四角切圓燃燒鍋爐燃燒調(diào)整與汽溫調(diào)節(jié)

王鵬程　尹保紅　王繼東

摘要：基于火力發(fā)電廠維持燃燒鍋爐正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要性，以我公司100MW超高壓四角切圓燃燒鍋爐為例，在對(duì)這種鍋爐及主要容量進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，就這種四角切圓燃燒鍋爐在其正常運(yùn)轉(zhuǎn)中通過(guò)燃燒調(diào)整和汽溫調(diào)節(jié)中所出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了著重探討，這對(duì)于今后更好地調(diào)試這種同類型鍋爐、保障這種燃燒鍋爐的正常運(yùn)轉(zhuǎn)都具有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：鍋爐；四角切圓；燃燒調(diào)整；汽溫調(diào)節(jié)

中圖分類號(hào)：TK223 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）07-

1 概述

燃煤鍋爐是火力發(fā)電廠的一個(gè)重要設(shè)備，四角切圓燃燒方式是當(dāng)前我國(guó)火力發(fā)電廠多數(shù)應(yīng)用的燃燒方式。我公司鍋爐是門型布置、封閉裝置及全鋼半懸吊結(jié)構(gòu)的燃煤鍋爐，其鍋爐型號(hào)為WG-410/9.8-10。這種燃煤鍋爐具有平衡通風(fēng)及固態(tài)排渣等特點(diǎn)。與以往燃煤鍋爐比較，這種鍋爐最大的特點(diǎn)就是采用四角切圓燃燒方式，即在爐膛下部四角分三層布置十二只直流式燃燒器，從爐膛下部四角把空氣和煤粉送入，這樣爐膛中的燃燒就呈現(xiàn)為切圓方式。燃燒器沿著鍋爐的高度按照一定方向用一系列英文字母進(jìn)行編號(hào)，各個(gè)字母所在的層分屬煤粉燃燒器和輔助風(fēng)，具體如表1

所示：

為促使所排放的NOx數(shù)量降低下來(lái)及盡可能避免結(jié)渣現(xiàn)象的產(chǎn)生，保障爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)能維持穩(wěn)定燃燒，在實(shí)際使用中要采用不同結(jié)構(gòu)的二次風(fēng)偏轉(zhuǎn)，即需按以下程序操作：第一，以順時(shí)針偏轉(zhuǎn)4.5°和15°來(lái)分別啟轉(zhuǎn)下部二次風(fēng)AA與一次風(fēng)噴嘴；第二，以逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)20°和25°來(lái)分別啟轉(zhuǎn)上部消旋二次風(fēng)AB、CD和BC與一次風(fēng)噴嘴。以下就結(jié)合四角切圓燃燒鍋爐的容量及主要參數(shù)，著重探討一下如何對(duì)這種鍋爐進(jìn)行燃燒調(diào)整與汽溫調(diào)節(jié)。

在四角切圓燃燒鍋爐中，有關(guān)過(guò)熱蒸汽方面的容量及主要參數(shù)，具體如表2所示：

2 對(duì)四角切圓燃燒鍋爐的燃燒調(diào)整進(jìn)行探討

結(jié)合這種四角切圓燃燒鍋爐運(yùn)行過(guò)程中所出現(xiàn)的故障問(wèn)題，需要對(duì)其燃燒進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，這種燃燒調(diào)整主要通過(guò)調(diào)節(jié)兩側(cè)氧量及優(yōu)化制粉系統(tǒng)的運(yùn)行方式這兩方面進(jìn)行調(diào)整。

2.1 調(diào)節(jié)兩側(cè)氧量

這種四角切圓燃燒鍋爐，在其燃燒過(guò)程中非常容易引起殘余旋轉(zhuǎn)的煙氣集中在其爐膛水平煙道及出口之中，致使煙氣側(cè)屏間的受熱面因受熱出現(xiàn)偏差，在其運(yùn)行參數(shù)上就表現(xiàn)為汽溫出現(xiàn)偏差和兩側(cè)氧量出現(xiàn)偏差，若把殘余旋轉(zhuǎn)消除，自然也就把兩側(cè)氧量所出現(xiàn)的偏差消除了。但若因出現(xiàn)不適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，將急劇惡化這種偏差，致使兩側(cè)氧量出現(xiàn)高達(dá)一倍以上的偏差，汽溫出現(xiàn)高達(dá)15℃以上的偏差，這就大大超過(guò)了參數(shù)極限。在鍋爐正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，其上下部的消旋二次風(fēng)及啟轉(zhuǎn)二次風(fēng)都相繼進(jìn)入自動(dòng)方式，結(jié)合給定的函數(shù)關(guān)系來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)每一個(gè)二次風(fēng)門的開(kāi)度；有關(guān)爐膛水平煙道以及出口中的煙氣殘余旋轉(zhuǎn)，若以函數(shù)關(guān)系來(lái)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，這是很難消除干凈的，若要消除偏差，就必須基于自動(dòng)這種方式，為二次風(fēng)門設(shè)偏置來(lái)實(shí)現(xiàn)人工調(diào)節(jié)開(kāi)度。若負(fù)荷<75MW，此時(shí)因具有比較低的風(fēng)壓且具有啟轉(zhuǎn)作用比較弱的下部啟轉(zhuǎn)二次風(fēng)，因而需通過(guò)設(shè)偏置來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)度的增加，而對(duì)其上部消旋風(fēng)來(lái)說(shuō)，卻要以設(shè)偏置來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)度的減小，從而把煙氣的殘余旋轉(zhuǎn)徹底消除掉；反之，若負(fù)荷>75MW，此時(shí)因具有比較高的風(fēng)壓及啟轉(zhuǎn)作用比較強(qiáng)的下部啟轉(zhuǎn)二次風(fēng)，故必須把開(kāi)度減小下來(lái)，而對(duì)其上部消旋二次風(fēng)，卻必須把開(kāi)度增加。此外，對(duì)于鍋爐燃燒器來(lái)說(shuō)，其擺角所在位置的高低，也會(huì)使上部消旋二次風(fēng)與燃燒的切圓二者之間的距離出現(xiàn)遠(yuǎn)近變化，這就帶來(lái)不斷發(fā)生強(qiáng)弱變化的消旋作用，最終使得兩側(cè)氧量出現(xiàn)改變。還有，所投入的煤層不相同，也會(huì)影響到兩側(cè)氧量，若所投入的上下煤層具有消旋作用和啟轉(zhuǎn)作用，則對(duì)于上部消旋風(fēng)與下部啟轉(zhuǎn)風(fēng)的相應(yīng)調(diào)節(jié)就必須結(jié)合具體情況來(lái)實(shí)施。在調(diào)節(jié)兩側(cè)氧量時(shí)，若兩側(cè)氧量出現(xiàn)改變，則其兩側(cè)汽溫將發(fā)生很大改變，因而需著重監(jiān)視氣溫，以確保受熱面積不至于超過(guò)規(guī)定的

數(shù)值。

2.2 優(yōu)化制粉系統(tǒng)的運(yùn)行方式

2.2.1 若鍋爐配備中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)，在低負(fù)荷時(shí)，對(duì)制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式的優(yōu)化，實(shí)施目的是要讓燃燒更加穩(wěn)定；由于制粉系統(tǒng)送入爐膛的三次風(fēng)只有100°左右，會(huì)對(duì)鍋爐的燃燒造成干擾，所以對(duì)于制粉系統(tǒng)的運(yùn)行，低負(fù)荷時(shí)盡可能保證一套制粉系統(tǒng)運(yùn)行，以避免引起燃燒不穩(wěn)定。如果一套制粉系統(tǒng)無(wú)法滿足運(yùn)行需求，必須雙套投入，在啟動(dòng)第二套制粉系統(tǒng)時(shí)，操作要緩慢，盡量減少對(duì)爐膛燃燒的干擾，或者采用低氧量燃燒方式。

2.2.2 若鍋爐配置的是直吹式磨煤機(jī)：第一，對(duì)于制粉系統(tǒng)的運(yùn)行，盡可能維持其煤層以連續(xù)方式運(yùn)行；若連續(xù)運(yùn)行無(wú)法滿足，有關(guān)間隔或者每隔兩層對(duì)于處于低負(fù)荷的磨煤機(jī)而言，下層A、B應(yīng)作為其組合運(yùn)行的主要方式，且對(duì)最上層起到較小的控制作用、對(duì)下兩層起到較大的控制作用，以確保鍋爐能向中心集中進(jìn)行燃燒。第二，在低負(fù)荷運(yùn)行過(guò)程中，有關(guān)風(fēng)煤比要進(jìn)行合理控制，且要以均勻配風(fēng)這一原則來(lái)控制好運(yùn)行磨煤機(jī)輔助風(fēng)門的開(kāi)度；對(duì)于停止運(yùn)行的磨煤機(jī)，要以自動(dòng)方式來(lái)把其輔助風(fēng)關(guān)小到原來(lái)的20%?；谶@種工況，若出現(xiàn)不穩(wěn)定的燃燒，對(duì)運(yùn)行磨輔助風(fēng)擋板的調(diào)整，可通過(guò)手動(dòng)這種方式來(lái)操作，盡量開(kāi)大最上層的二次風(fēng)，若A磨出現(xiàn)停運(yùn)，為把爐膛斷面熱負(fù)荷提高起來(lái)，應(yīng)把最底層輔助風(fēng)門關(guān)小到原來(lái)的一半左右。第三，當(dāng)運(yùn)行處于低負(fù)荷狀態(tài)且必須停磨時(shí)，此時(shí)應(yīng)把最上層進(jìn)行停用，若由于故障需把下層停用時(shí)，則要把上層備用的磨煤機(jī)先啟動(dòng)，其給煤量由準(zhǔn)備停運(yùn)磨煤機(jī)的來(lái)供應(yīng)，僅當(dāng)備用磨煤機(jī)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，方可把磨煤機(jī)、給煤機(jī)進(jìn)行停止

運(yùn)行。

3 對(duì)四角切圓燃燒鍋爐的汽溫調(diào)節(jié)進(jìn)行探討

顯然，要使火力發(fā)電廠能夠安全又經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，則監(jiān)視和調(diào)節(jié)鍋爐汽溫就顯得極其重要，有關(guān)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性及安全性直接受到鍋爐汽溫的影響。溫度過(guò)高的蒸汽，將使受熱面溫度過(guò)高而發(fā)生爆管，此外，溫度過(guò)高的蒸汽，汽輪機(jī)等設(shè)備因高壓將出現(xiàn)額外的熱應(yīng)力而使設(shè)備使用年限縮短下來(lái)；而溫度偏低的蒸汽，將大大降低機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性能，甚至有水沖擊這種情況出現(xiàn)。以下就著重探討一下有關(guān)這方面的內(nèi)容。

3.1 有關(guān)鍋爐汽溫的主要影響因素

主蒸汽壓力的大小會(huì)影響到鍋爐的汽溫，此外，鍋爐的汽溫還會(huì)受到以下這些因素的影響：受熱面沾污程度、爐膛火焰中心位置、給水的溫度、制粉系統(tǒng)的投退等等。

3.2 調(diào)節(jié)處于運(yùn)行當(dāng)中鍋爐汽溫的重要意義及主要措施

3.2.1 重要意義。調(diào)節(jié)運(yùn)行之中的汽溫有著重要意義，這主要表現(xiàn)在：第一，避免出現(xiàn)超溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而使鍋爐發(fā)生爆管，還可避免諸如氣缸、轉(zhuǎn)子等金屬部件出現(xiàn)強(qiáng)度降低而出現(xiàn)變形，最終起到保護(hù)設(shè)備的目的。第二，可避免蒸汽溫度出現(xiàn)過(guò)低，有效保障機(jī)組循環(huán)的熱效率，確保汽輪機(jī)不會(huì)出現(xiàn)水沖洗，另外，正常的蒸汽溫度，還可讓脹差保持穩(wěn)定，從而讓軸向的位移也能比較穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)位移增加。

3.2.2 主要措施。有關(guān)蒸汽比熱容及工質(zhì)焓升分配，這是主蒸汽對(duì)過(guò)熱汽溫進(jìn)行影響的主要方式。因此，基于協(xié)調(diào)控制方式，要加強(qiáng)監(jiān)視汽壓和汽溫的變化，若發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)變化較大的壓力，則應(yīng)提前結(jié)合壓力表的變化，進(jìn)行必要的調(diào)節(jié)，以保證受熱面不產(chǎn)生超溫、汽溫不出現(xiàn)超限。在調(diào)整燃燒過(guò)程中，四角切圓燃燒方式所形成的煙氣，從水平煙道進(jìn)入后，其殘余旋轉(zhuǎn)將普遍存在，結(jié)果汽溫及兩側(cè)煙氣氧量出現(xiàn)偏差，一側(cè)低于額定值，一側(cè)等于或者高于額定值，運(yùn)行中若提高噴燃器擺角，將逐漸增大這種汽溫偏差。針對(duì)這種情況，可通過(guò)對(duì)燃盡風(fēng)、上部消旋二次風(fēng)及下部啟轉(zhuǎn)風(fēng)的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)整，來(lái)把汽溫偏差降低下來(lái)；在把汽溫偏差降低的同時(shí)，其兩側(cè)氧量還要做到同時(shí)兼顧，盡可能在汽溫和氧量二者之間把一個(gè)最佳工況點(diǎn)找出來(lái)。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，電力火電廠運(yùn)行的兩大控制難度就是燃燒調(diào)整和汽溫調(diào)節(jié)，在火力發(fā)電廠運(yùn)行過(guò)程中所出現(xiàn)的故障問(wèn)題絕大多數(shù)也是跟燃燒調(diào)整和汽溫調(diào)節(jié)有著很大關(guān)系，因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，深入探討有關(guān)燃燒鍋爐的燃燒調(diào)整與汽溫調(diào)節(jié)，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)于火力發(fā)電廠運(yùn)行過(guò)程中所出現(xiàn)問(wèn)題的解決、保障鍋爐的安全運(yùn)行都有著重要的意義。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：王鵬程（1979-），男，山西人，供職于山西河坡發(fā)電公司，研究方向：火電廠鍋爐與汽輪機(jī)；尹保紅，男，供職于山西河坡發(fā)電公司，研究方向：火電廠鍋爐與汽輪機(jī)；王繼東，男，供職于山西河坡發(fā)電公司，研究方向：火電廠鍋爐與汽

輪機(jī)。

（責(zé)任編輯：吳 濤）