側煤倉對沖燃燒鍋爐一次風粉調平的試驗研究

2018-01-06 06:50:18呂宏彪史恒惠

綜合智慧能源 2017年12期

呂宏彪，史恒惠

(國家電投集團河南電力有限公司技術信息中心，鄭州 450001)

呂宏彪，史恒惠

(國家電投集團河南電力有限公司技術信息中心，鄭州 450001)

側煤倉鍋爐實際運行中經常發現各燃燒器出口煤粉分配嚴重不均，即靠近擴建端的各燃燒器煤粉流量大、風速高，而固定端一側的煤粉流量偏小、風速低。這是導致燃燒不均、一次風管堵塞的主要原因。研究了一種新型的風速調整裝置，安裝在各一分二分配器后、燃燒器前，有效地對各支管風粉速度進行在線調平，較好地解決了鍋爐燃燒不均衡的問題。

側煤倉；鍋爐；燃燒器；煤粉分配；風粉速度；在線調平；風速調整

0 引言

某電廠鍋爐為東方鍋爐股份有限公司生產的1 000 MW、超超臨界參數、變壓直流、單爐膛、一次再熱、平衡通風、露天島式布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構、對沖燃燒方式、Π型鍋爐。燃燒設備系統為前后墻布置，燃燒系統共布置48只燃燒器，風、粉氣流從煤粉燃燒器、燃盡風噴進爐膛后，各燃燒器在爐膛內形成一個獨立的火焰。前、后墻各布置3層燃燒器，每層8個。

該鍋爐自投運以來，一直存在一次風速分布不均勻，一次風管堵塞、磨損嚴重，一次風管縮孔卡澀、調節困難等問題。造成鍋爐燃燒不充分，火焰中心偏斜，爐膛出口兩側煙溫偏差大。

1 設備概況

該電廠鍋爐制粉系統采用側煤倉布置方式，磨煤機布置在2臺鍋爐中間位置，共設置6臺磨煤機，每個磨煤機有4個一次風母管，煤粉通過一次風主管輸送，最后通過一分二煤粉分配器后分為2個支管進入燃燒器。鍋爐主要參數見表1，電廠設計燃煤及校核燃煤特性見表2。

該電廠鍋爐實際運行中發現，各燃燒器出口煤粉分配嚴重不均，即靠近擴建端的各燃燒器煤粉流量大、風速高，而固定端一側的煤粉流量偏小、風速低[1]。分析認為，這是導致燃燒不均勻、一次風管堵塞、磨損嚴重的主要原因。

各一次風粉管路流動阻力的差異是造成各燃燒器出口風粉流速偏差的主要原因[2]。因此，研究在各一次風支管上加裝流速均衡裝置，保證主管段和支管段整體風粉流動阻力的均衡，從而實現燃燒器出口煤粉流速的均衡和調平[3]。

表1 鍋爐主要參數

注：BMCR工況是指鍋爐最大出力工況，THA工況是指熱耗率

考核工況，BRL工況是指鍋爐額定負荷工況。

2 工程實踐研究

鍋爐一次風主管中的風粉混合物經過一分二分配器進入一次風支管，通過在一次風支管上加裝阻力調節裝置，使分配器到燃燒器管段的阻力均衡，從而保證支管內的風粉混合物流速均衡[4]。傳統可調縮孔是常見的管道阻力調整設備，但現場勘察發現，一次風各支管布局密集，管道上方無足夠空間安裝傳統可調縮孔調節設備。

表3 B磨煤機各出口管道流速分布情況 m/s

注：B磨煤機煤量、風量、出口風溫均值依次為73.9 t/h，126.2 t/h，96.8 ℃。

表2 燃煤特性

針對現場安裝空間有限，且從分配器到燃燒器間可加裝調節設備的管段均為水平管段的問題，設計了3種方案并擇優確定如下改造方案。

將調節擋板安裝在分配器到燃燒器間的水平管段，每個燃燒器入口一次風管道上裝設1個，每臺磨煤機裝設8個。調節擋板只對管道上截面進行阻流，其中擋板和旋轉軸采用稀土耐磨合金鋼。擋板結構及開關如圖1所示，圖中：擋板全關設定為90°，擋板全開設定為0°。

圖1 擋板結構

本調節擋板結構簡單，安裝受現場空間限制較小，阻擋特性線性度較好，不容易卡澀，旋轉軸置于煤粉直接沖刷環境外且旋轉軸置于耐磨擋板的背面，進一步保護旋轉軸，在全開狀態下不影響管道流通面積。

3 工程試驗驗證

3.1 煤粉流速調整裝置調節特性試驗

在進行各磨煤機燃燒器出口煤粉流速調平之前，對流速調整裝置調節的有效性進行測試。選擇2臺磨煤機煤粉流速高的管道進行測試，測試調整機構的有效性。

3.1.1 特性試驗1： B5-B6流速偏差大的調整

首先利用風粉在線監測數據分析B磨煤機各管道的流速分布情況，見表3。

觀察發現，B5-B6之間偏差明顯。開始逐漸關小B5，B5流速調整閥從0°(擋板全開)逐漸關小，每次10°，關至50°時，B5和B6的流速接近，并持續保持良好的平衡，如圖2所示。

3.1.2 特性試驗2：F1-F2流速偏差大的調整

分析F磨煤機的風粉監測數據發現，F磨煤機F1，F2的流速偏差較大。開始逐步調整F2管道安裝的煤粉流速調整閥從全開到60°位置，F1-F2管道煤粉流速發生明顯變化，并最終相互接近[5]。調整的過程如圖3所示。

3.2 煤粉流速熱態調平方法及試驗

通過隨機選取B和F磨煤機進行的煤粉流速調整裝置調節特性試驗，檢驗了流速調整的有效性?；诖诉M行各磨煤機燃燒器出口煤粉流速的熱態調平。

3.2.1 分析磨煤機各支管流速分布

以主力磨煤機C磨煤機調平試驗為例進行說明。調平前，利用風粉在線煤粉流動監視數據，分析C磨煤機各支管流速的分布情況，見表4。

根據數據分析，可以得到如下認識：C1，C2之間偏差很小，整體在均值19.3 m/s附近波動，流速較低；C3，C4之間有小幅偏差(C4高于C3約3.0 m/s)，整體在21.2 m/s附近波動；C5，C6之間偏差較大(C5比C6高3.7 m/s)，且這兩個管的流速整體高于其他管道，在均值25.9 m/s附近波動；C7，C8之間偏差很小，整體在均值21.1 m/s附近波動。

根據第1步的數據分析，可以獲得調整方向：C1，C2可不調整，流速調整閥保持全開位置；C4流速調整閥應關?。辉诓徽{整主管可調縮孔的情況下，C5，C6調整閥都應關小，但C5關的幅度應比C6大；C7，C8可不調整，流速調整閥保持全開位置。

3.2.2 實施調整策略

根據調整方向，邊調整邊觀察流速調整的效果，經過多次調整后，當達到比較滿意的效果時，停止調整。C磨煤機閥位調平試驗前后的閥位開度比較見表5。

3.2.3 調平效果檢驗

調平后，除調平后的一段時間外，還應觀察其他時間段類似工況下調平的情況。取相似工況下的兩段數據進行對比，看流速的分布情況。

根據C磨煤機調整后的運行數據可以得到如下結論：C5，C6比其他管道煤粉流速普遍偏高的情況得到了改善，說明同時調整C5，C6的阻力，使得C5，C6從主管到分支管路的阻力都得到了平衡。由于C5，C6主管上的原有可調縮孔無法調整，限制了進一步縮小各管間流速偏差的能力[6]。C4調整關小煤粉流速調整閥位后，C3，C4之間的偏差得到了有效改善，再次表明了流速調整的有效性。

圖2 B磨煤機出口管流速偏差調整圖(2015-07-11)

圖3 調試測試前后F1-F2管道煤粉流速的變化

項目C1C2C3C4C5C6C7C8均值19.319.319.622.827.724.021.221.1Max20.921.921.725.431.328.023.022.7Min18.117.217.920.924.120.719.018.7組別(C1,C2)(C3,C4)(C5,C6)(C7,C8)組內偏差0.03.2-3.7-0.1組均值19.321.225.921.1

注：C磨煤機煤量、風量、出口風溫均值依次為72.4 t/h，131.6 t/h，94.4 ℃。