最高風速為22m/s，最低風速為14m/s，偏差達40%。鍋爐雖然采用了大風箱結構盡量去平衡四角通風，但由于風門本體和執行器等原因DCS同樣開度下存在較大的風速偏差。鍋爐運行時習慣采用層操進行調整，各層風門的特性偏差組合起來造成了不良的爐內燃燒動力場，形成了局部結焦。

3.2.3冷態爐內空氣動力場試驗

在一、二風調平的基礎上，在爐膛內對四角一、二次風噴嘴進行了檢查，在所有噴嘴保持水平時進行，用風速儀對爐膛進行了空氣動力場測試。爐內空氣動力場測試分為上下組燃燒器分別測試，進行了全投一、二次風的動力場測試和單投一次風的動力場測試，風速按照計算的冷態風速進行調整。經過測試冷態切圓直徑為7m，大小為爐膛尺寸的1/2，切圓大小正常，切圓位置居中。沿爐膛四周測試貼壁風風速為2m/s左右，風速正常。通過冷態爐內動力場測試，再次驗證了鍋爐燃燒器角度安裝正常。

3.3鍋爐的熱態調整

鍋爐啟動后運行人員按照運行習慣進行燃燒調整，經過冷態試驗，啟動時等離子點火出現了好轉，說明一次風風速均勻性提高。在鍋爐看火孔可視區域內發現3號角噴口處水冷壁有焦塊，噴口長有“胡須”，兩側煙溫偏差可達100℃。說明爐內動力場情況仍不理想，對一次風、周界風、二次風逐項進行了調整。

運行后在帶粉的狀態下進行了一次風速的熱態調整，由于帶粉后，風管的沿程阻力和局部阻力的數值發生了變化，因此風速有所變化，需要進一步進行調整。由于熱態時無法在噴口處進行風速測試，因此在粉管上選擇合適的位置進行測試。現場選取了直段長的粉管安裝測點，每個斷面呈90°安裝了兩個測點，每個測點分布了6個測點。測點位置和測點數量保證了測試的準確性。熱態調整的數據見表2。完成一次風熱態調整后，結焦情況變化不明顯。

運行時所有的周界風的開度為30%，經過觀察發現3號角C層和D層一次風氣流較為發散，缺乏剛性，為了解決3號角結焦的問題，提高3號角的一次風剛性開大3號角周界風開度至100%，調整周界風后3號角一次風氣流剛性有所提高，結焦焦塊變小，但仍未解決3號角的結焦問題。

未調整前運行人員二次風的運行方式采用層操，同層二次風開度相同，各層根據不同需要在30%-50%之間，二次風風箱壓力0.6-0.8kPa。通過冷態二次風特性曲線發現1號鍋爐的二次風風門特性并不理想，此現象在30MW級別的火電鍋爐廠并不常見，根據冷態的二次風曲線對各層二次風進行了調整，選取冷態風速18m/s左右的風速的橫坐標，等速線與各角特性曲線交點對應的縱坐標為等速開度，逐個對二次風小風門進行了調整。調整后觀察火焰，發現3號角一次風剛性明顯增強，經過一天的運行3號角的焦塊消失，煙溫偏差在30℃以內，爐渣呈松散狀。二次風的調整起到良好的效果，原因為二次風占比大，動量大，四角切圓燃燒二次風的均勻性十分重要，二次風風速比一次風風速高，會卷吸一次風，因此二次風不均勻也會造成卷吸不均勻，使一次風呈發散狀。

表2　一次風熱態調平試驗結果

4　結語

（1）通過冷態試驗及熱態調整1號鍋爐結焦的問題得到了徹底解決，煙溫偏差合理可控。

（2）通過檢修工作，發現了燃燒器擺動機構的和二次小風門的設備缺陷，完成消缺，保證了調整工作的可靠性。

（3）周界風主要起到保護噴口的作用，對爐內動力場的影響作用不明顯。

（4）二次風特性曲線對鍋爐運行具有良好的參照意義，應根據冷態試驗結果進行二次風的調整，簡單的采用層操不能夠很好的控制二次風。

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Coking Problem Analysis for the Four Tangential Pulverized Coal Furnace of DG1060/17.5－Ⅱ13

LIU Jun-yuan，LI Jin-tao，JIU Lu
（Datang Hutubi Power Plant，Hutubi831200，China）

Datang Hutubipower plantNo.1 boiler burning use ZhunDong high-sodium coal,since 1 years later apperaed the phenomenonto ofdropping large cokeblock,slagmachine,cannotpull off thewaste detoxify,seriously affected the safety of theunitoperation.No.1 boilersmoke temperature deviation atthesame time reached 100℃,thesmoke temperature distribution isnotconducive to the safety ofboileroperation,Through theoptimization adjustment test,large coke furnace no longer,thesmoke temperaturedeviation reduced to30℃,hasdramatically improved operation condition ofboilerNo.1.

coking；dynamic field；primary air；secondary air

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.05.010

TK227.2

B

2095-3429（2016）05-0040-04

劉俊源，男，高級技師，從事設備管理工作。

2016-07-01

2016-08-29