低氮燃燒器改造后燃燒調(diào)整探討

王建剛 宋明偉

摘 要：陜西寶雞第二發(fā)電有限責(zé)任公司鍋爐低氮燃燒器改造后，主、再熱汽溫偏低，主、再熱汽溫平均值均不足530℃，大大降低了機(jī)組經(jīng)濟(jì)性；同時(shí)鍋爐左右側(cè)氧量擺動(dòng)大、過熱器兩側(cè)蒸汽溫度偏差大、高再壁溫高等問題，嚴(yán)重威脅鍋爐安全性和經(jīng)濟(jì)性。因此優(yōu)化運(yùn)行方式，在鍋爐低氮燃燒模式下如何提高汽溫，降低高再壁溫，如何保證鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行成為本文主要分析探討內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：鍋爐；低氮燃燒器；燃燒器擺角；二次風(fēng)擋板

一、現(xiàn)狀及存在問題分析：

陜西寶二鍋爐燃燒器至2014年底，全部改造為山東煙臺(tái)龍?jiān)措娏夹g(shù)股份有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的雙尺度低氮燃燒器。燃燒器采用同心反切的四角切圓燃燒方式：所有一次風(fēng)和端部二次風(fēng)、燃盡風(fēng)按逆時(shí)針（由爐膛頂部俯視）旋轉(zhuǎn)并在爐膛中心構(gòu)成Φ724mm和Φ1032mm兩個(gè)假想切圓，其余二次風(fēng)射流與一次風(fēng)射流之間偏置5°順時(shí)針反向切入，形成橫向空氣分級(jí)。燃燒器為直流擺動(dòng)式煤粉燃燒器，六層布置，均等配風(fēng)，一臺(tái)磨煤機(jī)帶一層一次風(fēng)噴口，一、二次風(fēng)間隔布置。A層一次風(fēng)布置微油點(diǎn)火裝置，其余5層一次風(fēng)全部采用上下濃淡中間帶穩(wěn)燃鈍體的燃燒器。在主燃燒器上方布置4層高位燃盡風(fēng)SOFA噴口，分配足量的SOFA燃盡風(fēng)量，SOFA噴口可同時(shí)做上下左右擺動(dòng)。燃燒器與二次風(fēng)大風(fēng)箱連接，大風(fēng)箱布置在鍋爐兩側(cè)水冷壁上，并與水冷壁和鋼性梁連為一體。

低氮燃燒器改造前，氮氧化物的排放在400mg/m3左右，通過低氮燃燒器改造，脫硝入口氮氧化物的排放控制在200mg/m3以下左右，降氮效果極為明顯。但與原來的直流四角切圓噴燃器相比較，在參數(shù)控制方面也帶來一些弊端，主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：

1、改造后，爐內(nèi)燃燒工況發(fā)生很大變化，爐內(nèi)吸熱較以前增大，爐膛出口煙溫下降，過熱器一級(jí)入口溫度較改造前下降40℃左右，造成過熱器經(jīng)常無減溫水。主、再熱汽溫平均值均不足530℃，降低了郎肯循環(huán)的熱效率；在變工況下，特別是AGC投入后，過、再熱汽溫調(diào)整難度加大，容易出現(xiàn)低汽溫。

2、鍋爐左、右側(cè)氧量波動(dòng)大、過熱器兩側(cè)蒸汽溫度偏差大、高再壁溫高，嚴(yán)重威脅爐鍋爐安全；

3、煙氣飛灰含碳量明顯升高，鍋爐燃燒經(jīng)濟(jì)性變差；飛灰顆粒較大，加速了尾部受熱面和引風(fēng)機(jī)葉輪的磨損，除灰電耗增加。

二、問題分析及優(yōu)化調(diào)整措施

低氮燃燒器改造后，燃燒器分為主燃燒區(qū)、還原區(qū)、燃盡區(qū)，燃燒區(qū)域可以形容為葫蘆形狀。按照四角切圓常規(guī)配風(fēng)模式，主燃燒區(qū)風(fēng)量過大的情況下，實(shí)際造成了火焰中心的進(jìn)一步下移，導(dǎo)致主、再熱汽溫偏低。同時(shí)在AGC投入情況下，在機(jī)組加負(fù)荷時(shí)，送風(fēng)量優(yōu)先加入過大時(shí)，會(huì)造成主燃燒區(qū)瞬間燃燒增強(qiáng)，火焰中心迅速下移；壓力升高，汽機(jī)調(diào)門開大，蒸汽流量的進(jìn)一步增加，最終導(dǎo)致汽溫突降。通過反復(fù)試驗(yàn)，燃燒調(diào)整應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1、氧量控制。

在低氮燃燒工況下，一般規(guī)律是減少氧量會(huì)引起汽溫上升，否則就會(huì)有所下降。在調(diào)節(jié)時(shí)，應(yīng)視負(fù)荷大小每次增減空氣供給量在20～50Nm3/h之間（負(fù)荷低時(shí)調(diào)節(jié)量就應(yīng)小些，反之亦然），每次調(diào)節(jié)應(yīng)等待鍋爐狀態(tài)穩(wěn)定后，視汽溫變化幅度和效果再行決定是否繼續(xù)調(diào)節(jié)，如果效果不明顯則可停止繼續(xù)調(diào)節(jié)，不建議過大過頻地進(jìn)行調(diào)節(jié)。

氧量過大或過小對(duì)鍋爐燃燒的安全性和經(jīng)濟(jì)性都有很大影響。寶二公司鍋爐爐膛氧量計(jì)誤差較大，所以在鍋爐燃燒調(diào)整中，氧量的控制參照脫銷裝置處氧量變化，以防止由于配風(fēng)影響、燃燒偏斜造成氧量計(jì)顯示失真。

在變工況下，要監(jiān)視好氧量變化，及時(shí)調(diào)整送風(fēng)量，防止風(fēng)量過大、汽溫低。機(jī)組加減負(fù)荷時(shí)，應(yīng)按先加風(fēng)后加煤，先減風(fēng)后減煤的原則執(zhí)行。

在AGC指令快速下降總煤量減少較多、上層磨煤機(jī)斷煤等情況下，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)汽溫低，主要原因是煤量減小過多，而送風(fēng)量沒有及時(shí)減下來，送風(fēng)量控制滯后較多，氧量偏大，使?fàn)t內(nèi)火焰縮短，煤粉完全燃燒提前。所以要超前控制，及時(shí)減少送風(fēng)量，維持較小的氧量。

2、配風(fēng)的影響。

正常調(diào)整中，可依據(jù)配風(fēng)卡調(diào)整擋板開度，低負(fù)荷時(shí)因燃燒較弱，經(jīng)常汽溫較低，同時(shí)送風(fēng)量小，風(fēng)箱差壓過低（0.3-0.5Pa），可關(guān)小燃燒區(qū)二次風(fēng)擋板。在鍋爐總風(fēng)量不變情況下，主燃燒區(qū)二次風(fēng)擋板關(guān)小后，使得燃盡區(qū)供給的風(fēng)量加大，火焰拉長，未燃盡的殘余可燃物在燃盡區(qū)繼續(xù)燃燒，放出熱量。鍋爐輻射吸熱量減小、對(duì)流吸熱量增大，有利于提高主再熱汽溫。

由于影響鍋爐燃燒的因素很多，同時(shí)煤質(zhì)波動(dòng)加大，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)參數(shù)、壁溫難以控制，當(dāng)出現(xiàn)汽溫低時(shí)，可采取減小送風(fēng)量，適當(dāng)關(guān)小主燃燒區(qū)二次風(fēng)擋板的方法。CD層、EF層二次風(fēng)噴口是大噴口，AB層、BC層、FF層二次風(fēng)噴口為小噴口，關(guān)小二次風(fēng)擋板時(shí)，應(yīng)按先關(guān)大噴口、再關(guān)小噴口的步驟。

通過試驗(yàn)，在送風(fēng)量不變的情況下，將AB、BC、CD的二次風(fēng)量由42%關(guān)至36%左右，主汽溫度能達(dá)上升5℃以上。根據(jù)汽溫下降的情況，必要時(shí)，甚至可以瞬間將CD層、EF層二次風(fēng)擋板關(guān)小至10%左右，汽溫下降趨勢變換后再適當(dāng)開大。及時(shí)開大燃盡風(fēng)擋板，使主燃燒區(qū)由于缺氧而未燃盡的殘?zhí)祭^續(xù)放出熱量，有助于汽溫恢復(fù)。

根據(jù)試驗(yàn)情況，210MW以下負(fù)荷時(shí)，SOFA風(fēng)開二層或兩層半。180MW以下時(shí)可將SOFA開一層或一層多（20～50）﹪。

低氮燃燒器改造后，周界風(fēng)出口偏斜爐墻水冷壁一定角度，基本沒有增強(qiáng)火焰剛性的作用，主要用于冷卻燃燒器噴口。在這種情況下，周界風(fēng)過大會(huì)增加主燃燒區(qū)域風(fēng)量，降低火焰中心高度。通過試驗(yàn)，周界風(fēng)開度由原來的60%以上開度，調(diào)整為不大于30%，在負(fù)荷較低情況下可以繼續(xù)關(guān)小至10%。

3、燃燒器擺角的使用。

主燃燒器擺角和燃盡風(fēng)擺角可根據(jù)再熱汽溫變化情況進(jìn)行垂直方向擺動(dòng)調(diào)整，擺角調(diào)整時(shí)要注意火檢監(jiān)視，特別是在低負(fù)荷下擺角的調(diào)整更要謹(jǐn)慎。汽溫偏低時(shí)，調(diào)整二次風(fēng)擋板同時(shí)可適當(dāng)將主燃燒器擺角上擺，在主燃燒器上下擺動(dòng)時(shí)，A層（微油點(diǎn)火）及AA層燃燒器噴口不擺動(dòng)；當(dāng)燃盡風(fēng)的噴口向上擺動(dòng)式，再熱蒸汽的溫度會(huì)有所上升，向下擺動(dòng)時(shí)，溫度會(huì)有所下降。

通過試驗(yàn)，當(dāng)燃燼風(fēng)的噴口向上擺動(dòng)式，再熱蒸汽的溫度會(huì)有所上升，向下擺動(dòng)時(shí)，溫度會(huì)有所下降。在正常負(fù)荷下，當(dāng)噴口向上擺動(dòng)0°-10°時(shí)，蒸汽溫度會(huì)提升5℃-10℃范圍內(nèi)。擺角超過10°時(shí)，對(duì)蒸汽溫度溫度的提升效果就不再明顯，擺動(dòng)角度范圍控制在±15°之間。

主燃燒器上擺（1～8）度，主蒸汽溫度由535℃左右上升541℃左右，即燃燒器上擺主蒸汽溫度升高的特性明顯，當(dāng)燃燒器擺角進(jìn)行下擺時(shí)，主蒸汽下降的特性明顯，DCS顯示40%，45%，50%，55%時(shí)，實(shí)際燃燒器下擺（1～8）度，主蒸汽溫度530℃下降至516℃。

因過熱、再熱汽溫異常時(shí)，首先選擇進(jìn)行燃燼風(fēng)擺角調(diào)整，不能完全調(diào)整汽溫時(shí)，適當(dāng)調(diào)整主燃燒器擺角。待過熱、再熱汽溫恢復(fù)正常且其減溫水量有一定裕量情況下，將主燃燒器擺角和燃盡風(fēng)擺角應(yīng)逐漸擺至水平位置。

4、鍋爐吹灰。

由于低氮燃燒器改造后增加了貼壁風(fēng)，在AGC投入后，負(fù)荷變化大、磨煤機(jī)啟停頻繁，爐膛區(qū)域積灰、結(jié)焦情況明顯好轉(zhuǎn)。在燃燒穩(wěn)定的情況下，通過爐膛不同區(qū)域的吹灰，改變爐膛各受熱面的吸熱能力。入爐煤質(zhì)偏離設(shè)計(jì)煤種較多或煤質(zhì)變差時(shí)，水平煙道處積灰會(huì)增加，應(yīng)加強(qiáng)鍋爐吹灰，再熱器無減溫水或再熱汽溫偏低時(shí)，要加強(qiáng)過再熱器區(qū)域吹灰。在汽溫調(diào)整時(shí)，應(yīng)注意過熱器一級(jí)入口溫度變化，及時(shí)吹灰，特別是提高對(duì)流受熱面的吸熱能力，比如高過、高再受熱面區(qū)域的潔凈，也能達(dá)到控制汽溫的效果。

結(jié)束語

通過以上調(diào)整措施，基本解決了低氮燃燒器模式下存在的主再熱汽溫低問題；高再壁溫高、熱偏差大等問題有所改善，體現(xiàn)在爐膛壁溫超限次數(shù)大幅降低，基本上達(dá)到了可控、在控；主再熱汽溫也達(dá)到了經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的要求，鍋爐效率大幅提高。保證了鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。對(duì)比2014年經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析報(bào)表：鍋爐主蒸汽平均汽溫提高10.1℃；再熱蒸汽平均汽溫提高9℃；供電煤耗下降約1.8g/kwh（按照主汽溫每升高1 ℃，供電煤耗下降0.11g/kwh，再熱汽溫每升高1 ℃，供電煤耗下降0.089g/kwh），折合全年節(jié)約標(biāo)煤10440噸，節(jié)約資金約500多萬，經(jīng)濟(jì)性大大提高。

參考文獻(xiàn)

[1]《陜西寶雞第二發(fā)電有限責(zé)任公司300MW主機(jī)規(guī)程》

（作者單位：陜西寶雞第二發(fā)電有限責(zé)任公司）