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.華電白音華金山發電有限公司，內蒙古 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、一次中間再熱、平衡通風、前后墻對沖燃燒、尾部雙煙道結構、自然循環煤粉鍋爐。燃燒系統采用中速磨煤機冷一次風機正壓直吹式制粉系統，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風機構，從大風箱來的二次風分兩股進入內層和外層調風器，內、外層二次風具有相同的旋轉方向。內二次風軸向葉片的最大開度為60°，最小開度為20°，外調風葉片的最大開度為80°，最小開度為40°，燃燒器調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

2 氧量偏差分析

該鍋爐在實際運行過程中，發現隨著負荷逐漸升高，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，各燃燒器調風盤刻度均在120 mm，內、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. 燃煤煤質變差，導致制粉系統分離器堵塞，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節擋板及調風盤開度顯示一致，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生偏差，從而使尾部煙道左右兩側負壓出現偏差，使煙道兩側漏風量發生變化，造成爐膛兩側氧量出現偏差。

e. 尾部煙道在正常工況下處于負壓狀態，兩側尾部煙道由于自身嚴密性和負壓不同，會產生不同程度的漏風，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鎖孔的調整，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 磨煤機一次風速調整前、后偏差情況%

3.2 磨煤機粉管粉量分配測試

在風速調平后，通過對各磨煤機粉管煤粉等速取樣，發現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，產生還原性氣氛，導致水冷壁高溫腐蝕，局部發生結焦[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 燃燒器配風調整

在各層粉管一次風速調平的基礎上，根據鍋爐運行氧量偏差特點，結合現場配風實際情況，對燃燒器調風盤開度進行調整，保持A側燃燒器調風盤開度不變，開大B側各層燃燒器調風盤，從而使低氧量側二次風量增加，以改善該側氧量偏低問題。燃燒器調風盤開度調整前、后參數如表3所示，調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風盤的調整，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節，確保了機組安全經濟運行。

表3 各層燃燒器調風盤開度調整前、后參數 mm

圖5 調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、燃燒器配風等調整，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定運行。