600 MW機組鍋爐運行氧量偏差大原因分析及解決措施

李彥龍,潘 晶，王文生,黃友超,劉 彬

(1.華電電力科學研究院，遼寧 沈陽 110180；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006；3.華電白音華金山發(fā)電有限公司，內(nèi)蒙古 錫林郭勒 026200)

1 設備概況

某電廠2×600 MW機組鍋爐為北京巴布科克-威爾科克斯有限公司制造的亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、平衡通風、前后墻對沖燃燒、尾部雙煙道結構、自然循環(huán)煤粉鍋爐。燃燒系統(tǒng)采用中速磨煤機冷一次風機正壓直吹式制粉系統(tǒng)，每臺爐配7臺MPS225HP-II型磨煤機。鍋爐配備B&W公司研制的DRB-XCL型雙調(diào)風旋流燃燒器，前、后墻對沖布置在各自的分隔倉大風箱中，前墻布置4層，后墻布置3層，每層各布置6臺，共42臺燃燒器，其中21臺燃燒器的二次風順時針方向旋轉，另21臺燃燒器逆時針方向旋轉。DRB-XCL型燃燒器上配有雙層強化著火的調(diào)風機構，從大風箱來的二次風分兩股進入內(nèi)層和外層調(diào)風器，內(nèi)、外層二次風具有相同的旋轉方向。內(nèi)二次風軸向葉片的最大開度為60°，最小開度為20°，外調(diào)風葉片的最大開度為80°，最小開度為40°，燃燒器調(diào)風盤控制單個燃燒器進風量大小。旋流燃燒器如圖1所示，同層燃燒器旋流方向(以A層為例)如圖2所示，鍋爐主要參數(shù)如表1所示。

圖1 旋流燃燒器結構示意圖

圖2 同層燃燒器旋流方向示意圖(以A層為例)

表1 鍋爐主要設計參數(shù)

2 氧量偏差分析

該鍋爐在實際運行過程中，發(fā)現(xiàn)隨著負荷逐漸升高，尾部煙道兩側氧量偏差逐漸增大，A側偏高，B側偏低，且運行氧量偏低的一側CO含量偏高，影響機組安全經(jīng)濟運行。各負荷下尾部煙道兩側氧量、CO含量沿截面分布曲線如圖3、圖4所示。

圖3 各負荷下尾部煙道兩側運行氧量分布測試結果

圖4 各負荷下尾部煙道兩側CO含量分布測試結果

由圖3、圖4可知，機組鍋爐在75%負荷以上時，運行氧量由A側至B側逐漸降低，兩側平均偏差在1.5%。鍋爐投運燃燒器均勻配風方式，各燃燒器調(diào)風盤刻度均在120 mm，內(nèi)、外二次風葉片角度分別為35°、45°。造成前后墻對沖鍋爐尾部煙道兩側運行氧量偏差大的主要原因如下[1]。

a. 由于中速磨煤機出口6根粉管可調(diào)縮孔元件磨損，造成不同粉管流動阻力偏差增大或某一側燃燒器的粉管發(fā)生堵塞導致同層燃燒器出力不一致，在兩側爐膛配風均勻的情況下，燃燒器出力大的一側風煤比小，氧量偏低。

b. 燃煤煤質(zhì)變差，導致制粉系統(tǒng)分離器堵塞，造成磨煤機出口6根粉管出粉不均勻。

c. 鍋爐兩側配風偏差大，燃燒器兩側二次風調(diào)節(jié)擋板及調(diào)風盤開度顯示一致，可能導致同層燃燒器二次風量不均衡，在兩側燃料量相同的情況下，二次風大的一側燃燒充分，燃燒不充分的一側氧量就會偏高。

d. 水平煙道、尾部煙道積灰，結渣程度、煙氣擋板開度不同以及受熱面自身結構、安裝偏差都會使爐膛左右兩側煙氣流動時遇到阻力產(chǎn)生偏差，從而使尾部煙道左右兩側負壓出現(xiàn)偏差，使煙道兩側漏風量發(fā)生變化，造成爐膛兩側氧量出現(xiàn)偏差。

e. 尾部煙道在正常工況下處于負壓狀態(tài)，兩側尾部煙道由于自身嚴密性和負壓不同，會產(chǎn)生不同程度的漏風，漏風量大的一側氧量將會偏高。

3 解決措施

3.1 一次風速測試及調(diào)平

中速磨煤機出口設計6根送粉管道，各粉管阻力偏差易造成各粉管一次風速偏差較大，進而影響兩側運行氧量不平衡。由表2可知，7臺磨煤機粉管調(diào)整前一次風速最大偏差范圍為-62.9%～21.4%。

通過對單臺磨煤機可調(diào)鎖孔的調(diào)整，各臺磨粉管一次風速偏差控制在±5%，從而消除了因一次風速偏差造成鍋爐兩側燃燒偏差問題[2-3]。

表2 磨煤機一次風速調(diào)整前、后偏差情況%

3.2 磨煤機粉管粉量分配測試

在風速調(diào)平后，通過對各磨煤機粉管煤粉等速取樣，發(fā)現(xiàn)A磨煤粉分配偏差在-38.4%～43.8%，B磨煤粉分配偏差在-54.7%～59.9%，C磨煤粉分配偏差在-36.5%～32%，D磨煤粉分配偏差在-34.6%～69.9%，E磨煤粉分配偏差在-32.2%～43.6%，F(xiàn)磨煤粉分配偏差在-27%～37.2%，G磨煤粉分配偏差在-34.9%～40.7%。各磨煤粉分配均有不同程度的偏差，且沒有一定的規(guī)律性，煤粉分配偏差易造成同層燃燒器過氧燃燒或欠氧燃燒，產(chǎn)生還原性氣氛，導致水冷壁高溫腐蝕，局部發(fā)生結焦[4-5]。

磨煤機粉管煤粉分配偏差較大，主要受磨煤機分離器分配特性及粉管阻力影響。在各粉管一次風速調(diào)平的前提下，基本消除了粉管阻力偏差影響，造成各粉管煤粉量偏差的主要原因是磨煤機出口分離器磨損、堵塞、變形等，電廠應加強對磨煤機出口分離器的日常檢修和維護工作。

3.3 燃燒器配風調(diào)整

在各層粉管一次風速調(diào)平的基礎上，根據(jù)鍋爐運行氧量偏差特點，結合現(xiàn)場配風實際情況，對燃燒器調(diào)風盤開度進行調(diào)整，保持A側燃燒器調(diào)風盤開度不變，開大B側各層燃燒器調(diào)風盤，從而使低氧量側二次風量增加，以改善該側氧量偏低問題。燃燒器調(diào)風盤開度調(diào)整前、后參數(shù)如表3所示，調(diào)整后鍋爐各負荷下尾部煙道兩側氧量、CO含量沿截面分布曲線如圖5、圖6所示。

通過對低氧量側各層燃燒器調(diào)風盤的調(diào)整，鍋爐兩側運行氧量及CO含量均相對均勻，無明顯偏差，鍋爐氧量偏差得到有效調(diào)節(jié)，確保了機組安全經(jīng)濟運行。

表3 各層燃燒器調(diào)風盤開度調(diào)整前、后參數(shù) mm

圖5 調(diào)整后各負荷下尾部煙道兩側運行氧量分布測試結果

圖6 調(diào)整后各負荷下尾部煙道兩側CO含量分布測試結果

4 結束語

通過對制粉系統(tǒng)、燃燒器配風等調(diào)整，從鍋爐目前運行情況看，取得較為明顯的效果，鍋爐在各負荷下兩側運行氧量基本無偏差。同時，為徹底解決運行氧量偏差問題，應在檢修期間開展冷態(tài)動力場試驗，確保各層燃燒器均勻配風，并對各磨煤機分離器擋板進行檢修，提高煤粉分配的均勻性，從而確保機組安全穩(wěn)定運行。