鍋爐冷態動力場及燃燒優化調整措施探究

高林峰

（山西陽光發電有限責任公司， 山西 陽泉 045000）

引言

山西陽光發電有限責任公司2號爐為東方鍋爐(集團)股份有限公司設計制造，2號鍋爐此前完成了機組煙氣超低排放改造與二次風風箱結構改造。為了降低爐膛出口氮氧化物濃度、減少鍋爐受熱面氣溫偏差與壁溫超溫、控制SCR出口煙氣氨氣逃逸率、緩解鍋爐結焦等問題，因此開展了2號鍋爐冷態動力場及燃燒優化調整試驗。本文結合試驗和改造的過程對鍋爐的動力場測試和鍋爐燃燒改進的方式方法進行介紹，以期為相關技術人員進行實踐提供參考。

1 鍋爐設備概況

2號爐為東方鍋爐(集團)股份有限公司設計制造的DG1025/18.2-Ⅱ7型“W”火焰燃煤鍋爐，增容改造為330 MW汽輪發電機組；鍋爐采用亞臨界壓力、一次中間再熱、自然循環、雙拱型單爐膛、平衡通風、固態排渣、全鋼構架、懸吊結構、尾部雙煙道；尾部煙道布置三分倉容克式回轉空氣預熱器、布袋除塵器、脫硝裝置等。

2 鍋爐冷態試驗方式及試驗結果分析

2.1 磨煤機入口風量標定結果

為保證表盤顯示風量準確表征磨煤機內實際通風量，對磨煤機風量測量裝置進行校核標定。方法是用標準風量測量元件皮托管準確測量磨煤機出口的一次風量，扣除密封風后同表盤風量顯示值進行比較，必要時對流量系數進行修正，以保證表盤風量顯示值的準確性，為以后的熱態試驗和鍋爐運行提供依據[1]。

冷態下，啟動引風機、一次風機，維持適當的爐膛負壓，采用標準畢托管按等面積圓環法測量磨煤機出口各一次風管的風速并計算總一次風流量，以標定表盤磨煤機入口一次風量測量裝置的流量系數。測試過程中根據各磨煤機出口一次風速，對各磨煤機出口粉管風速進行調平。根據試驗結果，A、B、C磨煤機入口風量顯示偏大，D磨煤機偏小，各磨煤機入口風量標定系數分別為 0.95、0.83、0.92、1.22。

2.2 一次風管冷態調平試驗

在不同風量下，測量磨煤機出口4根一次風管流量，計算各自的風速及流量偏差，測定磨煤機出口各煤粉的風量分配特性，如果風速偏差超過5%,可通過一次風管上的可調縮孔進行調節，使得風速偏差在規定范圍內，同時對各一次風管靠背管進行標定，計算各一次風靠背管系數。

調整前A、B、C磨煤機出口粉管一次風速偏差超過了±5%，通過調整磨煤機粉管縮孔開度，已將各磨煤機出口粉管一次風速偏差調整到了國標要求的范圍內（±5%），D磨煤機出口粉管一次風速偏差達到了國標要求范圍內，未進行調整。

2.3 二次風風門特性試驗

冷態時，在二次風風門常用開度范圍內，調整二次風風門開度分別為15%、35%與50%，對爐內各層二次風噴口風速進行實際測試，得到各二次風噴口的風門特性。測試內容包括所有輔助風風門與燃盡風風門。

冷態下，分別在A、B側二次風量表盤顯示值分別為400 kN·m3與465 kN·m3左右時對其進行標定，A、B側二次風量表盤顯示值偏大，實測風量比表盤顯示值小，調整A、B側二次風量表盤值標定系數分別為0.9、0.88，之后滿足要求。

3 鍋爐燃燒優化調整試驗探究

3.1 原鍋爐運行中存在問題

2號爐改造后，運行期間暴露出諸多問題。

1）2015年度運行期間，發生過三次爐膛負壓高滅火：6月28日、8月9日、8月24日。另外，運行期間，鍋爐發生約23次無故冒正壓（其中有兩次冒正壓較高，瀕臨滅火：8月9日，+1 483 Pa；8月29日，+1 379 Pa）。

2）鍋爐結焦嚴重，有大焦多次掉落在2C渣斗中。另外，拱部區域結焦，頻繁堵塞火檢孔。

3）鍋爐右側8 m看火孔看火，火焰表現為下沖過大。渣斗水封槽右側鋼板偶爾燒紅。

4）二次風箱壓力低。相對1號爐同等負荷，低負荷（180 MW）低 70 Pa、高負荷（290 MW）低 200 Pa。風箱壓力最高時只有800 Pa。

5）2015年9月8日因鍋爐爆管停運。鍋爐冷卻后進行檢查發現：水平煙道底部新加的吹灰器蘑菇頭掉落，造成受熱面吹損引發鍋爐爆管。

6）受熱面壁溫超溫。高溫過熱器出口第15片管屏4號、5號管最高達到了597℃，高溫再熱器出口第24片管屏6號管最高達到了600℃，高再熱器第26片2號、42片1號、2號、5號、6號、42片2號、6號、54片6號最高達到了600℃，高再熱器第42片、54片5號最高達到了633℃；超溫時間長，超溫程度嚴重。

3.2 拱上風風門開度優化調整

優化調整前，鍋爐各燃燒器拱上風門開度長期均等開度，基本保持在35%～40%范圍內均等配風，且隨著負荷變化，拱上風開度基本保持不變，未投用磨煤機各燃燒器拱上風門開度基本與投用磨煤機各燃燒拱上風風門開度相同[2]。

首先將未投用磨煤機各燃燒器拱上風門開度恢復至冷卻位置，開度保持在20%，其次將3號與6號所有燃燒器噴口拱上風門開度加+5%偏置，4號加-5%偏置，其他未增加任何偏置。從拱上風門開度優化前后鍋爐沿寬度方向煙氣氧量及CO分布測試可以看出，優化后鍋爐沿寬度氧量分布不均現象有所改善，最左側煙氣CO濃度有所降低。

3.3 運行氧量優化調整

機組負荷290 MW時，將表盤二次風量由750 kN·m3/h升高至780 kN·m3/h左右時，表盤氧量由3.0/2.6L升高至3.4/3.0L，A、B側脫硝入口煙氣NOx質量濃度分別由763 mg/m3、660 mg/m3升高至794 mg/m3、679 mg/m3，均升高了30 mg/m3左右，爐膛32 m看火孔部分實測煙氣溫度平均降低50～80℃左右，8 mA、B側看火孔實測爐膛溫度由876℃、881℃降低至854℃、864℃，均降低了20℃左右。

3.4 粉管縮孔調整對燃燒的影響

由于A5、A6粉管縮孔基本全關，單獨調整D2粉管縮孔達到全關狀態（關20圈左右）可以實現D2粉管風速在18 m/s以上，粉量降低至該工況下D磨煤機各粉管平均水平，由于觀察時間較短，暫未發現對鍋爐燃燒有明顯促進作用，運行24 h后恢復。

機組負荷280 MW左右，4臺磨煤機投用，依次關閉A4、B4、C4、D4粉管關斷門，考察這4根粉管對鍋爐右側火焰下沖的影響規律。測試得到關閉D4對右側8 m處爐膛溫度影響較大，由1 052℃降低至952℃，單獨關閉其他3根粉管關斷門，對右側8 m看火孔觀測到的爐內燃燒狀況與該出爐膛溫度測試結果影響較小。

3.5 燃盡風開度調整

機組負荷291 MW，4臺磨煤機投用，保持，鍋爐各主要運行參數保持不變，燃盡風開度由50%升高至60%，調整前脫硝入口A、B側煙氣氮氧化物質量濃度分別為820 mg/m3、680 mg/m3，調整后脫硝入口A、B側煙氣氮氧化物質量濃度分別為750 mg/m3、700 mg/m3，高再48片5號管壁溫由612℃降低至607℃，降低了5℃左右。燃盡風開度增加10%后，可以有效地降低脫硝入口A側煙氣氮氧化物濃度，同時對緩解脫硝入口A、B側煙氣氮氧化物濃度偏差有明顯作用。

4 結語

通過對2號鍋爐進行的冷態動力場測試，可以及時分析一、二次配風的有效性和合理性，便于及時調整。燃燒優化措施的改進可以減少鍋爐運行中的污染物排放，改進鍋爐的燃燒經濟性，提升運行過程中的穩定性。

[1]李智，王義松，宋振宇.350 MW超臨界四角切圓鍋爐冷態空氣動力場試驗及仿真研究[J].熱能動力工程，2016，31（9）：113-118.

[2]王勇.300 MW對沖燃燒鍋爐燃燒優化調整試驗研究[D].沈陽：沈陽工程學院，2017.