一、二次風(fēng)對(duì)四角切圓鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響

（酒鋼集團(tuán)能源中心，甘肅嘉峪關(guān) 735100）

1 概述

某電廠300 MW 機(jī)組鍋爐2008 年投產(chǎn)，2012 年完成了脫硝及低氮燃燒器改造，2017 年完成了脫硫超低排放改造。自2017 年開(kāi)始逐漸出現(xiàn)水冷壁高溫腐蝕減薄、鍋爐結(jié)焦嚴(yán)重、煙溫偏差大、再熱汽超溫等問(wèn)題。判斷劣質(zhì)煤種大比例摻燒及檢修、試驗(yàn)不到位是造成以上問(wèn)題的主要原因，通過(guò)在運(yùn)行中調(diào)整鍋爐一、二次風(fēng)，檢修時(shí)對(duì)燃燒器重點(diǎn)進(jìn)行修復(fù)，上述問(wèn)題得到控制。

2 現(xiàn)狀介紹

2018 年8 月份，對(duì)新3#機(jī)組進(jìn)行脫硫超低排改造性大修，鍋爐本體部分未改造，啟動(dòng)前做了空氣動(dòng)力廠試驗(yàn)，啟動(dòng)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)爐膛出口煙溫偏差較大，最大時(shí)為150 ℃，并網(wǎng)后基本都在100 ℃左右，單側(cè)再熱器減溫水門(mén)全開(kāi)且超溫，管壁溫度5 個(gè)點(diǎn)易超溫。燃燒器擺角向下擺動(dòng)效果不明顯。

如圖1 可以明顯看出鍋爐燃燒偏斜，B 側(cè)發(fā)生燃料再燃情況，導(dǎo)致兩側(cè)煙溫偏差大，僅B側(cè)管屏向火側(cè)表面有沾污情況；照片拍攝地點(diǎn)為屏再區(qū)域觀火孔，由于再熱器系統(tǒng)在屏再出口左右交叉到末再入口，所以導(dǎo)致A 側(cè)再熱蒸汽溫度偏高，減溫水全開(kāi)，管壁易超溫。

圖1 水平煙道煙氣圖

還有其他問(wèn)題，比如：爐頂大包漏風(fēng)，吹再熱器區(qū)域吹灰器時(shí)，溫度漲幅較大；屏式過(guò)熱器結(jié)焦嚴(yán)重，導(dǎo)致屏再、末再對(duì)流換熱量升高等。

3 原因分析

3.1 火焰切圓實(shí)踐分析

當(dāng)3#角由于燃燒器的原因或者氣流較其它角偏弱時(shí)，噴射角度要靠爐后方向，同時(shí)被4#角旋轉(zhuǎn)氣流吹向后墻，或者離后墻更近；進(jìn)而影響2#角偏轉(zhuǎn)較小，2#角對(duì)1#角氣流的推力點(diǎn)向火焰中心后推，使1#角后段的偏轉(zhuǎn)加大，又因?yàn)?#角氣流偏大，使4#角后段火焰偏轉(zhuǎn)增大，火焰靠B 側(cè)墻靠近。如此循環(huán)就形成后墻長(zhǎng)期被沖擊。

腐蝕情況論證：2#＞3#＞4#＞1#

風(fēng)粉氣流：1#＞4#＞2#＞3#

某電廠鍋爐水冷壁受熱面發(fā)生高溫腐蝕，腐蝕最嚴(yán)重的是爐后墻，前墻輕微，實(shí)際情況與上述分析相符。

3.2 磨煤機(jī)運(yùn)行方式及粉管風(fēng)速的影響

針對(duì)一次風(fēng)管風(fēng)速不均問(wèn)題，在磨煤機(jī)定檢時(shí)對(duì)爐內(nèi)煙氣，燃燒情況，爐膛出口煙溫等進(jìn)行觀察分析得出表1數(shù)據(jù)。

表1 磨煤機(jī)切換運(yùn)行煙溫差異

A、C 磨煤機(jī)粉管風(fēng)速有偏差，且C 磨煤機(jī)粉管偏差較為嚴(yán)重，直接影響爐內(nèi)煙氣平衡和兩側(cè)受熱面換熱。

圖2為點(diǎn)火期間A 磨煤機(jī)投粉后3#角噴燃器著火情況，火焰發(fā)散，剛性不足，隨爐內(nèi)氣流晃動(dòng)，并且靠后墻偏斜；由于全套制粉系統(tǒng)是爐前布置，A磨煤機(jī)出口至3#角距離最遠(yuǎn)，沿程阻力最高，導(dǎo)致一次風(fēng)速偏低所致(拍攝地點(diǎn)在2#角處）。由于某電廠大修后空氣動(dòng)力廠試驗(yàn)，自行組織完成，且一次風(fēng)速測(cè)量位置在分離器出口水平段，未考慮到沿程阻力損失。

圖2 A3煤粉燃燒器運(yùn)行圖

圖3為4#角噴燃器著火情況，著火穩(wěn)定，角度朝爐膛中心放射，一次風(fēng)剛性良好，外觀上像在“切圓”；其他角著火情況均接近4#角，故未進(jìn)行說(shuō)明（拍攝地點(diǎn)在1#角處）。

圖3 A4煤粉燃燒器運(yùn)行圖

3.3 燃燒器型式的影響

低氮燃燒器屬于“粉包風(fēng)”式燃燒方式，一次風(fēng)射流角度大于二次風(fēng)，違背燃燒原理（風(fēng)包粉），主燃燒區(qū)域缺氧燃燒，燃盡風(fēng)影響燃燒加強(qiáng)，抬高火焰高度，煙溫升高。粉包風(fēng)燃燒方式還極易使火焰刷墻，煤粉燃燒尾焰發(fā)散，不能隨煙氣旋轉(zhuǎn)同時(shí)上升，造成水冷壁結(jié)渣，煤粉未燃盡，火焰直徑增大，還原性氣氛升高，水冷壁易發(fā)生高溫腐蝕。另外，燃燒器及噴口燒損，磨損，變形也導(dǎo)致煤粉層燃燒射流角度及水平面高度發(fā)生差異，導(dǎo)致切圓隨動(dòng)性減弱，旋轉(zhuǎn)殘余量升高，火焰分布不均勻，局部過(guò)熱等差異。

高位燃盡風(fēng)將對(duì)爐內(nèi)火焰中心位置及爐膛出口煙溫偏差帶來(lái)影響,通過(guò)將燃盡風(fēng)噴口設(shè)計(jì)成上下左右擺動(dòng)燃燒器,可以實(shí)現(xiàn)爐膛出口溫度及煙溫偏差同步調(diào)整,還可強(qiáng)化飛灰可燃物燃盡，理論分析得出，可以在高效、穩(wěn)燃、防渣防腐的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)低NOx排放。但經(jīng)過(guò)調(diào)整，數(shù)據(jù)采集，試驗(yàn)證明效果不明顯，煙溫偏差、飛灰可燃物含量偏高，水冷壁結(jié)渣和高溫腐蝕等問(wèn)題依然存在。

3.4 二次風(fēng)運(yùn)行方式的影響

新3#機(jī)組自2012年脫硝低氮燃燒器改造后，滿負(fù)荷情況下，高位四層SOFA 風(fēng)門(mén)全開(kāi)，正常運(yùn)行時(shí)二次風(fēng)箱壓力400 Pa 左右，低負(fù)荷時(shí)不足200 Pa，此期間脫硝入口氮氧化物含量100～200 mg/m3，直到2017 年發(fā)現(xiàn)水冷壁管高溫腐蝕，經(jīng)過(guò)分析，2018年初將高位SOFA 風(fēng)門(mén)兩組關(guān)至10%，另外兩組100%全開(kāi)，二次風(fēng)箱壓力提高至500 Pa 以上，最高時(shí)達(dá)700 Pa。主要目的：①提高二次風(fēng)壓，增加主燃燒區(qū)域所需風(fēng)量，氧量，提高二次風(fēng)剛性，降低還原性氣氛；②一定程度縮小火焰切圓，緩解火焰偏轉(zhuǎn)貼墻，煤粉沖刷水冷壁，降低煤粉沾污水冷壁反應(yīng)出原始腐蝕氣體；③提高煤粉燃燒率，使“風(fēng)包粉”更充分。

根據(jù)脫硝入口氮氧化物（150～250 mg/m3）調(diào)整SOFA風(fēng)開(kāi)度，2018年至2019年高溫腐蝕還在發(fā)生，根據(jù)防磨防爆檢查記錄對(duì)比發(fā)現(xiàn)，腐蝕速率有下降。調(diào)整后飛灰大渣可燃物含量逐年降低，見(jiàn)表2。

表2 近3年飛灰大渣可燃物數(shù)據(jù)對(duì)比表 %

通過(guò)每次重點(diǎn)對(duì)燃燒器的檢修及風(fēng)箱壓力的升高，使得煤粉燃燒更充分、更穩(wěn)定，鍋爐效率達(dá)到提升，并且著火提前，火焰中心高度降低，爐溫降低，結(jié)焦減緩，加強(qiáng)氣流擾動(dòng)，促進(jìn)高溫?zé)煔饣亓鳎瑹煔夥植季鶆颍瑺t膛熱負(fù)荷均勻，鍋爐安全性提升。主燃燒器區(qū)域氧量提高后，影響還原性氣氛生成量降低，高溫腐蝕也一定程度得到減緩。

4 解決對(duì)策

（1）檢查處理燃燒器缺陷，對(duì)可能發(fā)生噴射角改變的缺陷進(jìn)行處理，對(duì)燃燒器安裝角度進(jìn)行測(cè)量，更換磨損，變形的燃燒器噴口。

（2）調(diào)平一、二次風(fēng)風(fēng)速，檢查粉管縮孔磨損情況，并且盡量做到隨時(shí)可調(diào)，盡量在燃燒器入口進(jìn)行測(cè)量。

（3）對(duì)同一層煤粉濃淡燃燒器的水平隔板進(jìn)行檢查，使同一層的煤粉濃度一致或接近，避免風(fēng)粉比例偏差大。

（4）調(diào)整煤粉著火時(shí)間，或者降低煤粉細(xì)度，減輕火焰對(duì)水冷壁的沖刷。

（5）提高主燃燒器區(qū)域風(fēng)量，促進(jìn)煤粉燃燒充分。

5 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)該廠新3#機(jī)組燃燒器的修復(fù)和對(duì)一、二次風(fēng)調(diào)整，一定程度解決了新3#鍋爐燃燒異常的問(wèn)題，保證了機(jī)組安全性和經(jīng)濟(jì)性，也緩解了水冷壁高溫腐蝕的問(wèn)題。