渭河電廠四號(hào)鍋爐負(fù)壓波動(dòng)滅火分析與改進(jìn)

摘要：渭河電廠#4爐經(jīng)低氮燃燒器改造后，在2016年以前，經(jīng)常出現(xiàn)爐膛負(fù)壓波動(dòng)甚至頻繁滅火現(xiàn)象，影響了生產(chǎn)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。經(jīng)過今幾年不斷完善，提出改進(jìn)意見，在2017年未發(fā)生一次滅火現(xiàn)象，我做一下分析和討論。

關(guān)鍵詞：火電廠；低氮燃燒器改造；鍋爐滅火；改進(jìn)分析

一、4號(hào)鍋爐簡(jiǎn)介

#4鍋爐型號(hào)SG—1025/16.7—M315亞臨界壓力中間再熱自然循環(huán)汽包爐，于1991年7月25日投產(chǎn)。本鍋爐型式為單爐膛π型露天布置、燃煤、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、四角布置切圓燃燒、亞臨界壓力、中間一次再熱、自然循環(huán)汽包鍋爐。

爐膛深為12.5米，寬為13.26米，其深寬比為1∶1.06。爐頂棚管中心標(biāo)高為58米。水平煙道的底部由折焰角以30°水平夾角向后上方延伸至5.2米處形成。垂直煙道由中隔墻隔為并聯(lián)雙煙道。

二、4號(hào)爐改造后的低氮燃燒器

采用高級(jí)復(fù)合式空氣分級(jí)低NOx燃燒技術(shù)的直流擺動(dòng)式低氮燃燒器，共四組，分別布置在爐膛四角標(biāo)高為19.785米至29.255米處（風(fēng)殼底部到頂部）。在爐膛四角標(biāo)高為33.53米至36.16米處布置有4層分離燃盡風(fēng)。主風(fēng)箱設(shè)有6層強(qiáng)化著火煤粉噴嘴，在煤粉噴嘴四周布置有燃料風(fēng)（周界風(fēng)）。在每相鄰2層煤粉噴嘴之間布置有1層輔助二次風(fēng)噴嘴及1層偏置二次風(fēng)噴嘴。在主風(fēng)箱上部設(shè)有1層緊湊燃盡風(fēng)噴嘴，在主風(fēng)箱下部設(shè)有2層二次風(fēng)噴嘴。低氮控制主要采用緊湊燃盡風(fēng)（CCOFA）、可水平擺動(dòng)的高位燃盡風(fēng)（SOFA）、預(yù)置水平偏角的輔助二次風(fēng)噴嘴（CFS）及水平濃淡強(qiáng)化著火煤粉噴嘴來保證NOx排放要求。在CD、EF層二次風(fēng)噴口內(nèi)布置有大油槍，A層一次風(fēng)噴口內(nèi)布置小油槍。每個(gè)煤粉噴口及每個(gè)油槍噴口布置有火焰監(jiān)測(cè)探頭。

三、首次改造后存在問題

#4爐進(jìn)行了低氮燃燒器改造。同步進(jìn)行了熱風(fēng)改乏氣送粉、引增風(fēng)機(jī)三合一改造、送引風(fēng)機(jī)變頻器改造，再熱器增加了受熱面。低氮燃燒改造后解決了再熱汽溫偏低問題，原煙NOx由1000mg/m3左右降到了450mg/m3左右。

但是出現(xiàn)了爐膛負(fù)壓大幅波動(dòng)以致鍋爐滅火、局部爆燃問題；燃燒切圓經(jīng)常反轉(zhuǎn)問題；大負(fù)荷再熱汽溫偏高、再熱減溫水量過大問題；主汽溫偏低問題。后來對(duì)低氮燃原因仍沒有確定性的認(rèn)識(shí)，需要從低氮燃燒器結(jié)構(gòu)上、運(yùn)行調(diào)整上兩方面著手，繼續(xù)采取相應(yīng)措施，進(jìn)行分析、探討，以徹底解決爐膛負(fù)壓波動(dòng)問題。

四、低氮燃燒器二次改造

將主燃燒器中每個(gè)角端部風(fēng)HAA層、直吹風(fēng)AB層、直吹風(fēng)BC層、直吹風(fēng)DE層共4層二次風(fēng)噴嘴改為順時(shí)針偏轉(zhuǎn)6°的設(shè)計(jì)；直吹風(fēng)CD層、直吹風(fēng)EF層共2層二次風(fēng)噴嘴改為順時(shí)針偏轉(zhuǎn)4.5°以增加啟旋氣流的動(dòng)量和動(dòng)量矩，保持爐膛燃燒穩(wěn)定。

利用B修將114排低溫再熱器出口段和57排高溫再熱器入口段去掉2.7米，一次風(fēng)逆時(shí)針角度全部去掉，改為對(duì)沖，二次風(fēng)增加角度。

五、低氮燃燒器三次改造后

1、#4爐B修期間取消B層一次風(fēng)管的濃淡分離器最后一塊葉柵，進(jìn)一步增強(qiáng)分離器出口淡粉氣流的剛性。見下圖：

運(yùn)行調(diào)整同時(shí)適當(dāng)增大了風(fēng)量，#4爐大負(fù)荷負(fù)壓波動(dòng)造成的鍋爐滅火大為減少，低負(fù)荷仍有滅火。

六、4號(hào)鍋爐存在問題

1 爐膛負(fù)壓波動(dòng)原因

#4爐爐膛負(fù)壓波動(dòng)，基本都是在參數(shù)非常穩(wěn)定的情況下發(fā)生，沒有任何征兆?，F(xiàn)對(duì)爐膛負(fù)壓波動(dòng)原因有以下認(rèn)識(shí)：

1）折焰角塌灰影響（負(fù)壓測(cè)點(diǎn)在折焰角上方側(cè)墻）。

2）局部風(fēng)粉混合不好，火焰突然熄滅并再次引燃。

3）托底風(fēng)不足、爐膛負(fù)壓偏小，煤粉旋轉(zhuǎn)氣流瞬間停滯、反轉(zhuǎn)。

4）吸風(fēng)機(jī)出力不足，大負(fù)荷時(shí)爐膛負(fù)壓偏小，造成煙道積灰。

2燃燒切圓反轉(zhuǎn)現(xiàn)象

1）切圓反轉(zhuǎn)現(xiàn)象

順時(shí)針切圓，甲側(cè)主汽溫高、乙側(cè)主汽溫低，氧量相對(duì)于風(fēng)量偏大；逆時(shí)針切圓，乙側(cè)主汽溫高、甲側(cè)主汽溫低且整體汽溫偏低，氧量相對(duì)于風(fēng)量偏小。從微油火焰電視看，逆時(shí)針旋向?qū)嶋H為順時(shí)針。

2）切圓反轉(zhuǎn)原因

#4爐低氮燃燒器經(jīng)過多次改造后，帶有反切角度的有FF、COOFA二次風(fēng)。SOFA1、SOFA2人為調(diào)整為反切5°。在FF、COOFA，甚至SOFA不開啟的情況下，關(guān)閉一個(gè)一次風(fēng)擋板、大的負(fù)壓波動(dòng)、啟停制粉系統(tǒng)等仍會(huì)導(dǎo)致燃燒切圓反轉(zhuǎn)。由于一次風(fēng)噴嘴是百葉窗式水平濃淡，形成自然反切。當(dāng)某一工況（低負(fù)荷多）一次風(fēng)動(dòng)量大于二次風(fēng)動(dòng)量時(shí)，燃燒切圓就會(huì)發(fā)生反轉(zhuǎn)。這也是低負(fù)荷關(guān)閉某一個(gè)一次風(fēng)擋板能讓反向切圓變正的原因。

3、二次風(fēng)特性調(diào)整

1）HAA/LAA

作為最下層二次風(fēng)，同時(shí)作為起旋二次風(fēng)，在任何運(yùn)行方式下都應(yīng)保持一定開度，有利于順時(shí)針切圓穩(wěn)定，且從底部加大補(bǔ)風(fēng)，可適當(dāng)補(bǔ)充主燃燒區(qū)二次風(fēng)不足。

2）偏置二次風(fēng)CFS

偏置二次風(fēng)開大有助于形成順時(shí)針切圓，減少水冷壁結(jié)焦傾向，提高甲側(cè)氧量，也有助于降低原煙NOx，但是過大的偏置風(fēng)開度，相當(dāng)于減少了主燃燒區(qū)輔助二次風(fēng)，使得主燃燒區(qū)更為缺風(fēng)。

3）周界風(fēng)

周界風(fēng)設(shè)計(jì)是隨給粉機(jī)轉(zhuǎn)速增減開關(guān)的。實(shí)際中發(fā)現(xiàn)，多層周界風(fēng)開度50%時(shí)可明顯提高主汽溫度。周界風(fēng)有增強(qiáng)一次風(fēng)剛性左右，也有防止火焰偏斜、燒壞噴嘴左右，還可適當(dāng)補(bǔ)風(fēng)。

4）高位燃盡風(fēng)（SOFA）

燃盡風(fēng)總量過大，開大有助于降低原煙NOx、提高汽溫，但也會(huì)造成主燃燒區(qū)燃燒強(qiáng)度降低。適當(dāng)關(guān)小高位燃盡風(fēng)，有助于增大主燃燒區(qū)二次風(fēng)量，提高二次風(fēng)箱差壓，穩(wěn)定燃燒。

5）緊湊燃盡風(fēng)（COOFA）、FF二次風(fēng)

COOFA、FF處于爐膛燃燒最強(qiáng)區(qū)域，開大有助于提高爐膛溫度，從而提高主再汽溫。COOFA、FF還有反切20°，開大可以提高乙側(cè)氧量。

4、制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式問題

低負(fù)荷推薦丙丁排運(yùn)行，煤粉火嘴比較集中、原煙NOx也好控制，高負(fù)荷乙丙丁排運(yùn)行。目前存在的問題是丙丁排運(yùn)行時(shí)低負(fù)荷主再汽溫偏差，而且煤質(zhì)差、環(huán)境溫度低時(shí)脫硝入口煙溫偏低，SCR會(huì)跳閘。

低負(fù)荷乙丙排運(yùn)行，汽溫、脫硝入口煙溫基本有保障，但是只有兩個(gè)完整煤層，不利于穩(wěn)定燃燒。

七、4號(hào)爐燃燒調(diào)整方案

1、二次風(fēng)擋板開度參考以下調(diào)整原則：穩(wěn)定底部燃燒，提高二次箱差壓。

1）最下層偏置二次風(fēng)保持50～100%，其余偏置二次風(fēng)開度20%。

2）丁排運(yùn)行時(shí)HAA、LAA保持全開；丁排停運(yùn)時(shí)，HAA、LAA開度不低于30%。

3）單層燃盡風(fēng)（SOFA）開度最大70%，參考原煙NOx、汽溫調(diào)節(jié)；200MW及以下負(fù)荷，SOFA風(fēng)保留2～3層，總開度不大于200%；

4）隨負(fù)荷增加，逐漸開大SOFA風(fēng)，260MW以上大負(fù)荷SOFA風(fēng)開啟3～4層，每層開度50～70%；

5）需要開啟COOFA風(fēng)調(diào)整汽溫、氧量偏差時(shí)，優(yōu)先使用FF二次風(fēng)調(diào)整，COOFA風(fēng)開度不大于50%。

2、總風(fēng)量和蒸汽流量接近1比1對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)氧量和總風(fēng)量對(duì)應(yīng)關(guān)系偏差過大時(shí)，以風(fēng)量為準(zhǔn)。燃燒切圓順時(shí)針反轉(zhuǎn)為逆時(shí)針時(shí)，選擇低負(fù)荷兩臺(tái)排粉機(jī)運(yùn)行時(shí)，關(guān)閉1到2個(gè)#1角一次風(fēng)門的方法進(jìn)行調(diào)整，短時(shí)間可以投油穩(wěn)燃。

3、遇到燃料量突增時(shí)（連續(xù)加負(fù)荷、給粉機(jī)竄粉、啟動(dòng)磨煤機(jī)等），注意風(fēng)量跟上，采取開大主燃燒器區(qū)二次風(fēng)、增大氧量偏置、手動(dòng)增大風(fēng)量，及時(shí)停運(yùn)異常給粉機(jī)、降低主汽壓力設(shè)定等減少燃料量的措施。遇到煤質(zhì)變差時(shí)，注意適當(dāng)增大風(fēng)量。

4、主、再汽溫應(yīng)維持在額定值附近，不得低于520℃，汽溫偏低時(shí)主燃區(qū)擺角最大可調(diào)至70%。

5、FGD出口NOx小時(shí)均值按35～45mg/m3控制，以減少噴氨量；整點(diǎn)前、后5分鐘NOx小時(shí)均值嚴(yán)禁超高限。煤質(zhì)正常時(shí)，原煙NOx排放值控制在350mg/m3以下。

6、低負(fù)荷以丙丁排（脫硝入口煙溫偏低時(shí)乙丙排）為主要運(yùn)行方式，其余負(fù)荷以乙丙丁排為主要運(yùn)行方式。負(fù)荷低于220MW（不帶供熱）且AGC指令繼續(xù)減負(fù)荷時(shí)應(yīng)及時(shí)停運(yùn)丁磨煤機(jī)，盡快停運(yùn)丁排粉機(jī)，避免200MW（不帶供熱）以下負(fù)荷三臺(tái)排粉機(jī)運(yùn)行。

7、排粉機(jī)出口風(fēng)壓按3.8～4.0kPa控制，磨煤機(jī)出口溫度按73～78℃控制，盡量維持高限。走近路風(fēng)時(shí)，排粉機(jī)出口溫度按140℃控制。

8、低負(fù)荷最下層給粉機(jī)應(yīng)保留對(duì)角運(yùn)行或全停，禁止單角運(yùn)行、頻繁啟停操作，以穩(wěn)定底部燃燒。最下層給粉機(jī)因故障單角運(yùn)行時(shí)應(yīng)投油穩(wěn)燃。

9、氧量偏差大時(shí)單側(cè)最低氧量按2.0%控制。甲、乙側(cè)氧量偏差過大時(shí)應(yīng)通過COOFA、FF開度及噴燃器擺角、燃盡風(fēng)單角擺角調(diào)整，大負(fù)荷還可以通過啟停給粉機(jī)調(diào)整氧量偏差。

10、制粉系統(tǒng)啟、停及倒風(fēng)操作要緩慢，給煤機(jī)轉(zhuǎn)速增減要緩慢，防止對(duì)燃燒造成較大影響。

11、粉倉粉位按5.5～7.0米控制，盡量維持較高粉位，防止給粉機(jī)來粉不正常。

12、給粉機(jī)轉(zhuǎn)速控制在450r/m～550r/m燃燒比較好，不宜低于400r/m、高于600r/m。低負(fù)荷高轉(zhuǎn)速少給粉機(jī)、高負(fù)荷低轉(zhuǎn)速多給粉機(jī)。

13、煤粉細(xì)度按16～20%控制，過粗時(shí)及時(shí)調(diào)整。

八、結(jié)束語

#4爐通過技術(shù)改造及采用相應(yīng)措施這兩方面著手，至2017年未發(fā)生一起鍋爐滅火現(xiàn)象，把#4爐首次低氮燃燒器改造后頻繁滅火問題得到徹底解決，為機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了有力保障。

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作者簡(jiǎn)介：

王小忙 男 漢族 陜西省三原縣人 學(xué)歷：本科 職稱：助理工程師，研究方向：熱能動(dòng)力 單位 ：陜西渭河發(fā)電廠