鍋爐低氮燃燒器改造后受熱面超溫原因分析及預(yù)防控制

陳鋼

摘 要：鍋爐低氮燃燒器改造后，在加減負(fù)荷過程中，受熱面經(jīng)常會(huì)發(fā)生超溫現(xiàn)象，尤其是在過熱器后屏部分管件及低溫過熱器部分管件表現(xiàn)比較明顯。經(jīng)常超溫使受熱面疲勞損耗增加，嚴(yán)重影響受熱面的壽命，長(zhǎng)時(shí)間的超溫可能導(dǎo)致受熱面爆破，威脅到機(jī)組的安全運(yùn)行。本文主要對(duì)低氮燃燒器改造后超溫原因進(jìn)行了分析，并提出了預(yù)防控制的措施。

關(guān)鍵詞：低氮燃燒器 改造 超溫 預(yù)防 控制

中圖分類號(hào)：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）09（b）-0043-02

1 設(shè)備情況簡(jiǎn)介

該廠鍋爐由哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司制造，型號(hào)為HG-1025/17.5-YM，為亞臨界、自然循環(huán)、單爐膛、一次中間再熱、直流擺動(dòng)燃燒器、固態(tài)排渣燃煤汽包爐。采用四角切向布置的全擺動(dòng)燃燒器，四角同步，燃燒器可做整體±30℃的上下擺動(dòng)，共設(shè)五層一次風(fēng)噴口。2014年進(jìn)行了低氮燃燒器改造，以降低鍋爐出口NOX排放。

2 問題描述

該廠在低氮燃燒器改造前，受熱面很少有超溫，出現(xiàn)超溫的情況基本都在機(jī)組剛并網(wǎng)帶負(fù)荷階段，由于加負(fù)荷速度過快，壓力較低，為盡快提高過熱器壓力，煤量增加較多、較快，造成受熱面超溫；正常運(yùn)行中則幾乎不會(huì)出現(xiàn)受熱面管壁超溫的情況。

低氮燃燒器改造后，過熱器后屏部分管件，尤其是后屏#6組件6號(hào)管、后屏#6組件11號(hào)管、后屏#6組件13號(hào)管在運(yùn)行中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)超溫報(bào)警（報(bào)警值520℃，超溫值530℃），尤其在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)常會(huì)發(fā)生管壁報(bào)警的情況；低溫過熱器部分組件在低負(fù)荷時(shí)（報(bào)警值470℃，超溫值480℃）易出現(xiàn)超溫的情況。

3 超溫原因分析

3.1 過熱器后屏管壁超溫的原因分析

（1）低氮燃燒器改造后，爐膛出口溫度升高。部分二次風(fēng)經(jīng)SOFA噴口進(jìn)入爐內(nèi)，在整個(gè)燃燒器區(qū)域二次風(fēng)量較原來(lái)減少較多，為抑制NOX的生成，煤粉處于欠氧燃燒的狀態(tài)，并未能充分燃燒，燃燒過程被延長(zhǎng)到SOFA區(qū)域，原E層噴燃器距離屏底為18.516m，現(xiàn)在SOFA中心距離屏底為11.184m，煤粉燃燒區(qū)域距離屏底距離明顯縮短。在高負(fù)荷時(shí)，燃燒器區(qū)域二次風(fēng)開度在20%左右，SOFA風(fēng)開4～6層，煤層開度保持在60%，會(huì)加劇燃燒中心的提高，造成爐膛出口溫度的升高；由于爐膛出口無(wú)煙氣溫度測(cè)點(diǎn)，在SOFA風(fēng)開大的情況下爐膛出口溫度較原來(lái)會(huì)變化多少，較改造前溫度變化多少無(wú)準(zhǔn)確數(shù)值。運(yùn)行人員在進(jìn)行燃燒調(diào)整后，無(wú)法直接了解爐膛出口煙氣溫度的變化，只能通過蒸汽溫度的變化間接了解，就會(huì)出現(xiàn)發(fā)現(xiàn)管壁溫度達(dá)到超溫報(bào)警值后采取措施進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整就比較滯后。

（2）運(yùn)行調(diào)整習(xí)慣不好。在進(jìn)行汽溫調(diào)整時(shí)，要一、二減配合進(jìn)行，一減水量大，反應(yīng)慢，要實(shí)現(xiàn)對(duì)汽溫的準(zhǔn)確控制較難，二減水量小，反應(yīng)快，增減后汽溫馬上會(huì)發(fā)生變化，所以，在運(yùn)行中個(gè)別值將一減水量控制較小，一減后汽溫保持過高，靠二減去實(shí)現(xiàn)對(duì)汽溫的快速、準(zhǔn)確控制，往往造成二減開關(guān)頻繁，噴水量較大。

（3）負(fù)荷變化太快、太頻繁。負(fù)荷變化太快，忽上忽下，值班員操作頻繁，尤其在AGC投入的情況下，負(fù)荷變動(dòng)太頻繁且變動(dòng)幅度大，調(diào)度要求機(jī)組保持較高的負(fù)荷變動(dòng)速率，以加快負(fù)荷響應(yīng)速度，在加負(fù)荷時(shí)，煤量增加較快，很容易造成受熱面管壁超溫。

3.2 低溫過熱器管壁超溫的原因分析

低氮燃燒器改造后，低溫過熱器管壁溫度超溫發(fā)生在負(fù)荷較低（180MW以下）的時(shí)候，雖煙氣溫度相對(duì)較低，但煙氣量較大（過剩空氣量過大），低負(fù)荷時(shí)蒸汽流量較小，是造成低溫過熱器管壁超溫的主要原因。

4 防止管壁超溫的控制措施

4.1 正常運(yùn)行時(shí)的汽溫調(diào)整

一是監(jiān)盤人員每小時(shí)必須對(duì)鍋爐管壁溫度檢查一次，發(fā)現(xiàn)超溫點(diǎn)或者一個(gè)點(diǎn)溫度明顯高于周圍點(diǎn)溫度，應(yīng)采取措施降低管壁溫度，并做好管壁超溫記錄；各臺(tái)磨煤機(jī)給煤量應(yīng)該保持均勻，發(fā)現(xiàn)過熱器管壁超溫后可以適當(dāng)降低上層磨煤機(jī)煤量、風(fēng)量，增加下層磨煤機(jī)煤量；大負(fù)荷時(shí)應(yīng)保持下層磨煤機(jī)運(yùn)行，盡量不運(yùn)行上層磨煤機(jī)；保持合適的氧量，氧量維持在3%～4%之間；嚴(yán)格監(jiān)視運(yùn)行參數(shù)，出現(xiàn)異常及時(shí)分析；合理調(diào)整燃燒，保持燃燒穩(wěn)定和制粉系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行；盡可能采取降低火焰中心調(diào)節(jié)方式，降低爐膛火焰中心，降低爐膛出口煙溫。二是嚴(yán)格執(zhí)行吹灰制度，對(duì)爐內(nèi)燃燒和結(jié)焦情況加強(qiáng)檢查，特別是1E磨4號(hào)角檢查，如管壁超溫則適當(dāng)增加吹灰次數(shù)；嚴(yán)格執(zhí)行鍋爐排污制度，嚴(yán)格控制鍋爐汽水品質(zhì)，減輕受熱面內(nèi)部結(jié)垢，降低壁溫。三是注意爐底水封的正常投入，做液壓關(guān)斷門試驗(yàn)時(shí)，及時(shí)對(duì)汽溫進(jìn)行調(diào)整，控制好溫度，防止超溫；經(jīng)常進(jìn)行鍋爐本體和空預(yù)器的檢查，防止孔、門關(guān)閉不嚴(yán)漏風(fēng)影響汽溫的調(diào)整；加強(qiáng)對(duì)給水自動(dòng)、減溫水自動(dòng)、燃燒自動(dòng)等主要自動(dòng)控制情況的檢查，如自動(dòng)失靈，應(yīng)立即切除自動(dòng)，用手動(dòng)方式將參數(shù)控制在正常范圍。

4.2 加減負(fù)荷時(shí)的汽溫調(diào)整

一是制粉系統(tǒng)啟動(dòng)前通風(fēng)，停止磨煤機(jī)前通風(fēng)，應(yīng)控制冷風(fēng)通入量，及時(shí)調(diào)整鍋爐配風(fēng)；負(fù)荷變化時(shí)，煤量不要突增或突減，如汽溫上升過快，可降低負(fù)荷變化速率，可將負(fù)荷變動(dòng)速率降至3MW/min。防止長(zhǎng)時(shí)間、大風(fēng)量通入冷一次風(fēng)，導(dǎo)致爐膛變冷，燃燒延后，使過熱器管壁超溫；二是根據(jù)一、二級(jí)減溫器后溫度和主汽溫度調(diào)整減溫水，在調(diào)整時(shí)一、二減要配合調(diào)整；操作減溫水要緩慢、平穩(wěn)、要有預(yù)見性和一定的提前量，以保證汽溫正常穩(wěn)定；在保證減溫器后蒸汽飽和度前提下，盡量增加一級(jí)減溫水量，高負(fù)荷時(shí)，在過熱汽溫達(dá)到額定值的情況下，盡量將一減后溫度保持較低，保持在390℃以下，盡量減小二減水量；三是負(fù)荷較高時(shí)，需要開大OFA消旋風(fēng)，減小煙氣余旋，減小煙氣流速、煙氣溫度偏差；大負(fù)荷時(shí)，保證燃燒區(qū)域二次風(fēng)量，二次風(fēng)擋板開度最好不低于30%；根據(jù)負(fù)荷變化及時(shí)對(duì)各二次風(fēng)擋板進(jìn)行調(diào)整，防止鍋爐缺風(fēng)運(yùn)行；監(jiān)視脫硫出口CO的變化，保持CO值最好不超過50mg/Nm3，最高不超過100mg/Nm3；保證脫硝入口NOX在300mg/Nm3左右即可，不要為保持較低的NOX值，而將SOFA風(fēng)層數(shù)打開較多，減小燃燒器區(qū)域二次風(fēng)量；打開SOFA風(fēng)開度最大保持在60%即可，不許SOFA風(fēng)開度保持過高；四是低負(fù)荷時(shí)，要及時(shí)對(duì)鍋爐風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整，保持合適的風(fēng)量，氧量最好保持在4%以內(nèi)，防止風(fēng)量過大，造成低溫過熱器管壁超溫。

4.3 異常情況下的汽溫調(diào)整

一是發(fā)生制粉系統(tǒng)斷煤后，應(yīng)在吹掃后及時(shí)關(guān)小冷風(fēng)量，不允許長(zhǎng)時(shí)間將冷風(fēng)門開度放在100%位置；當(dāng)煤質(zhì)變差，煙氣量增加，煤粉點(diǎn)火推遲，減溫水增加已無(wú)裕量，鍋爐受熱面壁溫接近報(bào)警值時(shí)，應(yīng)盡快降低機(jī)組負(fù)荷；二是各輔助風(fēng)擋板發(fā)生故障時(shí)，及時(shí)聯(lián)系檢修處理，盡量使各角一次風(fēng)速、風(fēng)量相同，防止火焰偏斜；運(yùn)行中高加突然退出，應(yīng)根據(jù)減溫器前汽溫上升情況，立即提前增加減溫水，防止超溫，暫緩增加熱負(fù)荷的任何操作；三是如高加退出，受熱面管壁、汽溫有超溫現(xiàn)象，應(yīng)降低機(jī)組負(fù)荷；經(jīng)采取上述措施無(wú)效時(shí)，應(yīng)降低汽溫運(yùn)行，必要時(shí)降低機(jī)組負(fù)荷。

5 結(jié)語(yǔ)

鍋爐低氮燃燒器改造后，造成燃燒延遲，火焰中心上移，爐膛出口煙溫上升，鍋爐的過熱汽溫、再熱汽溫上升，過、再熱減溫水量增加，增加了受熱面管壁超溫的風(fēng)險(xiǎn)。改造后，燃燒器的型式已確定，因此降低NOX排放量的主要措施是燃燒優(yōu)化調(diào)整。通過正常運(yùn)行時(shí)、加減負(fù)荷時(shí)、以及異常情況下的汽溫調(diào)整原則、方法、參數(shù)控制范圍和注意事項(xiàng)等措施，在滿足環(huán)保排放要求的前提下要最大程度兼顧鍋爐安全性、經(jīng)濟(jì)性，通過及時(shí)優(yōu)化運(yùn)行方式、精細(xì)調(diào)整確保鍋爐受熱面不超溫，保證鍋爐的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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