660MW前后墻對沖燃燒鍋爐結(jié)焦原因分析與治理

陳飛

（大唐淮北發(fā)電廠，安徽 淮北 235000）

660MW前后墻對沖燃燒鍋爐結(jié)焦原因分析與治理

陳飛

（大唐淮北發(fā)電廠，安徽 淮北 235000）

針對某廠兩臺采用前后墻對沖燃燒方式鍋爐機組臨檢后出現(xiàn)的結(jié)焦嚴(yán)重問題，對結(jié)焦的原因進行分析并采取了嚴(yán)格管控入爐煤質(zhì)、調(diào)整運行參數(shù)及燃燒方式等措施，結(jié)焦現(xiàn)象明顯好轉(zhuǎn)。

前后墻對沖燃燒鍋爐；結(jié)焦；煤質(zhì)；煤粉細(xì)度；空氣動力場

0 引言

鍋爐結(jié)焦問題不僅嚴(yán)重影響機組日常運行的安全性，還大大降低了電廠的經(jīng)濟性。大型燃煤機組特別是新投產(chǎn)的機組，由于調(diào)試本身的原因加上運行人員經(jīng)驗上的欠缺，鍋爐結(jié)焦現(xiàn)象尤為突出。由于各電廠燃用煤種、建設(shè)爐型不同，結(jié)焦原因也不盡相同。某廠兩臺新建機組臨檢后出現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)焦問題，在對鍋爐結(jié)焦問題進行細(xì)致的分析后，采取有針對性的調(diào)整手段，目前已有效控制結(jié)焦問題。

1 設(shè)備概況

該廠＃1鍋爐為東方鍋爐（集團）股份有限公司制造的一次中間再熱、變壓運行、帶內(nèi)置式汽水分離器啟動系統(tǒng)、固態(tài)排渣、單爐膛平衡通風(fēng)、Π型布置、全鋼構(gòu)架懸吊結(jié)構(gòu)、露天布置的超臨界本生直流鍋爐。爐膛為單爐膛，寬19.419m，深15.457m。鍋爐頂棚管中心線標(biāo)高約68m，爐膛截面積為300.2 m2，爐膛體積為18181m3。設(shè)計煤種為貧煤與煙煤的混煤，制粉系統(tǒng)為中速磨煤機直吹系統(tǒng)，配置6臺HP1003型中速磨煤機，燃燒設(shè)計煤種時，鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量（BMCR）工況下5臺運行，1臺備用。燃燒方式為前后墻對沖燃燒，采用24只HT-NR3型旋流煤粉燃燒器，前后墻各12只，分3層對稱布置，爐頂層配置燃盡風(fēng)。該燃燒器配備雙層調(diào)風(fēng)機構(gòu)，當(dāng)煤質(zhì)發(fā)生較大變化時要及時作出調(diào)整，以獲得穩(wěn)定的燃燒工況。

2 結(jié)焦現(xiàn)象綜述

據(jù)統(tǒng)計，＃1機組在2013年12月和2014年6月發(fā)生過2次長時間較為嚴(yán)重的結(jié)焦，采取一系列運行調(diào)整措施后結(jié)焦現(xiàn)象明顯減輕。從處理時爐內(nèi)的結(jié)焦情況來看，焦塊呈塊狀高溫熔融狀并不時伴有大焦塊掉落，部分冷卻后的焦塊有明顯的管排痕跡，斷面分層清楚，爐內(nèi)結(jié)焦傾向嚴(yán)重。處理出的焦塊外表呈磚紅色且質(zhì)地較硬，應(yīng)該是煤粉中鐵離子被高溫還原所致，間接地表明爐膛部分區(qū)域火焰溫度高且集中缺氧。根據(jù)除焦人員的反映和后期調(diào)整情況來看，焦塊質(zhì)地較硬主要是煤粉過細(xì)導(dǎo)致的。掉焦時爐膛負(fù)壓波動幅度不大，可見結(jié)焦的位置不高，主要集中在中下層燃燒器之間的高溫區(qū)域。

3 結(jié)焦原因分析

（1）分析整個調(diào)整過程可知，鍋爐結(jié)焦的主要原因是入爐煤質(zhì)失控。因煤場場地的限制，無法有效控制入爐煤，使入爐煤與設(shè)計煤種相差較大，加上該鍋爐為瘦高型，運行中所采取的措施只能減緩結(jié)焦的程度而不能從根本上防止結(jié)焦。

（2）煤粉過細(xì)是發(fā)生結(jié)焦的重要原因。煤粉過細(xì)，則爐膛燃燒器區(qū)域的熱負(fù)荷集中，燃燒中心溫度高，易發(fā)生結(jié)焦。機組檢修前，因磨煤機熱風(fēng)關(guān)斷門內(nèi)漏嚴(yán)重，磨煤機磨輥和磨盤運行一段時間磨損后間隙過大，運行中無法對間隙進行重新調(diào)整，造成煤粉細(xì)度過大，燃燒器區(qū)域的爐膛溫度較低，不容易結(jié)焦。機組檢修期間對各磨煤機的磨輥間隙進行了調(diào)整，因煤粉取樣器所取的煤粉樣品沒有代表性，所化驗的煤粉細(xì)度較大，導(dǎo)致運行人員出現(xiàn)誤判斷，磨煤機動態(tài)分離器仍保持檢修前的轉(zhuǎn)速，實際煤粉細(xì)度較小。

（3）為了控制爐膛出口氮氧化物指標(biāo)，運行中氧量控制在設(shè)計范圍的低限值，且兩側(cè)氧量偏差約1%。爐內(nèi)空氣量不足，容易產(chǎn)生一氧化碳，使灰熔點降低，引起爐膛內(nèi)結(jié)渣，特別燃用高揮發(fā)分的煤時，更容易出現(xiàn)這種現(xiàn)象。燃料與空氣混合不充分，即使供應(yīng)足夠的空氣，也會造成有些區(qū)域空氣多些，另一些區(qū)域空氣少些，空氣少的區(qū)域就會出現(xiàn)還原性氣體，使灰熔點降低，造成局部結(jié)渣。

（4）鍋爐內(nèi)空氣動力場不正常。調(diào)試過程中爐內(nèi)空氣動力場試驗時間較短，在側(cè)煤倉布置方式下，各磨煤機的4個出口一次風(fēng)速未調(diào)平，爐內(nèi)空氣動力工況失常，引起火焰偏斜或煤粉氣流貼壁?；鹧嫫?，使最高溫的火焰層移至爐壁處，導(dǎo)致水冷壁產(chǎn)生嚴(yán)重結(jié)渣。

4 處理措施

4.1 嚴(yán)格管控入爐煤質(zhì)

現(xiàn)場來煤復(fù)雜，且沒有合理的混煤設(shè)備，以往簡單分時、分倉上煤的混燒方式造成入爐煤質(zhì)多變、不可控。底層F，C倉長期燃用高揮發(fā)分的等離子煤，造成爐膛底部區(qū)域燃燒劇烈，高溫區(qū)域集中；中上層煤倉則上灰分、硫分大的煤種，在燃盡風(fēng)和底層燃燒器中間形成一個高溫燃燒區(qū)域，極易形成結(jié)焦。由此看來，這種粗放的上煤方式不能滿足機組長期經(jīng)濟運行的需要。應(yīng)根據(jù)入廠煤質(zhì)的揮發(fā)分、發(fā)熱量、灰分，綜合考慮燃燒的安全性、經(jīng)濟性以及環(huán)保達標(biāo)排放要求制訂入爐煤摻配方案。嚴(yán)禁未經(jīng)化驗的煤種入爐；上煤時灰熔點低的煤種和灰熔點高的煤種同時混合取入，高揮發(fā)分的煤種中適量摻配高灰熔點的煤種，避免某臺或某幾臺磨煤機長期燃用揮發(fā)分高的煤種而造成局部區(qū)域結(jié)焦。

4.2 煤粉細(xì)度的調(diào)整

聯(lián)系動態(tài)分離器廠家，做好分離器調(diào)整工作，保證煤粉細(xì)度和均勻性合格。參照飛灰含碳量在線檢測結(jié)果和爐渣日化驗報告確定運行中分離器的轉(zhuǎn)速。將各臺磨煤機的動態(tài)分離器電機頻率由原來統(tǒng)一的30Hz，降至A和D為27Hz，B和E為25Hz，C和F為23Hz，使煤粉細(xì)度R90接近設(shè)計值13%，減少因煤粉過細(xì)造成局部熱負(fù)荷偏高而結(jié)焦的可能?？紤]到磨煤機運行一段時間后磨輥間隙將會變化，應(yīng)根據(jù)煤質(zhì)、煤粉細(xì)度、飛灰含碳量、灰渣含碳量等參數(shù)建立動態(tài)分離器動態(tài)跟蹤調(diào)整機制。

4.3 風(fēng)量及旋流強度的調(diào)整

風(fēng)量調(diào)整一方面要根據(jù)爐膛出口氧量適當(dāng)提高總風(fēng)量，增加燃燒器區(qū)域的氧量，降低燃燒區(qū)的還原性氣氛；另一方面，犧牲部分NOx效益，對運行中的二次風(fēng)門擋板開度進行調(diào)整：75%額定負(fù)荷以上時，最下層由60%調(diào)整至80%，中間層由50%調(diào)整至65%，上層視對應(yīng)磨煤機組運行情況保持30% ～45%的開度，燃盡風(fēng)視再熱蒸汽溫度盡量保持全開；另一方面，要嚴(yán)格控制一次風(fēng)速，將結(jié)焦前的平均風(fēng)速28m／s降至24～26m／s（設(shè)計值為20～24m／s），既可避免磨煤機堵塞，還能減少對爐墻的貼壁沖刷。旋流強度的調(diào)整重點是將燃燒器外二次風(fēng)旋流強度降低，增加整個風(fēng)粉的射流剛性，進一步減少煤粉貼壁的可能。根據(jù)爐膛測溫情況對各燃燒器的內(nèi)、外風(fēng)門進行了重新調(diào)整：將C，F(xiàn)層的外二次風(fēng)門開大，內(nèi)二次風(fēng)關(guān)小，以增加內(nèi)二次風(fēng)的射流剛性，減輕火焰偏斜。＃1鍋爐燃燒器調(diào)整前、后調(diào)節(jié)裝置參數(shù)見表1，調(diào)整前平均每2 h就會發(fā)現(xiàn)落焦，調(diào)整后平均落焦時間為7 h，且少有大焦塊落下。下一步將積極聯(lián)系安徽省電力科學(xué)研究院，在運行中做各臺

表1＃1鍋爐燃燒器調(diào)整前、后調(diào)節(jié)裝置參數(shù)

磨煤機出口4個煤粉管的風(fēng)速調(diào)平試驗。制訂待機進行空氣動力場調(diào)整試驗的計劃，特別對C，F(xiàn)層的＃1，＃4噴燃器掃邊情況進行控制。

4.4 燃燒方式調(diào)整

鍋爐設(shè)計為前后墻3層對沖燃燒，所以在實際運行中應(yīng)盡量采用對稱方式投入磨煤機組，特別要防止某個磨煤機檢修時間過長造成單側(cè)燃料投入過多而增大局部結(jié)焦的可能；其次，對上下層燃燒器的出力進行了調(diào)整，分散各燃燒器的出力，避免單個燃燒器噴口出力過大、爐膛溫度過于集中；最有可能結(jié)焦的F，C層（最下層）兩側(cè)燃燒器輪流切換運行。

5 結(jié)論

經(jīng)過上述一系列調(diào)整后，＃1鍋爐結(jié)焦現(xiàn)象明顯好轉(zhuǎn)。結(jié)焦問題的妥善處理保證了機組迎峰度夏順

5 結(jié)束語

本文搭建了一個用于光伏逆變側(cè)低電壓穿越測試的電網(wǎng)模擬器，具有很高的靈活性，同時由于能量可以實現(xiàn)回饋，在滿功率性能測試時，僅需要很小的能量消耗，對于大功率光伏逆變器的測試，節(jié)能效果明顯。

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（本文責(zé)編：白銀雷）

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（本文責(zé)編：劉芳）

作者簡介：

陳飛（1989—），男，江蘇徐州人，助理工程師，從事火電廠集控運行工作（E-mail：chenfeihd＠163.com）。

TK 229.6

：B

：1674-1951（2015）04-0062-02

孫功偉（1982—），男，山東濰坊人，工程師，工學(xué)碩士，從事電力系統(tǒng)及其自動化應(yīng)用方面的研究工作（E-mail：yzfya＠qq.com）。利進行，下一步將進一步探索減少結(jié)焦及燃燒損失的煤粉細(xì)度控制最佳點。

2014-09-03；

2014-12-07