350 MW超臨界機組鍋爐燃燒優(yōu)化調整

王瑞虎

(新疆華電喀什熱電有限責任公司，新疆 喀什 844000)

0 概述

某公司鍋爐為哈爾濱鍋爐廠有限責任公司自主開發(fā)設計、制造的超臨界350MW鍋爐。鍋爐爐型為HG-1200/25.4-YM1型超臨界參數(shù)變壓運行螺旋管圈直流爐，為單爐膛、一次再熱、采用前后墻對沖燃燒方式、平衡通風、緊身封閉、固態(tài)排渣、全鋼構架、全懸吊結構Π型鍋爐，采用不帶再循環(huán)泵的大氣擴容式啟動系統(tǒng)。

該鍋爐設計煤種為煙煤，采用中速磨煤機、冷一次風機、正壓直吹式系統(tǒng)。鍋爐采用前后墻對沖燃燒方式，共布置5層燃燒器(前3后2)，每層布置4只，共20只低NOX軸向旋流式燃燒器。為了實現(xiàn)鍋爐無油點火與穩(wěn)燃，該公司對鍋爐前墻最下層的燃燒器進行了等離子點火技術改造。等離子點火系統(tǒng)采用武漢天河有限公司的等離子燃燒技術。

該鍋爐投運后存在一些燃燒問題，導致運行經濟差，急需進行改進。

1 鍋爐燃燒問題

自鍋爐投運以來，一方面，由于對燃燒器旋流擋板調整、風粉配合運行掌握不好，導致鍋爐燃燒溫度場不均，水冷壁壁溫偏差大，左、右墻水冷壁垂直管管壁超溫，使主蒸汽、再熱蒸汽溫度無法壓紅線運行；另一方面，由于燃燒器內部二次風配比不合理，導致燃燒器噴口結渣、燒損變形，兩側煙溫偏差大，飛灰含碳量偏高且偏差大，降低了鍋爐運行的經濟性，影響了鍋爐的效率。

2 原因分析

由于燃燒器內部配風機構調節(jié)不合理，未充分考慮高揮發(fā)分煤質及軸流燃燒器內、外二次風旋流強度及風量，導致部分燃燒器旋流強度過大、燃燒距離過近、中心管風量不足，造成噴口區(qū)域溫度過高、噴口回火、結焦嚴重、燃燒器口變形。這不僅降低了燃燒效率，導致燃燒和溫度場分布不均，煙氣中的CO含量偏差大；還造成鍋爐水冷壁受熱不均，壁溫差增大以及局部超溫。

在鍋爐運行中，缺乏對煤質和燃燒器一、二次風配風的分析和調整，未根據(jù)給煤量變化及時調整控制一次風風壓及風量，也未根據(jù)煤質化驗結果及時調整燃燒，一次風出口溫度過高，造成提前著火。同時，二次風旋流強度大，使燃燒器出口整體旋流擴散角增大，推遲了一次風與二次風的混合，增加了煤粉氣流不完全燃燒程度。且存在個別燃燒器配風機構擋板不一的情況，進一步增加了燃燒不均勻性，使得爐內煙氣流場分布不均，降低了煤粉完全燃燒效率，導致受熱面局部超溫、煙氣溫差大，飛灰含碳量增加，也造成過熱器受熱面汽溫偏差等一系列后果，降低了鍋爐效率。

未根據(jù)鍋爐實際負荷考慮低NOX燃燒對受熱面的影響。燃用含硫量小于1%的高揮發(fā)分煙煤，會使鍋爐水冷壁出現(xiàn)高溫腐蝕的現(xiàn)象，且程度嚴重；對超臨界鍋爐機組的影響更大，燃燒器噴口著火距離過近使周圍水冷壁區(qū)域出現(xiàn)嚴重的局部高溫現(xiàn)象以及水冷壁垂直管圈的局部超溫現(xiàn)象，更易造成受熱面高溫腐蝕的發(fā)生。鍋爐低負荷運行缺乏對 SOFA(SeparatedOverFireAir，分離燃盡風)燃盡風的調整控制，基本不對燃盡風進行調整。在總風量并不大的狀況下，仍然保持燃盡風全開狀態(tài)運行，造成燃燒器二次風量不足、二次風剛性降低，減弱了一、二次風配合，使二次風滯后混入和燃燒器出口嚴重缺氧燃燒。這雖然進一步降低了NOX的生成，但也使得煤粉在爐內不能完全燃燒，造成煙氣飛灰含碳量增大，降低了鍋爐效率。另外，飛灰含碳量的增大，造成鍋爐兩側煙道脫硝催化劑的局部磨損加劇。

3 改進措施

3.1 調整燃燒器內部機構

對軸向旋流燃燒器內部機構進行檢查，檢查一、二次風機構是否完整、可調。針對鍋爐燃燒煤質各項指標分析，調整內二次風套筒與燃燒器距離，達到推遲旋流啟始位置的目的。根據(jù)旋流燃燒器對沖布置的特點、兩側燃燒器旋轉角度和中間燃燒器旋轉角度的不同，確定旋轉方向是否正確。適當增加中間燃燒器的旋流強度，降低兩側燃燒器的旋流強度，防止因過大的旋流擴散而造成的煤粉沖刷水冷壁。減小兩側燃燒器二次風進風口開度，全開中間燃燒器二次風進風口，降低二次風至中間燃燒器的阻力，防止出現(xiàn)中間燃燒器二次風量不足現(xiàn)象。同時，也減少了長期低負荷運行時中間燃燒器二次風箱內大量積灰而堵塞二次風進風口的情況，確保同層燃燒器配風合理，二次風配風均勻進入，保證煤粉完全燃燒。

3.2 改造和調整控制中心風

通過對煤質和就地觀察燃燒器著火距離的分析，為進一步降低燃燒器區(qū)域的熱負荷，防止燃燒噴口燒損和結焦，對燃燒器中心風管進行改造。將中心風管內出口12片旋流葉片每隔1片拆除1片，對稱保留6片。割除中心風管外圈的穩(wěn)燃節(jié)流裝置，保持直管運行。這樣就增強了中心風管的風速，推后了回火區(qū)，達到調整控制燃燒器著火距離的目的，減少了燃燒器周圍受熱面區(qū)域局部高溫現(xiàn)象，消除了燃燒器噴口著火過近而造成的高溫燒損現(xiàn)象。運行中，根據(jù)機組負荷變化及時調整中心風管風量，降低回火區(qū)域和調整著火距離，保護燃燒器。對于停運中的燃燒器，建議至少保留30%中心風擋板開度，以達到冷卻內部油槍管道和噴口、防止發(fā)生燒損故障的目的。

3.3 加強燃燒調整合理配風

通過參數(shù)及運行指標分析，加強鍋爐燃燒調整，合理配風，達到既降低NOX生成又保證煤粉在爐內完全燃燒的效果。在正常運行中，根據(jù)煤質變化，合理調整一次風速，對揮發(fā)分較高的煤，要保持相對較高的一次風速和較低的一次風溫，增大外二次風的配比；對揮發(fā)分較低的煤，則保持相對較低的一次風速和較高的一次風溫，增大內二次風的配比和提高旋流強度，降低中心管風速和增加穩(wěn)燃裝置。尤其在鍋爐低負荷運行中，并不是脫硝反應器入口NOX量越低，氨氣消耗量越低，成本越低；要充分考慮到提高了SOFA風量，NOX排放量雖會降低很多，但飛灰可燃物含量和煙氣中CO的含量也會增大的情況。因此，要結合機組負荷變化情況合理調整風粉配比和鍋爐送風量及SOFA風量。在保證燃燒穩(wěn)定的前提下，滿足低氮燃燒要求的同時既抑制燃燒過程中NOX的生成，也保證煤粉的完全燃燒，提高鍋爐燃燒效率和運行經濟性。

4 結束語

通過對鍋爐旋流燃燒器優(yōu)化調整，對不同的煤質采取合理調整旋流燃燒器配風方式及燃盡風量在不同負荷工況下的調整方式，有效提高了鍋爐的燃燒工況和效率，降低了鍋爐飛灰含碳量及對沖燃燒前后左、右墻水冷壁壁溫偏差；提高了受壁溫制約的主、再熱蒸汽溫度，降低了發(fā)電煤耗；解決了鍋爐實際運行中燃燒異常以及鍋爐受熱面的安全隱患問題，降低了NOX排放。

參考文獻：

1 牟春華，張義政，王春昌．某臺墻式燃燒鍋爐嚴重高溫腐蝕和低負荷飛灰可燃物含量高的原因分析．熱力發(fā)電廠，2008，37(7)：39-42.