600MW鍋爐燃燒調(diào)整及優(yōu)化運(yùn)行

摘要：通過山西某電廠一期兩臺(tái)600MW鍋爐存在的問題，對(duì)某電廠600 MW濕冷機(jī)組進(jìn)行了燃燒調(diào)整試驗(yàn)。詳細(xì)研究了一次風(fēng)配風(fēng)均勻性、制粉系統(tǒng)擋板特性、運(yùn)行氧量和燃盡風(fēng)擋板的開度。通過燃燒調(diào)整試驗(yàn)確定鍋爐在現(xiàn)有設(shè)備和燃料性質(zhì)下的運(yùn)行方式和各種影響因素變化的規(guī)律，使鍋爐設(shè)備達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：鍋爐設(shè)備;磨煤機(jī)分離器;燃燒調(diào)整

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的飛速發(fā)展，世界能源問題也越發(fā)突出，目前，我國仍然是以火力發(fā)電為主的電力供應(yīng)模式。火電廠的價(jià)值在于能夠通過鍋爐的燃燒所產(chǎn)生的熱量完成發(fā)電過程，進(jìn)而為人們的生產(chǎn)以及生活提供足夠的電力資源，在火電廠的運(yùn)行以及鍋爐的燃燒過程中，爐渣的產(chǎn)生十分常見，含碳量過高屬于爐渣品質(zhì)較低的一種主要體現(xiàn)，針對(duì)上述問題，對(duì)火電廠運(yùn)行狀況以及鍋爐燃燒的調(diào)整能夠使問題得到有效的解決，對(duì)于火力發(fā)電過程的順利實(shí)現(xiàn)具有重要價(jià)值。

1、鍋爐設(shè)備及運(yùn)行概況

山西某發(fā)電有限公司一期工程2?600MW機(jī)組，配備哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的HG-2028/17.45—YM型鍋爐，為亞臨界、中間一次再熱、強(qiáng)制循環(huán)、平衡通風(fēng)、單爐膛、懸吊式、燃煤汽包爐，設(shè)計(jì)燃用河曲煙煤。

制粉系統(tǒng)采用正壓直吹式，設(shè)有兩臺(tái)50%容量的一次風(fēng)機(jī)提供一次熱、冷風(fēng)輸送煤粉。噴燃器共20只，采用四角布置的直流式擺動(dòng)燃燒器、切向燃燒，配5臺(tái)沈陽重型機(jī)械集團(tuán)生產(chǎn)的BBD3854雙進(jìn)雙出正壓直吹式磨煤機(jī)，每角燃燒器設(shè)置五層一次風(fēng)噴口，燃燒器可上下擺動(dòng)，最大擺角為±30°。

通過合理控制鍋爐本體吹灰頻率、擺動(dòng)燃燒器角度及二次風(fēng)配風(fēng)，主、再熱汽溫度可以達(dá)到設(shè)計(jì)值;通過合理控制反切風(fēng)配比，能消除兩側(cè)主、再熱器汽溫偏差;擺動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作靈活可靠，對(duì)汽溫的調(diào)節(jié)作用顯著。在各穩(wěn)定負(fù)荷下，所有受熱面金屬壁溫均能控制在允許范圍以內(nèi)。

2、鍋爐存在的主要問題及分析

自投運(yùn)以來，爐渣可燃物含量一直高在5～10%，嚴(yán)重時(shí)爐渣可燃物含量可高達(dá)20%，嚴(yán)重影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。通過燃燒調(diào)整工作，進(jìn)行煤粉取樣發(fā)現(xiàn)煤粉細(xì)度較大，R90可達(dá)到40%左右（設(shè)計(jì)值為22.5%），且爐渣內(nèi)可觀察到直徑達(dá)10mm的煤塊，說明爐內(nèi)存在嚴(yán)重的問題。鍋爐存在的問題較多，如分離器分離效果差，使煤粉細(xì)度大、煤粉均勻性差（煤粉中粗大顆粒較多）;一次風(fēng)管堵塞;空預(yù)器出口一、二次風(fēng)溫低達(dá)不到設(shè)計(jì)值等問題。

2.1 磨煤機(jī)分離器堵塞問題：

鍋爐制粉系統(tǒng)中分離器是關(guān)鍵設(shè)備之一，從磨煤機(jī)出來的風(fēng)粉混合物經(jīng)過分離器時(shí)，不合格的煤粉通過回粉管返回到磨煤機(jī)重磨，合格的煤粉進(jìn)入爐膛。分離器的工作性能直接關(guān)系到煤粉的細(xì)度、制粉系統(tǒng)的效率、電耗，從而嚴(yán)重影響著整個(gè)鍋爐機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

經(jīng)過近一年的運(yùn)行分析，認(rèn)為分離器工作不正常是造成煤粉偏粗、均勻性差的主要原因。

2.1.1 磨煤機(jī)分離器的分離原理：

磨煤機(jī)分離器的結(jié)構(gòu)如圖所示，粗煤粉的分離區(qū)主要分為兩部分：一部分在分離器入口管出口處，由于風(fēng)粉混合物進(jìn)入分離器外錐，容積擴(kuò)大，造成氣流速度的降低，部分粗煤粉不能被氣流所攜帶而脫離氣流;另外由于粗煤粉對(duì)壁面的撞擊而脫離氣流，落入回粉管。另一部分在分離器折向擋板后的內(nèi)錐內(nèi)部，由于氣流經(jīng)過折向擋板后，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，粗顆粒脫離氣流，而合格的細(xì)煤粉進(jìn)入一次風(fēng)管;粗顆粒經(jīng)過回粉簾板，落回粗粉分離器入口的分離區(qū)，內(nèi)回粉中的部分細(xì)煤粉又被氣流攜帶，大顆粒則到回粉管中。落到回粉管中的煤粉，經(jīng)過回粉管進(jìn)入落煤管中，回到磨煤機(jī)繼續(xù)研磨。

2.1.2 粗粉分離器工作狀況不佳的主要原因：

2.1.2.1 粗粉分離器是徑向型的，且設(shè)計(jì)和實(shí)際運(yùn)行容積強(qiáng)度偏高。該徑向型分離器本身存在阻力大、循環(huán)倍率高、綜合分離效率低、煤粉均勻性差等缺點(diǎn)。在容積強(qiáng)度偏高的條件下，煤粉細(xì)度難以調(diào)細(xì)，煤粉均勻性更差。

2.1.2.2 原煤煤質(zhì)較差，目前燃用的煤種，煤質(zhì)較差，表現(xiàn)在煤質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果為低位發(fā)熱量低、灰分高，使得鍋爐的燃煤量提高，磨煤機(jī)出力大大增加。設(shè)計(jì)煤種600MW工況燃煤量為214.63t/h，在實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)煤質(zhì)差時(shí)，燃煤量最大曾達(dá)到340t/h才能帶滿負(fù)荷。磨煤機(jī)出力的提高，使得分離器通風(fēng)量增加，進(jìn)一步提高了分離器的容積強(qiáng)度，加重了分離器的負(fù)擔(dān)，造成煤粉細(xì)度變粗。

2.1.2.3 原煤中雜物太多，由于目前燃用煤種大多為小煤窯生產(chǎn)的汽車來煤，原煤中的炮線、麻袋片、編織袋等雜物，很容易掛在分離器的折向擋板上，阻擋了部分通流面積，使得擋板處的氣流速度偏離設(shè)計(jì)速度，影響分離器的工作性能。在實(shí)際運(yùn)行中，要求檢修人員每7～10天進(jìn)行一次磨煤機(jī)分離器清理，但是分離器清理結(jié)束后，在4天后進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)雜物已經(jīng)阻擋了折向擋板處的一半以上通流面積。

2.1.2.4 分離器回粉不暢，根據(jù)多次對(duì)分離器的檢查情況，分離器的內(nèi)回粉管容易堵塞，也就是說第二個(gè)分離區(qū)分離下來的粗大顆粒無法通過回粉簾板，只能積累在內(nèi)錐中，當(dāng)積到一定程度后，粗煤粉也隨著氣流進(jìn)入一次風(fēng)管，內(nèi)錐中的離心分離完全失效，造成煤粉變粗，均勻性變差。內(nèi)回粉堵塞的原因，與內(nèi)回粉簾板的結(jié)構(gòu)有關(guān)，回粉不易將簾板推開，尤其是在有雜物堵塞回粉口時(shí)。在停爐檢查中，也發(fā)現(xiàn)了外回粉管堵塞的情況，如果該回粉管堵塞，則整個(gè)粗粉分離器的分離作用失效，相當(dāng)于磨煤機(jī)出口的煤粉不經(jīng)分離直接輸送到鍋爐中燃燒。

2.2 一次粉管堵塞的原因：

根據(jù)鍋爐熱力性能計(jì)算結(jié)果，在BMCR工況下，燃用設(shè)計(jì)煤種時(shí)，到磨煤機(jī)的總風(fēng)量為465.41t/h，每臺(tái)磨煤機(jī)的風(fēng)量為93.082t/h，總的風(fēng)粉混合容積流量為153.98m³/s，每根粉管的容積流量為7.699m³/s，粉管平均風(fēng)速為26.34m/s，在THA工況下，粉管平均風(fēng)速為25.44m/s。在滑壓45%BMCR工況下，3臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，粉管平均風(fēng)速24.64m/s?？梢钥闯?，正常運(yùn)行時(shí)，粉管平均風(fēng)速均在24.64m/s以上，在這樣的風(fēng)速下，一般不會(huì)發(fā)生積粉、堵塞現(xiàn)象。分析#1、2爐發(fā)生堵管現(xiàn)象的原因可能有：

2.2.1 通風(fēng)量不足

從一次風(fēng)速表測(cè)量的數(shù)據(jù)看，兩臺(tái)鍋爐的一次粉管風(fēng)速均未達(dá)到設(shè)計(jì)風(fēng)速，而磨煤機(jī)入口容量風(fēng)量、旁路風(fēng)量都指示不準(zhǔn)，難以判斷磨煤機(jī)入口通風(fēng)量的大小。但從運(yùn)行情況來看，實(shí)際一次風(fēng)速應(yīng)高于18m/s，在正常情況下，在此風(fēng)速下運(yùn)行也不應(yīng)發(fā)生一次風(fēng)管堵塞現(xiàn)象。

2.2.2 風(fēng)量分配不均

磨煤機(jī)兩端的四根一次粉管風(fēng)速偏差太大，一般來說，阻力大的管子容易攜帶煤粉較多而風(fēng)量較少，這根管在運(yùn)行中容易發(fā)生積粉，一旦積粉，該管道的阻力會(huì)進(jìn)一步增加，造成風(fēng)量更小，從而造成更容易積粉的惡性循環(huán)，嚴(yán)重時(shí)造成堵管。一般規(guī)程要求，四根一次風(fēng)管的風(fēng)速偏差應(yīng)在5%以內(nèi)，如果有偏差較大的一次風(fēng)管，應(yīng)對(duì)可調(diào)縮孔進(jìn)行調(diào)整，控制風(fēng)速偏差。

按防爆規(guī)定可調(diào)縮孔應(yīng)安裝在水平管段，但是目前我廠可調(diào)縮孔安裝在豎直管段，安裝不符合要求，從而使可調(diào)縮孔內(nèi)部孔隙處積粉，失去調(diào)節(jié)作用，無法調(diào)節(jié)。

2.2.3 煤粉過粗

粗粉分離器出口煤粉很粗，甚至在排渣中可見較多直徑大于10mm的原煤顆粒。在一次煤粉管道中，越大的煤粉顆粒越容易脫離氣流、沉積在煤粉管道底部，而且不易被氣流再次吹起。因此，大量的粗大顆粒存在，是造成水平管段積粉的主要原因之一。

通過以上分析，如果排除磨煤機(jī)出口四根一次風(fēng)管風(fēng)量分配不均的原因（可通過可調(diào)縮孔進(jìn)行調(diào)節(jié)），造成煤粉管道堵塞的最大可能仍然是煤粉過粗，只要煤粉細(xì)度、均勻性得到控制，一次風(fēng)管堵塞的問題應(yīng)會(huì)大大緩解。

2.2.4 旁路風(fēng)對(duì)雜物的影響

根據(jù)從分離器清理出來的雜物來觀察，炮線外皮完整，幾乎沒有被鋼球砸過，因此，懷疑部分原煤和雜物沒有進(jìn)入磨煤機(jī)就被帶到粗粉分離器中。為了防止一次風(fēng)管堵塞，目前運(yùn)行中采用了較大的旁路風(fēng)量，旁路風(fēng)隨原煤一起進(jìn)入磨煤機(jī)入口，并與從磨煤機(jī)出來的容量風(fēng)混合，進(jìn)入磨煤機(jī)出口管，存在原煤和雜物短路的可能性。

如果確認(rèn)旁路風(fēng)量較大是造成較多的原煤顆粒、雜物短路進(jìn)入分離器的主要原因，在保證不堵管的情況下，應(yīng)盡量關(guān)小旁路風(fēng)。

2.3 空預(yù)器出口風(fēng)溫低于設(shè)計(jì)值：

#1、2鍋爐采用豪頓華公司制造的三分倉旋轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，空預(yù)器出口一、二次風(fēng)溫設(shè)計(jì)值分別為314.6℃、323.6℃，實(shí)際運(yùn)行空預(yù)器出口一、二次風(fēng)溫分別為288℃、293℃。一次風(fēng)溫比設(shè)計(jì)風(fēng)溫低約25℃;二次風(fēng)溫比設(shè)計(jì)風(fēng)溫低約30℃。由于一、二次熱風(fēng)溫度的降低，特別是二次風(fēng)溫的降低，會(huì)降低爐膛溫度，直接影響到爐膛燃燒，使不完全燃燒損失增加。

為防止空預(yù)器積灰嚴(yán)重后導(dǎo)致?lián)Q熱效果進(jìn)一步惡化，二次風(fēng)溫大幅下降，在機(jī)組正常運(yùn)行過程中穩(wěn)定燃燒的時(shí)期要對(duì)空預(yù)器進(jìn)行吹灰，長期低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)應(yīng)增加空預(yù)器吹灰的次數(shù)。如果在吹灰的時(shí)候燃燒出現(xiàn)異常，要馬上停止吹灰操作。

3、針對(duì)以上問題和原因的分析采如下取燃燒調(diào)整的優(yōu)化運(yùn)行措施

3.1 在煤質(zhì)管理方面的優(yōu)化措施

3.1.1加強(qiáng)進(jìn)煤管理、入爐煤分析，加強(qiáng)運(yùn)行監(jiān)視，采取有力措施，加強(qiáng)煤質(zhì)管理。盡最大努力保證燃用煤種接近設(shè)計(jì)煤種。應(yīng)加強(qiáng)入爐煤的化驗(yàn)力度，準(zhǔn)確掌握入爐煤的工業(yè)分析數(shù)據(jù)，特別是揮發(fā)份和灰份，及時(shí)提供給運(yùn)行人員，便于進(jìn)行調(diào)整。

3.1.2 加強(qiáng)混煤。在無法保證設(shè)計(jì)煤種的情況下，應(yīng)考慮采取混煤措施，以提高機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性?；烀夯蚺涿汗ぷ骺商岣吡淤|(zhì)煤的利用率，降低燃料成本，減少排放，解決因煤質(zhì)問題引起的鍋爐受熱面結(jié)渣、積灰、腐蝕、磨損等問題。

3.2在運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整方面的措施

3.2.1 ?在鍋爐低負(fù)荷時(shí)，運(yùn)行控制鍋爐左右側(cè)煙溫偏差≤80℃的情況下，盡量關(guān)小至直關(guān)閉高位燃燼風(fēng)的辦法，來調(diào)整燃燒。但在高負(fù)荷（600MW）時(shí)，關(guān)閉I、J、K三層高位燃燼風(fēng)開度<50%時(shí)，會(huì)造成A、B兩側(cè)末級(jí)再熱器入口煙溫偏差>100℃，A、B兩側(cè)再熱汽溫汽溫偏差大（A側(cè)低至515℃，B側(cè)高至550℃）、末級(jí)再熱器壁溫高至620℃。

3.2.2 在機(jī)組負(fù)荷變化時(shí)，要及時(shí)對(duì)處于手動(dòng)狀態(tài)的二次風(fēng)擋板進(jìn)行調(diào)節(jié)，在負(fù)荷大于300MW時(shí)，保持大風(fēng)箱差壓在1.0kPa左右（具體在0.8～1.0kPa之間）。

3.2.3 機(jī)組運(yùn)行的磨煤機(jī)周界風(fēng)擋板開度依據(jù)負(fù)荷、大風(fēng)箱差壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，停運(yùn)的磨煤機(jī)周界風(fēng)擋板開度保持在5%。

3.2.4 ?鍋爐運(yùn)行過程中保持下層AB、BA層輔助風(fēng)擋板開度在100%。

3.2.5 ?加強(qiáng)鍋爐各受熱面吹灰，控制各受熱面金屬壁溫在正常范圍內(nèi)，防止超溫爆管。

3.2.6 ?在鍋爐運(yùn)行中結(jié)合再熱汽溫度及時(shí)調(diào)整燃燒器擺角，但燃燒器擺角擺動(dòng)時(shí)，要注意控制末級(jí)再熱器金屬壁溫不超過627℃。

3.2.7 ?磨煤機(jī)運(yùn)行過程中通過磨煤機(jī)旁路風(fēng)調(diào)整試驗(yàn)，關(guān)小旁路風(fēng)擋板開度在30%，能明顯改善燃燒效果，可減少渣量。但由于一次粉管風(fēng)速不能保證在18m/s，有堵塞一次粉管的跡象，所以不能繼續(xù)關(guān)小旁路風(fēng)擋板，只能保持在50%左右。

3.2.8 ?根據(jù)磨煤機(jī)運(yùn)行情況合理停運(yùn)磨煤機(jī)并及時(shí)聯(lián)系檢修人員進(jìn)行磨煤機(jī)分離器的清理，每7～10天聯(lián)系檢修人員進(jìn)行磨煤機(jī)分離器清理。

3.2.9 ?磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)保持磨煤機(jī)合適的料位，盡量維持磨煤機(jī)差壓料位在800Pa，磨煤機(jī)料位不能超過1000Pa，防止磨煤機(jī)滿煤。

3.2.10 定期對(duì)運(yùn)行磨煤機(jī)加裝鋼球，當(dāng)運(yùn)行磨煤機(jī)電流降至110A時(shí)，應(yīng)及時(shí)聯(lián)系檢修人員進(jìn)行加裝鋼球，以保持運(yùn)行磨煤機(jī)電流在112～116A之間。

3.3定期對(duì)磨煤機(jī)系統(tǒng)及鍋爐本體進(jìn)行檢查，想盡辦法減少系統(tǒng)漏風(fēng)。changqidi

針對(duì)鍋爐漏風(fēng)的問題，在實(shí)際操作過程中，主要是通過適當(dāng)降低爐膛負(fù)壓的形式來達(dá)到減少鍋爐漏風(fēng)的效果，但是前提條件是爐膛負(fù)壓不冒正。此外，工作人員還需要定期對(duì)撈渣機(jī)以及爐底進(jìn)行檢查，確保其水封的嚴(yán)密性。而針對(duì)磨煤機(jī)系統(tǒng)漏風(fēng)的問題，我們能夠通過風(fēng)門的間隙調(diào)整、漏點(diǎn)修復(fù)等技術(shù)手段將磨煤機(jī)制粉系統(tǒng)的漏風(fēng)點(diǎn)處理。

4、結(jié)論

通過對(duì)某電廠兩臺(tái)600MW鍋爐燃燒存在的問題的分析與思考，我們可以看到：在600MW 亞臨界鍋爐的運(yùn)行過程中，最大的操作難題莫過于制粉系統(tǒng)的燃燒控制。采取了相應(yīng)的燃燒調(diào)整措施，已初步使鍋爐設(shè)備達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行，但根本的問題還有待于下一步利用大修機(jī)會(huì)，進(jìn)行技術(shù)改造來真正解決。

參考文獻(xiàn)

[1]李政林. 220t/h鍋爐燃燒調(diào)整試驗(yàn)分析及優(yōu)化運(yùn)行[D].東南大學(xué)，2005。

[2]孟桂祥，王偉，馬化杰，薛朝囡，種道彤，袁方. 某330MW鍋爐燃燒調(diào)整實(shí)驗(yàn)及優(yōu)化運(yùn)行分析[J]. 電站系統(tǒng)工程，2014，06。

[3]衡麗君，張永福，韋紅旗. 220t/h鍋爐燃燒調(diào)整試驗(yàn)分析及優(yōu)化運(yùn)行[J]. 華北電力技術(shù)，2003，07。

[4]王鵬. 多燃料燃?xì)忮仩t燃燒調(diào)整與運(yùn)行優(yōu)化[D].長沙理工大學(xué)，2015。

[5]李永華，劉長良，陶哲.火電廠鍋爐系統(tǒng)及優(yōu)化運(yùn)行[M].北京：中國電力出版社，2011.

[6]黃新元.電站爐運(yùn)行與燃燒調(diào)整[M].北京：中國電力出版社，2007

[7]馮智字.1 000 MW超超臨界機(jī)組鍋爐燃燒器燒損原因分析及防治[J].發(fā)電設(shè)備，2013，27（2）：109—112

作者簡(jiǎn)介：魯學(xué)斌（1980-），男，本科，工程師，主要從事火電廠集控運(yùn)行方面的工作。

（作者單位：國神集團(tuán)山西河曲發(fā)電有限公司）