前后墻對(duì)沖直流鍋爐煙溫偏差優(yōu)化調(diào)整研究

康艷昌+黃天琪

摘 要：針對(duì)某廠(chǎng)600MW前后墻對(duì)沖燃燒燃煤直流鍋爐因煙溫偏差大，造成鍋爐受熱面壁溫壁溫偏差較大甚至受熱面超溫的情況進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，通過(guò)運(yùn)行手段調(diào)整煙溫偏差，對(duì)制粉系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、二次風(fēng)箱配風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，徹底解決鍋爐內(nèi)部的燃燒問(wèn)題，減小煙溫偏差的同時(shí)，優(yōu)化鍋爐燃燒工況，為同類(lèi)型燃煤鍋爐煙溫偏差大的優(yōu)化調(diào)整提供借鑒。

關(guān)鍵詞：直流鍋爐；對(duì)沖燃燒；氧量；制粉系統(tǒng)；燃燒；煙溫偏差

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.041

0 引言

某電廠(chǎng)600MW直流鍋爐為東方鍋爐集團(tuán)有限公司制造的DG1913

/25.4-II3型鍋爐，為超臨界直流爐、前后墻對(duì)沖燃燒、一次中間再熱、單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、露天布置、全鋼構(gòu)架、全懸吊“”型結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)煤種為淮南煤礦煙煤。6套制粉系統(tǒng)采用冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配置6臺(tái)ZGM113G型中速磨煤機(jī)，24只HT-NR3型低NOx旋流燃燒器分三層布置在爐膛前后墻上。在最上層燃燒器上方布置一排燃燼風(fēng)口（OFA），減少NOx的生成。

該廠(chǎng)自投產(chǎn)以來(lái)，鍋爐尾部煙道始終存在約50℃的煙溫偏差，氧量偏差也非常大，在變工況過(guò)程中，過(guò)熱器和再熱器中間區(qū)域頻繁超溫，影響鍋爐受熱面的安全運(yùn)行和鍋爐燃燒效率。煙溫偏差的根本原因在于煙氣殘余旋轉(zhuǎn)的影響，這也是近年來(lái)經(jīng)過(guò)研究總結(jié)得出的公認(rèn)看法[1-3]。雖該廠(chǎng)進(jìn)行制粉系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)和二次風(fēng)箱配風(fēng)優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)，以減少煙氣殘余旋轉(zhuǎn)，降低鍋爐尾部煙道煙溫偏差，解決鍋爐受熱面超溫問(wèn)題。

1 試驗(yàn)內(nèi)容

制粉系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)主要是在以往制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式優(yōu)化的基礎(chǔ)上，測(cè)量調(diào)整磨煤機(jī)出口風(fēng)速，進(jìn)行變煤量、變加載力和變折向擋板開(kāi)度下煤粉細(xì)度的變化，總結(jié)出磨煤機(jī)折向擋板、給煤量、加載力之間的最佳搭配關(guān)系，使磨煤機(jī)在不同工況下都能滿(mǎn)足R90在試驗(yàn)要求范圍內(nèi)，縮短煤粉進(jìn)入爐膛后的燃燒時(shí)間，降低爐膛火焰高度[4-6]。

燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)主要進(jìn)行燃燒器內(nèi)二次風(fēng)、外二次風(fēng)、中心風(fēng)量調(diào)整共3個(gè)小項(xiàng)的試驗(yàn)內(nèi)容，調(diào)整所有燃燒器煤粉濃度均衡和風(fēng)量均衡，減少尾部煙道煙氣流量偏差，最終達(dá)到尾部煙道兩側(cè)煙氣參數(shù)基本一致。

二次風(fēng)箱配風(fēng)優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)主要通過(guò)優(yōu)化二次風(fēng)箱擋板的開(kāi)度，降低爐膛火焰高度和過(guò)熱器區(qū)域的爐膛煙溫，降低各過(guò)熱器受熱面的壁溫。

1.1 制粉系統(tǒng)優(yōu)化試驗(yàn)

1.1.1 磨煤機(jī)出口一次風(fēng)速調(diào)平

通過(guò)測(cè)量每個(gè)煤粉管的動(dòng)壓和靜壓，計(jì)算粉管的出口風(fēng)速，并根據(jù)風(fēng)速偏差調(diào)整縮孔開(kāi)度，保證每臺(tái)磨煤機(jī)四個(gè)煤粉管出口風(fēng)速在20-25m/s。

1.1.2 磨煤機(jī)折向擋板與煤粉細(xì)度試驗(yàn)

為了掌握各臺(tái)磨煤機(jī)分離器折向擋板特性，獲得分離器折向擋板對(duì)煤粉細(xì)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，試驗(yàn)將各臺(tái)磨煤機(jī)出力調(diào)整至鍋爐滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的運(yùn)行出力，磨煤機(jī)出口一次風(fēng)速控制在20-25m/s之間，調(diào)整試驗(yàn)?zāi)ッ簷C(jī)折向擋板至40%、45%、50%共3個(gè)開(kāi)度條件下進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，在機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷磨煤機(jī)給煤量50t/h時(shí)，折向擋板開(kāi)度變化后，磨煤機(jī)分離器調(diào)節(jié)特性線(xiàn)性度良好，能夠有效對(duì)煤粉細(xì)度進(jìn)行調(diào)整，隨著分離器開(kāi)度的逐漸提高，煤粉細(xì)度基本可以達(dá)到R90：15-20的試驗(yàn)要求。通過(guò)磨煤機(jī)折向擋板開(kāi)度的優(yōu)化調(diào)整，六臺(tái)磨煤機(jī)分離器折向擋板均調(diào)整至50%，C磨煤機(jī)開(kāi)大至55%。

1.1.3 磨煤機(jī)出力與細(xì)度的試驗(yàn)

為了掌握各臺(tái)磨煤機(jī)的出力與煤粉細(xì)度的關(guān)系特性，試驗(yàn)在磨煤機(jī)折向擋板開(kāi)度50%的基礎(chǔ)上，保證磨煤機(jī)出口風(fēng)速在20-25m/s之間，調(diào)整磨煤機(jī)出力分別為40t/h、45t/h、50t/h、55t/h共4個(gè)不同出力條件下進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

試驗(yàn)結(jié)果表明，在保證煤種基本穩(wěn)定的情況下，分離器開(kāi)度不變時(shí)，隨著磨煤機(jī)出力的增加，加載力自動(dòng)跟蹤煤量的變化而變化，不同給煤機(jī)出力時(shí)，磨煤機(jī)煤粉細(xì)度隨磨煤機(jī)出力的變化幅度不大，基本可以滿(mǎn)足R90 在15至20之間，說(shuō)明磨煤機(jī)加載力正常，未繼續(xù)對(duì)磨煤機(jī)加載力的偏差進(jìn)行調(diào)整。

1.2 燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整

1.2.1 對(duì)單個(gè)燃燒器三次風(fēng)門(mén)進(jìn)行調(diào)整標(biāo)定

根據(jù)鍋爐A側(cè)煙溫高于B側(cè)煙溫的情況，對(duì)A側(cè)對(duì)應(yīng)的每層#1、#2燃燒器三次風(fēng)門(mén)逐一逐一由50%增大至80%，增大該區(qū)域的燃燒器旋流強(qiáng)度，提高燃燒器入口處的爐膛煙溫，縮短煤粉進(jìn)入爐膛后的著火時(shí)間，降低爐膛A側(cè)火焰高度，#3、#4燃燒器三次風(fēng)門(mén)開(kāi)度保持50%不變。

1.2.2 對(duì)單個(gè)燃燒器二次風(fēng)門(mén)全開(kāi)位置進(jìn)行重新標(biāo)定

燃燒器內(nèi)二次風(fēng)是環(huán)形配風(fēng)，內(nèi)二次風(fēng)與一次風(fēng)之和約占總風(fēng)量的40%，為確保內(nèi)二次風(fēng)風(fēng)門(mén)不因卡澀、漂移造成燃燒器區(qū)域風(fēng)量降低導(dǎo)致缺氧燃燒，對(duì)所有燃燒器的內(nèi)二次風(fēng)門(mén)遠(yuǎn)方與就地、機(jī)械指示與電動(dòng)指示、外部開(kāi)度與內(nèi)部開(kāi)度進(jìn)行了逐一對(duì)應(yīng)，并全部調(diào)整至全開(kāi)位置，保證了所有燃燒器二次風(fēng)量的正常和均勻。

1.2.3 對(duì)燃燼風(fēng)內(nèi)外、二次風(fēng)門(mén)、中心風(fēng)、調(diào)風(fēng)器調(diào)整優(yōu)化

燃燼風(fēng)中心風(fēng)為直流二次風(fēng)，內(nèi)外二次風(fēng)均為旋流風(fēng)，風(fēng)門(mén)位置位于最上層燃燒器上部，作用是燃盡未燃燒完全的煤粉及消除爐膛出口煙氣擾動(dòng)，改變?nèi)紶a風(fēng)噴口風(fēng)門(mén)擋板開(kāi)度可以改變?nèi)紶a風(fēng)量和旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度，同時(shí)燃燼風(fēng)門(mén)開(kāi)度過(guò)大會(huì)造成主燃燒器區(qū)域缺氧燃燒，增加爐膛火焰高度，不利于鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性。調(diào)整后開(kāi)度如表3。

1.3 二次風(fēng)箱擋板開(kāi)度優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)

優(yōu)化調(diào)整前，下層、中層、上層二次風(fēng)箱擋板開(kāi)度均為50%，燃燼風(fēng)二次風(fēng)箱開(kāi)度為10%，為研究二次風(fēng)箱擋板開(kāi)度對(duì)屏式過(guò)熱器和高溫過(guò)熱器壁溫的影響，將三層燃燒器二次風(fēng)箱擋板開(kāi)度由50%開(kāi)大至70%，燃燼風(fēng)二次風(fēng)箱開(kāi)度保持不變。endprint

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看二次風(fēng)箱擋板開(kāi)度調(diào)整后，屏式過(guò)熱器的壁溫最高值由630℃降至610℃，高溫過(guò)熱器的壁溫最高值由625℃降至610℃，下層、中層、上層二次風(fēng)箱擋板開(kāi)度增加后，增加了爐膛主燃燒區(qū)域的氧量，縮短了煤粉在爐膛內(nèi)的燃燒時(shí)間，降低了爐膛火焰高度和爐膛溫度，對(duì)屏式過(guò)熱器和高溫過(guò)熱器的壁溫有一定改善。

2 試驗(yàn)分析

2.1 調(diào)整后鍋爐尾部煙道氧量和CO分布情況

調(diào)整后的氧量及CO沿?zé)煹缹挾确较蛎黠@降低，A/B兩側(cè)氧量平均值為2.83%，其中最外側(cè)最外側(cè)比中間側(cè)偏低，整體氧量相對(duì)比較平均，說(shuō)明燃燒器風(fēng)門(mén)擋板調(diào)整后，鍋爐配風(fēng)和鍋爐燃燒無(wú)明顯偏斜現(xiàn)象；外側(cè)CO仍有小幅波動(dòng)，最大300ppm左右，平均CO為90.3ppm，整體CO平均水平較低，說(shuō)明鍋爐燃燒狀況有明顯好轉(zhuǎn)。

2.2 調(diào)整后鍋爐尾部煙道煙溫情況

通過(guò)對(duì)制粉系統(tǒng)的折向擋板、出力、加載力進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)各燃燒器的配風(fēng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，鍋爐尾部煙道的氧量差逐漸縮小，C0含量雖然仍有波動(dòng)，但是整體下降明顯，各負(fù)荷工況下的煙溫偏差基本上可以控制在30℃以?xún)?nèi)。尤其是受熱面的壁溫超溫現(xiàn)象幾乎消除，主再熱汽溫實(shí)現(xiàn)額定參數(shù)的壓紅線(xiàn)運(yùn)行，機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性顯著改善。

3 優(yōu)化結(jié)論

通過(guò)優(yōu)化調(diào)整，磨煤機(jī)出口風(fēng)速20-25m/s，煤粉細(xì)度可以達(dá)到R90：15-20，A、B側(cè)氧量基本可以調(diào)平，沿?zé)煹缹挾确较駽O整體平均水平明顯下降，由約400ppm降低至90.3ppm，最大的煙道外側(cè)值由1500ppm降低至300ppm以下，高過(guò)、高再壁溫兩側(cè)偏差減小，蒸汽參數(shù)可以達(dá)到額定值。

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作者簡(jiǎn)介：康艷昌（1984-），男，山東青州人，工程師，主要從事火電廠(chǎng)熱力系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化分析和技術(shù)監(jiān)督工作。endprint