660MW超超臨界π型鍋爐燃燒調(diào)整優(yōu)化試驗(yàn)研究

張飛

【摘 要】某電廠660MW機(jī)組自投產(chǎn)以來，由于#1鍋爐再熱汽溫兩側(cè)偏差大，機(jī)側(cè)再熱汽溫達(dá)不到設(shè)計(jì)值600℃，且#1鍋爐運(yùn)行中還存在如下問題：總的送風(fēng)量偏大，省煤器出口氧量偏差較大;磨煤機(jī)出力達(dá)不到設(shè)計(jì)值;一次風(fēng)管風(fēng)速不均勻，一次風(fēng)速高;空氣預(yù)熱器積灰及低溫腐蝕嚴(yán)重，阻力較大;高負(fù)荷鍋爐易結(jié)焦;鍋爐排煙溫度偏高;高溫再熱器低溫段壁溫易超限;再熱器減溫水量較大;鍋爐轉(zhuǎn)機(jī)電耗率高等一系列影響機(jī)組正常運(yùn)性的安全經(jīng)濟(jì)性的問題。基于此進(jìn)行專題性的燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)研究。

【關(guān)鍵詞】燃燒調(diào)整、減溫水、氧量;分離器轉(zhuǎn)速;一次風(fēng)速;排煙溫度

1 設(shè)備概況

某電廠鍋爐為上海鍋爐廠生產(chǎn)的660MW超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流爐，四角切向燃燒方式、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)架的π型直流爐。鍋爐燃燒系統(tǒng)按中速磨冷一次風(fēng)直吹式制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)。24只直流式燃燒器分6層布置于爐膛下部四角，煤粉和空氣從四角送入，在爐膛中呈切圓方式燃燒。

過熱汽溫通過煤水比調(diào)節(jié)和三級(jí)減溫水來控制。再熱汽溫采用煙氣擋板、燃燒器擺動(dòng)和過量空氣系數(shù)變化調(diào)節(jié)，兩級(jí)再熱器之間連接管道上設(shè)置事故噴水。

2 影響燃燒的因素

2.1 燃料的影響

燃煤的發(fā)熱量、水分、揮發(fā)分、灰分、硫分等變化較大，對(duì)燃燒的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性均將產(chǎn)生直接的影響。煤的發(fā)熱量大小是影響燃燒穩(wěn)定性的重要因素。燃煤發(fā)熱量的降低將導(dǎo)致爐內(nèi)溫度水平降低，這對(duì)著火和燃盡都會(huì)帶來不利影響。煤種水分對(duì)燃燒過程的影響主要表現(xiàn)在水分多的煤引燃著火困難，且會(huì)延長燃燒過程，降低燃燒室溫度，增加不完全燃燒及排煙熱損失。灰分較大、硫分高導(dǎo)致空預(yù)器積灰較多，煙塵含量超標(biāo)，空預(yù)器低溫腐蝕，二氧化硫超標(biāo)等。

2.2 煤粉細(xì)度的影響

煤粉越細(xì)，加熱時(shí)溫升越快，揮發(fā)分的析出、著火及化學(xué)反應(yīng)速度也就越快，因而越容易著火，燃燒也就越完全。但煤粉過細(xì)會(huì)增加制粉系統(tǒng)電耗，甚至導(dǎo)致磨煤機(jī)出力不足，負(fù)荷適應(yīng)能力下降。煤粉太粗，鍋爐著火推遲、飛灰大渣含碳量增大、引起燃燒不穩(wěn)等。

3 燃燒調(diào)整的內(nèi)容

3.1 一次風(fēng)的調(diào)整

（1）一次風(fēng)量的標(biāo)定。磨入口一次風(fēng)量過大，使得煤粉管內(nèi)風(fēng)速增加，煤粉著火推遲，鍋爐飛灰可燃物含量增加，同時(shí)一次風(fēng)機(jī)電耗和鍋爐排煙溫度都會(huì)增加，嚴(yán)重時(shí)造成煤粉著火困難，燃燒不穩(wěn)定，影響鍋爐的運(yùn)行安全。磨入口一次風(fēng)量過小，可能造成粉管內(nèi)積煤自燃，同時(shí)會(huì)使煤粉著火提前，燒損燃燒器。為了保證鍋爐燃燒的安全穩(wěn)定，磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量的控制顯得尤為重要。為此對(duì)#1鍋爐進(jìn)行了一次風(fēng)量標(biāo)定試驗(yàn)，經(jīng)過標(biāo)定后一次風(fēng)機(jī)電流下降約15A。

（2）一次風(fēng)速的調(diào)整。運(yùn)行中部分磨煤機(jī)出口粉管一次風(fēng)速高于設(shè)計(jì)值（27 m/s），一次風(fēng)率升高會(huì)造成一次風(fēng)粉著火熱增加，著火推遲，火焰中心上移;再熱器減溫水量增大，發(fā)電汽耗增大;爐膛出口煙氣溫度升高，高溫受熱面壁溫升高，壽命下降;另外一次風(fēng)率升高，二次風(fēng)率降低，會(huì)減弱爐內(nèi)水冷壁面形成“風(fēng)包粉”氣氛的程度，水冷壁積灰結(jié)焦性增大，水冷壁吸熱降低，鍋爐吹灰頻次增加;一次風(fēng)速增大，噴燃器噴口磨損速度加快，一次風(fēng)壓偏大，一次風(fēng)壓與空氣預(yù)熱器之間的壓差升高，空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)增大。試驗(yàn)中將#1爐一次風(fēng)母管壓力進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)單臺(tái)磨最大給煤量控制在7.0～9.5 kPa;通過調(diào)節(jié)磨煤機(jī)出口粉管可調(diào)縮孔，將部分磨出口粉管的一次風(fēng)速從36 m/s左右降到28 m/s左右，一次風(fēng)管和噴燃器口磨損的速度明顯減輕，受熱面超溫次數(shù)減少，詳見表2。

3.2 二次風(fēng)的調(diào)整

鍋爐采用的是復(fù)合式空氣分級(jí)低氮燃燒器，實(shí)際運(yùn)行中低負(fù)荷時(shí)脫硝入口NOx濃度較高，再熱汽溫兩側(cè)偏差大。所以低負(fù)荷采取高溫區(qū)欠氧，低溫區(qū)富氧的配風(fēng)方式，減少爐膛中心二次風(fēng)，增加爐膛頂部二次風(fēng)，低負(fù)荷時(shí)脫硝入口NOx濃度明顯減少。

增加底層二次風(fēng)（偏置風(fēng)）的開度，大渣可燃物含量明顯降低。

調(diào)整鍋爐SOFA風(fēng)水平擺角，全部置于反切位置，有利于減小再熱汽溫兩側(cè)偏差。

3.3 氧量的調(diào)整

氧量的大小，直接反應(yīng)了爐膛內(nèi)燃燒的好壞。氧量過高，送、引增風(fēng)機(jī)出力增加，電耗較高，同時(shí)鍋爐總風(fēng)量增加造成排煙溫度升高，鍋爐效率降低。氧量過低，鍋爐不完全燃燒損失增加，燃燒不穩(wěn)，嚴(yán)重時(shí)可能造成鍋爐滅火。因此運(yùn)行中氧量的準(zhǔn)確性非常重要，需定期對(duì)鍋爐的氧量測點(diǎn)進(jìn)行氧化鋯標(biāo)定。通過燃燒調(diào)整試驗(yàn)確定不同負(fù)荷段對(duì)應(yīng)的最佳氧量，以提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，詳見表3。

3.4 燃燒器擺角的調(diào)整

燃燒器的擺角主要是根據(jù)再熱汽溫及減溫水量進(jìn)行調(diào)整，由于#1爐運(yùn)行中再熱汽溫偏低，燃燒器擺角一直往上擺。但是燃燒器擺角控制不能高于70%，擺角長期上擺會(huì)引起爐膛火焰中心上移，壁溫較高，再熱器減溫水量增大，尤其汽溫異常變化時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整，注意擺動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)不能長時(shí)間停在同一位置，否則時(shí)間一長，噴嘴容易卡死，一般情況每天最少應(yīng)活動(dòng)一次。

4 影響鍋爐經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的主要參數(shù)

通過目前運(yùn)行中的鍋爐燃燒調(diào)整，提出了影響鍋爐經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的因素如下：

4.1 主、再熱汽溫

主蒸汽溫度每下降10℃，影響煤耗上升約0.99g/kwh;再熱蒸汽溫度每下降10℃，影響煤耗上升約0.9g/kwh。提高主、再熱汽溫，能極大的提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，因此運(yùn)行中在汽溫、壁溫不超限的前提下，應(yīng)實(shí)時(shí)進(jìn)行燃燒調(diào)整，控制主、再熱汽溫在額定參數(shù)下運(yùn)行。

4.2 再熱器減溫水量

再熱器減溫水量每增加1%，影響煤耗上升約0.86g/kwh。降低再熱器的減溫水，能有效的提高機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性，所以在再熱器不超溫的情況下，盡量減少再熱器減溫水用量。

4.3 飛灰、大渣可燃物含量

飛灰可燃物含量每增加1%，影響煤耗上升約1.32g/kwh;大渣可燃物含量每增加1%，影響煤耗上升約0.32g/kwh。為控制飛灰、大渣可燃物含量，運(yùn)行中可采取的措施有：增大燃燒器下層二次風(fēng)量;低負(fù)荷時(shí)提高煤粉細(xì)度;降低一次風(fēng)速;降低一次風(fēng)管冷風(fēng)量提高磨煤機(jī)出口溫度等。

4.4 排煙溫度

鍋爐排煙溫度每上升10℃，影響煤耗上升約1.66g/kwh。但排煙溫度過低又會(huì)使空預(yù)器發(fā)生低溫腐蝕，甚至?xí)绊懨撓跹b置的正常運(yùn)行，因此為了兼顧鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性，運(yùn)行中要控制一次風(fēng)管冷風(fēng)量;控制火焰中心位置;冬季提高進(jìn)入爐膛的二次風(fēng)溫;防止尾部受熱面結(jié)灰;加強(qiáng)受熱面吹灰等。

5結(jié)語

（1）優(yōu)化磨煤機(jī)一次風(fēng)壓，即將#1爐一次風(fēng)母管壓力控制在7～9 .5 kPa，部分磨煤機(jī)粉管一次風(fēng)速從36 m/s降到28 m/s（接近設(shè)計(jì)值27m/s），一次風(fēng)管和噴燃器口磨損的速度明顯減輕。調(diào)整后，鍋爐各受熱面壁溫偏差減小，超溫次數(shù)減少。

（2）標(biāo)定磨煤機(jī)入口風(fēng)量，一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行電流下降約15A，廠用電率降低。

（3）合理控制二次風(fēng)，低負(fù)荷脫硝入口NOx含量降低，噴氨量減少，再熱汽溫兩側(cè)偏差減小。

（4）增加底層二次風(fēng)（偏置風(fēng)）的開度，鍋爐大渣可燃物含量降低，提高了鍋爐的效率。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：江蘇國華陳家港發(fā)電有限公司）