渭河電廠四號鍋爐負壓波動滅火分析與改進

摘要：渭河電廠#4爐經低氮燃燒器改造后，在2016年以前，經常出現爐膛負壓波動甚至頻繁滅火現象，影響了生產安全經濟運行。經過今幾年不斷完善，提出改進意見，在2017年未發生一次滅火現象，我做一下分析和討論。

關鍵詞：火電廠；低氮燃燒器改造；鍋爐滅火；改進分析

一、4號鍋爐簡介

#4鍋爐型號SG—1025/16.7—M315亞臨界壓力中間再熱自然循環汽包爐，于1991年7月25日投產。本鍋爐型式為單爐膛π型露天布置、燃煤、平衡通風、固態排渣、全鋼架懸吊結構、四角布置切圓燃燒、亞臨界壓力、中間一次再熱、自然循環汽包鍋爐。

爐膛深為12.5米，寬為13.26米，其深寬比為1∶1.06。爐頂棚管中心標高為58米。水平煙道的底部由折焰角以30°水平夾角向后上方延伸至5.2米處形成。垂直煙道由中隔墻隔為并聯雙煙道。

二、4號爐改造后的低氮燃燒器

采用高級復合式空氣分級低NOx燃燒技術的直流擺動式低氮燃燒器，共四組，分別布置在爐膛四角標高為19.785米至29.255米處（風殼底部到頂部）。在爐膛四角標高為33.53米至36.16米處布置有4層分離燃盡風。主風箱設有6層強化著火煤粉噴嘴，在煤粉噴嘴四周布置有燃料風（周界風）。在每相鄰2層煤粉噴嘴之間布置有1層輔助二次風噴嘴及1層偏置二次風噴嘴。在主風箱上部設有1層緊湊燃盡風噴嘴，在主風箱下部設有2層二次風噴嘴。低氮控制主要采用緊湊燃盡風（CCOFA）、可水平擺動的高位燃盡風（SOFA）、預置水平偏角的輔助二次風噴嘴（CFS）及水平濃淡強化著火煤粉噴嘴來保證NOx排放要求。在CD、EF層二次風噴口內布置有大油槍，A層一次風噴口內布置小油槍。每個煤粉噴口及每個油槍噴口布置有火焰監測探頭。

三、首次改造后存在問題

#4爐進行了低氮燃燒器改造。同步進行了熱風改乏氣送粉、引增風機三合一改造、送引風機變頻器改造，再熱器增加了受熱面。低氮燃燒改造后解決了再熱汽溫偏低問題，原煙NOx由1000mg/m3左右降到了450mg/m3左右。

但是出現了爐膛負壓大幅波動以致鍋爐滅火、局部爆燃問題；燃燒切圓經常反轉問題；大負荷再熱汽溫偏高、再熱減溫水量過大問題；主汽溫偏低問題。后來對低氮燃原因仍沒有確定性的認識，需要從低氮燃燒器結構上、運行調整上兩方面著手，繼續采取相應措施，進行分析、探討，以徹底解決爐膛負壓波動問題。

四、低氮燃燒器二次改造

將主燃燒器中每個角端部風HAA層、直吹風AB層、直吹風BC層、直吹風DE層共4層二次風噴嘴改為順時針偏轉6°的設計；直吹風CD層、直吹風EF層共2層二次風噴嘴改為順時針偏轉4.5°以增加啟旋氣流的動量和動量矩，保持爐膛燃燒穩定。

利用B修將114排低溫再熱器出口段和57排高溫再熱器入口段去掉2.7米，一次風逆時針角度全部去掉，改為對沖，二次風增加角度。

五、低氮燃燒器三次改造后

1、#4爐B修期間取消B層一次風管的濃淡分離器最后一塊葉柵，進一步增強分離器出口淡粉氣流的剛性。見下圖：

運行調整同時適當增大了風量，#4爐大負荷負壓波動造成的鍋爐滅火大為減少，低負荷仍有滅火。

六、4號鍋爐存在問題

1 爐膛負壓波動原因

#4爐爐膛負壓波動，基本都是在參數非常穩定的情況下發生，沒有任何征兆。現對爐膛負壓波動原因有以下認識：

1）折焰角塌灰影響（負壓測點在折焰角上方側墻）。

2）局部風粉混合不好，火焰突然熄滅并再次引燃。

3）托底風不足、爐膛負壓偏小，煤粉旋轉氣流瞬間停滯、反轉。

4）吸風機出力不足，大負荷時爐膛負壓偏小，造成煙道積灰。

2燃燒切圓反轉現象

1）切圓反轉現象

順時針切圓，甲側主汽溫高、乙側主汽溫低，氧量相對于風量偏大；逆時針切圓，乙側主汽溫高、甲側主汽溫低且整體汽溫偏低，氧量相對于風量偏小。從微油火焰電視看，逆時針旋向實際為順時針。

2）切圓反轉原因

#4爐低氮燃燒器經過多次改造后，帶有反切角度的有FF、COOFA二次風。SOFA1、SOFA2人為調整為反切5°。在FF、COOFA，甚至SOFA不開啟的情況下，關閉一個一次風擋板、大的負壓波動、啟停制粉系統等仍會導致燃燒切圓反轉。由于一次風噴嘴是百葉窗式水平濃淡，形成自然反切。當某一工況（低負荷多）一次風動量大于二次風動量時，燃燒切圓就會發生反轉。這也是低負荷關閉某一個一次風擋板能讓反向切圓變正的原因。

3、二次風特性調整

1）HAA/LAA

作為最下層二次風，同時作為起旋二次風，在任何運行方式下都應保持一定開度，有利于順時針切圓穩定，且從底部加大補風，可適當補充主燃燒區二次風不足。

2）偏置二次風CFS

偏置二次風開大有助于形成順時針切圓，減少水冷壁結焦傾向，提高甲側氧量，也有助于降低原煙NOx，但是過大的偏置風開度，相當于減少了主燃燒區輔助二次風，使得主燃燒區更為缺風。

3）周界風

周界風設計是隨給粉機轉速增減開關的。實際中發現，多層周界風開度50%時可明顯提高主汽溫度。周界風有增強一次風剛性左右，也有防止火焰偏斜、燒壞噴嘴左右，還可適當補風。

4）高位燃盡風（SOFA）

燃盡風總量過大，開大有助于降低原煙NOx、提高汽溫，但也會造成主燃燒區燃燒強度降低。適當關小高位燃盡風，有助于增大主燃燒區二次風量，提高二次風箱差壓，穩定燃燒。

5）緊湊燃盡風（COOFA）、FF二次風

COOFA、FF處于爐膛燃燒最強區域，開大有助于提高爐膛溫度，從而提高主再汽溫。COOFA、FF還有反切20°，開大可以提高乙側氧量。

4、制粉系統運行方式問題

低負荷推薦丙丁排運行，煤粉火嘴比較集中、原煙NOx也好控制，高負荷乙丙丁排運行。目前存在的問題是丙丁排運行時低負荷主再汽溫偏差，而且煤質差、環境溫度低時脫硝入口煙溫偏低，SCR會跳閘。

低負荷乙丙排運行，汽溫、脫硝入口煙溫基本有保障，但是只有兩個完整煤層，不利于穩定燃燒。

七、4號爐燃燒調整方案

1、二次風擋板開度參考以下調整原則：穩定底部燃燒，提高二次箱差壓。

1）最下層偏置二次風保持50～100%，其余偏置二次風開度20%。

2）丁排運行時HAA、LAA保持全開；丁排停運時，HAA、LAA開度不低于30%。

3）單層燃盡風（SOFA）開度最大70%，參考原煙NOx、汽溫調節；200MW及以下負荷，SOFA風保留2～3層，總開度不大于200%；

4）隨負荷增加，逐漸開大SOFA風，260MW以上大負荷SOFA風開啟3～4層，每層開度50～70%；

5）需要開啟COOFA風調整汽溫、氧量偏差時，優先使用FF二次風調整，COOFA風開度不大于50%。

2、總風量和蒸汽流量接近1比1對應關系，當氧量和總風量對應關系偏差過大時，以風量為準。燃燒切圓順時針反轉為逆時針時，選擇低負荷兩臺排粉機運行時，關閉1到2個#1角一次風門的方法進行調整，短時間可以投油穩燃。

3、遇到燃料量突增時（連續加負荷、給粉機竄粉、啟動磨煤機等），注意風量跟上，采取開大主燃燒器區二次風、增大氧量偏置、手動增大風量，及時停運異常給粉機、降低主汽壓力設定等減少燃料量的措施。遇到煤質變差時，注意適當增大風量。

4、主、再汽溫應維持在額定值附近，不得低于520℃，汽溫偏低時主燃區擺角最大可調至70%。

5、FGD出口NOx小時均值按35～45mg/m3控制，以減少噴氨量；整點前、后5分鐘NOx小時均值嚴禁超高限。煤質正常時，原煙NOx排放值控制在350mg/m3以下。

6、低負荷以丙丁排（脫硝入口煙溫偏低時乙丙排）為主要運行方式，其余負荷以乙丙丁排為主要運行方式。負荷低于220MW（不帶供熱）且AGC指令繼續減負荷時應及時停運丁磨煤機，盡快停運丁排粉機，避免200MW（不帶供熱）以下負荷三臺排粉機運行。

7、排粉機出口風壓按3.8～4.0kPa控制，磨煤機出口溫度按73～78℃控制，盡量維持高限。走近路風時，排粉機出口溫度按140℃控制。

8、低負荷最下層給粉機應保留對角運行或全停，禁止單角運行、頻繁啟停操作，以穩定底部燃燒。最下層給粉機因故障單角運行時應投油穩燃。

9、氧量偏差大時單側最低氧量按2.0%控制。甲、乙側氧量偏差過大時應通過COOFA、FF開度及噴燃器擺角、燃盡風單角擺角調整，大負荷還可以通過啟停給粉機調整氧量偏差。

10、制粉系統啟、停及倒風操作要緩慢，給煤機轉速增減要緩慢，防止對燃燒造成較大影響。

11、粉倉粉位按5.5～7.0米控制，盡量維持較高粉位，防止給粉機來粉不正常。

12、給粉機轉速控制在450r/m～550r/m燃燒比較好，不宜低于400r/m、高于600r/m。低負荷高轉速少給粉機、高負荷低轉速多給粉機。

13、煤粉細度按16～20%控制，過粗時及時調整。

八、結束語

#4爐通過技術改造及采用相應措施這兩方面著手，至2017年未發生一起鍋爐滅火現象，把#4爐首次低氮燃燒器改造后頻繁滅火問題得到徹底解決，為機組的安全經濟運行提供了有力保障。

參考文獻：

[1]吳麗梅，安欣，肖紅光，鄔凱.電站鍋爐工作原理與技術分類[J].黑龍江科技信息，2012（34）：66.

[2]章洋.200MW發電機組鍋爐爐膛負壓波動分析及處理[J].寧夏電力，2015（03）：69-72.

作者簡介：

王小忙 男 漢族 陜西省三原縣人 學歷：本科 職稱：助理工程師，研究方向：熱能動力 單位 ：陜西渭河發電廠