600MW鍋爐燃燒調整及優化運行

摘要：通過山西某電廠一期兩臺600MW鍋爐存在的問題，對某電廠600 MW濕冷機組進行了燃燒調整試驗。詳細研究了一次風配風均勻性、制粉系統擋板特性、運行氧量和燃盡風擋板的開度。通過燃燒調整試驗確定鍋爐在現有設備和燃料性質下的運行方式和各種影響因素變化的規律，使鍋爐設備達到安全、經濟、穩定運行。

關鍵詞：鍋爐設備;磨煤機分離器;燃燒調整

隨著經濟社會的飛速發展，世界能源問題也越發突出，目前，我國仍然是以火力發電為主的電力供應模式。火電廠的價值在于能夠通過鍋爐的燃燒所產生的熱量完成發電過程，進而為人們的生產以及生活提供足夠的電力資源，在火電廠的運行以及鍋爐的燃燒過程中，爐渣的產生十分常見，含碳量過高屬于爐渣品質較低的一種主要體現，針對上述問題，對火電廠運行狀況以及鍋爐燃燒的調整能夠使問題得到有效的解決，對于火力發電過程的順利實現具有重要價值。

1、鍋爐設備及運行概況

山西某發電有限公司一期工程2?600MW機組，配備哈爾濱鍋爐廠有限責任公司生產的HG-2028/17.45—YM型鍋爐，為亞臨界、中間一次再熱、強制循環、平衡通風、單爐膛、懸吊式、燃煤汽包爐，設計燃用河曲煙煤。

制粉系統采用正壓直吹式，設有兩臺50%容量的一次風機提供一次熱、冷風輸送煤粉。噴燃器共20只，采用四角布置的直流式擺動燃燒器、切向燃燒，配5臺沈陽重型機械集團生產的BBD3854雙進雙出正壓直吹式磨煤機，每角燃燒器設置五層一次風噴口，燃燒器可上下擺動，最大擺角為±30°。

通過合理控制鍋爐本體吹灰頻率、擺動燃燒器角度及二次風配風，主、再熱汽溫度可以達到設計值;通過合理控制反切風配比，能消除兩側主、再熱器汽溫偏差;擺動執行機構動作靈活可靠，對汽溫的調節作用顯著。在各穩定負荷下，所有受熱面金屬壁溫均能控制在允許范圍以內。

2、鍋爐存在的主要問題及分析

自投運以來，爐渣可燃物含量一直高在5～10%，嚴重時爐渣可燃物含量可高達20%，嚴重影響機組的經濟運行。通過燃燒調整工作，進行煤粉取樣發現煤粉細度較大，R90可達到40%左右（設計值為22.5%），且爐渣內可觀察到直徑達10mm的煤塊，說明爐內存在嚴重的問題。鍋爐存在的問題較多，如分離器分離效果差，使煤粉細度大、煤粉均勻性差（煤粉中粗大顆粒較多）;一次風管堵塞;空預器出口一、二次風溫低達不到設計值等問題。

2.1 磨煤機分離器堵塞問題：

鍋爐制粉系統中分離器是關鍵設備之一，從磨煤機出來的風粉混合物經過分離器時，不合格的煤粉通過回粉管返回到磨煤機重磨，合格的煤粉進入爐膛。分離器的工作性能直接關系到煤粉的細度、制粉系統的效率、電耗，從而嚴重影響著整個鍋爐機組的安全、經濟運行。

經過近一年的運行分析，認為分離器工作不正常是造成煤粉偏粗、均勻性差的主要原因。

2.1.1 磨煤機分離器的分離原理：

磨煤機分離器的結構如圖所示，粗煤粉的分離區主要分為兩部分：一部分在分離器入口管出口處，由于風粉混合物進入分離器外錐，容積擴大，造成氣流速度的降低，部分粗煤粉不能被氣流所攜帶而脫離氣流;另外由于粗煤粉對壁面的撞擊而脫離氣流，落入回粉管。另一部分在分離器折向擋板后的內錐內部，由于氣流經過折向擋板后，產生旋轉，在離心力的作用下，粗顆粒脫離氣流，而合格的細煤粉進入一次風管;粗顆粒經過回粉簾板，落回粗粉分離器入口的分離區，內回粉中的部分細煤粉又被氣流攜帶，大顆粒則到回粉管中。落到回粉管中的煤粉，經過回粉管進入落煤管中，回到磨煤機繼續研磨。

2.1.2 粗粉分離器工作狀況不佳的主要原因：

2.1.2.1 粗粉分離器是徑向型的，且設計和實際運行容積強度偏高。該徑向型分離器本身存在阻力大、循環倍率高、綜合分離效率低、煤粉均勻性差等缺點。在容積強度偏高的條件下，煤粉細度難以調細，煤粉均勻性更差。

2.1.2.2 原煤煤質較差，目前燃用的煤種，煤質較差，表現在煤質化驗結果為低位發熱量低、灰分高，使得鍋爐的燃煤量提高，磨煤機出力大大增加。設計煤種600MW工況燃煤量為214.63t/h，在實際運行中，當煤質差時，燃煤量最大曾達到340t/h才能帶滿負荷。磨煤機出力的提高，使得分離器通風量增加，進一步提高了分離器的容積強度，加重了分離器的負擔，造成煤粉細度變粗。

2.1.2.3 原煤中雜物太多，由于目前燃用煤種大多為小煤窯生產的汽車來煤，原煤中的炮線、麻袋片、編織袋等雜物，很容易掛在分離器的折向擋板上，阻擋了部分通流面積，使得擋板處的氣流速度偏離設計速度，影響分離器的工作性能。在實際運行中，要求檢修人員每7～10天進行一次磨煤機分離器清理，但是分離器清理結束后，在4天后進行檢查，發現雜物已經阻擋了折向擋板處的一半以上通流面積。

2.1.2.4 分離器回粉不暢，根據多次對分離器的檢查情況，分離器的內回粉管容易堵塞，也就是說第二個分離區分離下來的粗大顆粒無法通過回粉簾板，只能積累在內錐中，當積到一定程度后，粗煤粉也隨著氣流進入一次風管，內錐中的離心分離完全失效，造成煤粉變粗，均勻性變差。內回粉堵塞的原因，與內回粉簾板的結構有關，回粉不易將簾板推開，尤其是在有雜物堵塞回粉口時。在停爐檢查中，也發現了外回粉管堵塞的情況，如果該回粉管堵塞，則整個粗粉分離器的分離作用失效，相當于磨煤機出口的煤粉不經分離直接輸送到鍋爐中燃燒。

2.2 一次粉管堵塞的原因：

根據鍋爐熱力性能計算結果，在BMCR工況下，燃用設計煤種時，到磨煤機的總風量為465.41t/h，每臺磨煤機的風量為93.082t/h，總的風粉混合容積流量為153.98m³/s，每根粉管的容積流量為7.699m³/s，粉管平均風速為26.34m/s，在THA工況下，粉管平均風速為25.44m/s。在滑壓45%BMCR工況下，3臺磨煤機運行，粉管平均風速24.64m/s。可以看出，正常運行時，粉管平均風速均在24.64m/s以上，在這樣的風速下，一般不會發生積粉、堵塞現象。分析#1、2爐發生堵管現象的原因可能有：

2.2.1 通風量不足

從一次風速表測量的數據看，兩臺鍋爐的一次粉管風速均未達到設計風速，而磨煤機入口容量風量、旁路風量都指示不準，難以判斷磨煤機入口通風量的大小。但從運行情況來看，實際一次風速應高于18m/s，在正常情況下，在此風速下運行也不應發生一次風管堵塞現象。

2.2.2 風量分配不均

磨煤機兩端的四根一次粉管風速偏差太大，一般來說，阻力大的管子容易攜帶煤粉較多而風量較少，這根管在運行中容易發生積粉，一旦積粉，該管道的阻力會進一步增加，造成風量更小，從而造成更容易積粉的惡性循環，嚴重時造成堵管。一般規程要求，四根一次風管的風速偏差應在5%以內，如果有偏差較大的一次風管，應對可調縮孔進行調整，控制風速偏差。

按防爆規定可調縮孔應安裝在水平管段，但是目前我廠可調縮孔安裝在豎直管段，安裝不符合要求，從而使可調縮孔內部孔隙處積粉，失去調節作用，無法調節。

2.2.3 煤粉過粗

粗粉分離器出口煤粉很粗，甚至在排渣中可見較多直徑大于10mm的原煤顆粒。在一次煤粉管道中，越大的煤粉顆粒越容易脫離氣流、沉積在煤粉管道底部，而且不易被氣流再次吹起。因此，大量的粗大顆粒存在，是造成水平管段積粉的主要原因之一。

通過以上分析，如果排除磨煤機出口四根一次風管風量分配不均的原因（可通過可調縮孔進行調節），造成煤粉管道堵塞的最大可能仍然是煤粉過粗，只要煤粉細度、均勻性得到控制，一次風管堵塞的問題應會大大緩解。

2.2.4 旁路風對雜物的影響

根據從分離器清理出來的雜物來觀察，炮線外皮完整，幾乎沒有被鋼球砸過，因此，懷疑部分原煤和雜物沒有進入磨煤機就被帶到粗粉分離器中。為了防止一次風管堵塞，目前運行中采用了較大的旁路風量，旁路風隨原煤一起進入磨煤機入口，并與從磨煤機出來的容量風混合，進入磨煤機出口管，存在原煤和雜物短路的可能性。

如果確認旁路風量較大是造成較多的原煤顆粒、雜物短路進入分離器的主要原因，在保證不堵管的情況下，應盡量關小旁路風。

2.3 空預器出口風溫低于設計值：

#1、2鍋爐采用豪頓華公司制造的三分倉旋轉式空氣預熱器，空預器出口一、二次風溫設計值分別為314.6℃、323.6℃，實際運行空預器出口一、二次風溫分別為288℃、293℃。一次風溫比設計風溫低約25℃;二次風溫比設計風溫低約30℃。由于一、二次熱風溫度的降低，特別是二次風溫的降低，會降低爐膛溫度，直接影響到爐膛燃燒，使不完全燃燒損失增加。

為防止空預器積灰嚴重后導致換熱效果進一步惡化，二次風溫大幅下降，在機組正常運行過程中穩定燃燒的時期要對空預器進行吹灰，長期低負荷運行時應增加空預器吹灰的次數。如果在吹灰的時候燃燒出現異常，要馬上停止吹灰操作。

3、針對以上問題和原因的分析采如下取燃燒調整的優化運行措施

3.1 在煤質管理方面的優化措施

3.1.1加強進煤管理、入爐煤分析，加強運行監視，采取有力措施，加強煤質管理。盡最大努力保證燃用煤種接近設計煤種。應加強入爐煤的化驗力度，準確掌握入爐煤的工業分析數據，特別是揮發份和灰份，及時提供給運行人員，便于進行調整。

3.1.2 加強混煤。在無法保證設計煤種的情況下，應考慮采取混煤措施，以提高機組運行的安全性和經濟性?；烀夯蚺涿汗ぷ骺商岣吡淤|煤的利用率，降低燃料成本，減少排放，解決因煤質問題引起的鍋爐受熱面結渣、積灰、腐蝕、磨損等問題。

3.2在運行優化調整方面的措施

3.2.1 ?在鍋爐低負荷時，運行控制鍋爐左右側煙溫偏差≤80℃的情況下，盡量關小至直關閉高位燃燼風的辦法，來調整燃燒。但在高負荷（600MW）時，關閉I、J、K三層高位燃燼風開度<50%時，會造成A、B兩側末級再熱器入口煙溫偏差>100℃，A、B兩側再熱汽溫汽溫偏差大（A側低至515℃，B側高至550℃）、末級再熱器壁溫高至620℃。

3.2.2 在機組負荷變化時，要及時對處于手動狀態的二次風擋板進行調節，在負荷大于300MW時，保持大風箱差壓在1.0kPa左右（具體在0.8～1.0kPa之間）。

3.2.3 機組運行的磨煤機周界風擋板開度依據負荷、大風箱差壓進行調節，停運的磨煤機周界風擋板開度保持在5%。

3.2.4 ?鍋爐運行過程中保持下層AB、BA層輔助風擋板開度在100%。

3.2.5 ?加強鍋爐各受熱面吹灰，控制各受熱面金屬壁溫在正常范圍內，防止超溫爆管。

3.2.6 ?在鍋爐運行中結合再熱汽溫度及時調整燃燒器擺角，但燃燒器擺角擺動時，要注意控制末級再熱器金屬壁溫不超過627℃。

3.2.7 ?磨煤機運行過程中通過磨煤機旁路風調整試驗，關小旁路風擋板開度在30%，能明顯改善燃燒效果，可減少渣量。但由于一次粉管風速不能保證在18m/s，有堵塞一次粉管的跡象，所以不能繼續關小旁路風擋板，只能保持在50%左右。

3.2.8 ?根據磨煤機運行情況合理停運磨煤機并及時聯系檢修人員進行磨煤機分離器的清理，每7～10天聯系檢修人員進行磨煤機分離器清理。

3.2.9 ?磨煤機運行時保持磨煤機合適的料位，盡量維持磨煤機差壓料位在800Pa，磨煤機料位不能超過1000Pa，防止磨煤機滿煤。

3.2.10 定期對運行磨煤機加裝鋼球，當運行磨煤機電流降至110A時，應及時聯系檢修人員進行加裝鋼球，以保持運行磨煤機電流在112～116A之間。

3.3定期對磨煤機系統及鍋爐本體進行檢查，想盡辦法減少系統漏風。changqidi

針對鍋爐漏風的問題，在實際操作過程中，主要是通過適當降低爐膛負壓的形式來達到減少鍋爐漏風的效果，但是前提條件是爐膛負壓不冒正。此外，工作人員還需要定期對撈渣機以及爐底進行檢查，確保其水封的嚴密性。而針對磨煤機系統漏風的問題，我們能夠通過風門的間隙調整、漏點修復等技術手段將磨煤機制粉系統的漏風點處理。

4、結論

通過對某電廠兩臺600MW鍋爐燃燒存在的問題的分析與思考，我們可以看到：在600MW 亞臨界鍋爐的運行過程中，最大的操作難題莫過于制粉系統的燃燒控制。采取了相應的燃燒調整措施，已初步使鍋爐設備達到安全、經濟、穩定運行，但根本的問題還有待于下一步利用大修機會，進行技術改造來真正解決。

參考文獻

[1]李政林. 220t/h鍋爐燃燒調整試驗分析及優化運行[D].東南大學，2005。

[2]孟桂祥，王偉，馬化杰，薛朝囡，種道彤，袁方. 某330MW鍋爐燃燒調整實驗及優化運行分析[J]. 電站系統工程，2014，06。

[3]衡麗君，張永福，韋紅旗. 220t/h鍋爐燃燒調整試驗分析及優化運行[J]. 華北電力技術，2003，07。

[4]王鵬. 多燃料燃氣鍋爐燃燒調整與運行優化[D].長沙理工大學，2015。

[5]李永華，劉長良，陶哲.火電廠鍋爐系統及優化運行[M].北京：中國電力出版社，2011.

[6]黃新元.電站爐運行與燃燒調整[M].北京：中國電力出版社，2007

[7]馮智字.1 000 MW超超臨界機組鍋爐燃燒器燒損原因分析及防治[J].發電設備，2013，27（2）：109—112

作者簡介：魯學斌（1980-），男，本科，工程師，主要從事火電廠集控運行方面的工作。

（作者單位：國神集團山西河曲發電有限公司）