660MW超超臨界π型鍋爐燃燒調整優化試驗研究

張飛

【摘 要】某電廠660MW機組自投產以來，由于#1鍋爐再熱汽溫兩側偏差大，機側再熱汽溫達不到設計值600℃，且#1鍋爐運行中還存在如下問題：總的送風量偏大，省煤器出口氧量偏差較大;磨煤機出力達不到設計值;一次風管風速不均勻，一次風速高;空氣預熱器積灰及低溫腐蝕嚴重，阻力較大;高負荷鍋爐易結焦;鍋爐排煙溫度偏高;高溫再熱器低溫段壁溫易超限;再熱器減溫水量較大;鍋爐轉機電耗率高等一系列影響機組正常運性的安全經濟性的問題。基于此進行專題性的燃燒優化調整試驗研究。

【關鍵詞】燃燒調整、減溫水、氧量;分離器轉速;一次風速;排煙溫度

1 設備概況

某電廠鍋爐為上海鍋爐廠生產的660MW超超臨界參數變壓運行直流爐，四角切向燃燒方式、一次中間再熱、單爐膛平衡通風、固態排渣、露天布置、全鋼構架的π型直流爐。鍋爐燃燒系統按中速磨冷一次風直吹式制粉系統設計。24只直流式燃燒器分6層布置于爐膛下部四角，煤粉和空氣從四角送入，在爐膛中呈切圓方式燃燒。

過熱汽溫通過煤水比調節和三級減溫水來控制。再熱汽溫采用煙氣擋板、燃燒器擺動和過量空氣系數變化調節，兩級再熱器之間連接管道上設置事故噴水。

2 影響燃燒的因素

2.1 燃料的影響

燃煤的發熱量、水分、揮發分、灰分、硫分等變化較大，對燃燒的穩定性和經濟性均將產生直接的影響。煤的發熱量大小是影響燃燒穩定性的重要因素。燃煤發熱量的降低將導致爐內溫度水平降低，這對著火和燃盡都會帶來不利影響。煤種水分對燃燒過程的影響主要表現在水分多的煤引燃著火困難，且會延長燃燒過程，降低燃燒室溫度，增加不完全燃燒及排煙熱損失。灰分較大、硫分高導致空預器積灰較多，煙塵含量超標，空預器低溫腐蝕，二氧化硫超標等。

2.2 煤粉細度的影響

煤粉越細，加熱時溫升越快，揮發分的析出、著火及化學反應速度也就越快，因而越容易著火，燃燒也就越完全。但煤粉過細會增加制粉系統電耗，甚至導致磨煤機出力不足，負荷適應能力下降。煤粉太粗，鍋爐著火推遲、飛灰大渣含碳量增大、引起燃燒不穩等。

3 燃燒調整的內容

3.1 一次風的調整

（1）一次風量的標定。磨入口一次風量過大，使得煤粉管內風速增加，煤粉著火推遲，鍋爐飛灰可燃物含量增加，同時一次風機電耗和鍋爐排煙溫度都會增加，嚴重時造成煤粉著火困難，燃燒不穩定，影響鍋爐的運行安全。磨入口一次風量過小，可能造成粉管內積煤自燃，同時會使煤粉著火提前，燒損燃燒器。為了保證鍋爐燃燒的安全穩定，磨煤機入口一次風量的控制顯得尤為重要。為此對#1鍋爐進行了一次風量標定試驗，經過標定后一次風機電流下降約15A。

（2）一次風速的調整。運行中部分磨煤機出口粉管一次風速高于設計值（27 m/s），一次風率升高會造成一次風粉著火熱增加，著火推遲，火焰中心上移;再熱器減溫水量增大，發電汽耗增大;爐膛出口煙氣溫度升高，高溫受熱面壁溫升高，壽命下降;另外一次風率升高，二次風率降低，會減弱爐內水冷壁面形成“風包粉”氣氛的程度，水冷壁積灰結焦性增大，水冷壁吸熱降低，鍋爐吹灰頻次增加;一次風速增大，噴燃器噴口磨損速度加快，一次風壓偏大，一次風壓與空氣預熱器之間的壓差升高，空氣預熱器的漏風增大。試驗中將#1爐一次風母管壓力進行優化，根據單臺磨最大給煤量控制在7.0～9.5 kPa;通過調節磨煤機出口粉管可調縮孔，將部分磨出口粉管的一次風速從36 m/s左右降到28 m/s左右，一次風管和噴燃器口磨損的速度明顯減輕，受熱面超溫次數減少，詳見表2。

3.2 二次風的調整

鍋爐采用的是復合式空氣分級低氮燃燒器，實際運行中低負荷時脫硝入口NOx濃度較高，再熱汽溫兩側偏差大。所以低負荷采取高溫區欠氧，低溫區富氧的配風方式，減少爐膛中心二次風，增加爐膛頂部二次風，低負荷時脫硝入口NOx濃度明顯減少。

增加底層二次風（偏置風）的開度，大渣可燃物含量明顯降低。

調整鍋爐SOFA風水平擺角，全部置于反切位置，有利于減小再熱汽溫兩側偏差。

3.3 氧量的調整

氧量的大小，直接反應了爐膛內燃燒的好壞。氧量過高，送、引增風機出力增加，電耗較高，同時鍋爐總風量增加造成排煙溫度升高，鍋爐效率降低。氧量過低，鍋爐不完全燃燒損失增加，燃燒不穩，嚴重時可能造成鍋爐滅火。因此運行中氧量的準確性非常重要，需定期對鍋爐的氧量測點進行氧化鋯標定。通過燃燒調整試驗確定不同負荷段對應的最佳氧量，以提高鍋爐運行的經濟性，詳見表3。

3.4 燃燒器擺角的調整

燃燒器的擺角主要是根據再熱汽溫及減溫水量進行調整，由于#1爐運行中再熱汽溫偏低，燃燒器擺角一直往上擺。但是燃燒器擺角控制不能高于70%，擺角長期上擺會引起爐膛火焰中心上移，壁溫較高，再熱器減溫水量增大，尤其汽溫異常變化時，要根據實際情況靈活調整，注意擺動執行機構不能長時間停在同一位置，否則時間一長，噴嘴容易卡死，一般情況每天最少應活動一次。

4 影響鍋爐經濟指標的主要參數

通過目前運行中的鍋爐燃燒調整，提出了影響鍋爐經濟指標的因素如下：

4.1 主、再熱汽溫

主蒸汽溫度每下降10℃，影響煤耗上升約0.99g/kwh;再熱蒸汽溫度每下降10℃，影響煤耗上升約0.9g/kwh。提高主、再熱汽溫，能極大的提高機組運行的經濟性，因此運行中在汽溫、壁溫不超限的前提下，應實時進行燃燒調整，控制主、再熱汽溫在額定參數下運行。

4.2 再熱器減溫水量

再熱器減溫水量每增加1%，影響煤耗上升約0.86g/kwh。降低再熱器的減溫水，能有效的提高機組的安全性和經濟性，所以在再熱器不超溫的情況下，盡量減少再熱器減溫水用量。

4.3 飛灰、大渣可燃物含量

飛灰可燃物含量每增加1%，影響煤耗上升約1.32g/kwh;大渣可燃物含量每增加1%，影響煤耗上升約0.32g/kwh。為控制飛灰、大渣可燃物含量，運行中可采取的措施有：增大燃燒器下層二次風量;低負荷時提高煤粉細度;降低一次風速;降低一次風管冷風量提高磨煤機出口溫度等。

4.4 排煙溫度

鍋爐排煙溫度每上升10℃，影響煤耗上升約1.66g/kwh。但排煙溫度過低又會使空預器發生低溫腐蝕，甚至會影響脫硝裝置的正常運行，因此為了兼顧鍋爐運行的經濟性和安全性，運行中要控制一次風管冷風量;控制火焰中心位置;冬季提高進入爐膛的二次風溫;防止尾部受熱面結灰;加強受熱面吹灰等。

5結語

（1）優化磨煤機一次風壓，即將#1爐一次風母管壓力控制在7～9 .5 kPa，部分磨煤機粉管一次風速從36 m/s降到28 m/s（接近設計值27m/s），一次風管和噴燃器口磨損的速度明顯減輕。調整后，鍋爐各受熱面壁溫偏差減小，超溫次數減少。

（2）標定磨煤機入口風量，一次風機運行電流下降約15A，廠用電率降低。

（3）合理控制二次風，低負荷脫硝入口NOx含量降低，噴氨量減少，再熱汽溫兩側偏差減小。

（4）增加底層二次風（偏置風）的開度，鍋爐大渣可燃物含量降低，提高了鍋爐的效率。

參考文獻：

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[3]趙清剛. 燃煤煙氣脫硫脫硝一體化技術研究進展[J]. 化工管理，2019（1）：83-84.

（作者單位：江蘇國華陳家港發電有限公司）