660 MW 超超臨界鍋爐火焰偏斜調(diào)整方法淺析

孔凡續(xù) 郭以永

1.安徽華電六安電廠有限公司

2.中國華電集團(tuán)有限公司安徽分公司

0 引言

某公司擁有2 臺(tái)660 MW 機(jī)組,鍋爐為超超臨界壓力參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、Π型半露天布置、除渣系統(tǒng)為干式機(jī)械除渣、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)。爐膛上部沿?zé)煔饬飨蛞来尾贾们捌梁秃笃吝^熱器、末級(jí)過熱器和末級(jí)再熱器，尾部煙道布置低溫過熱器和低溫再熱器。前屏過熱器與后屏過熱器、后屏過熱器與末級(jí)過熱器、低溫再熱器與末級(jí)再熱器之間均設(shè)計(jì)管道交叉排列以減小汽溫偏差。鍋爐點(diǎn)火方式采用兩層等離子點(diǎn)火，低負(fù)荷時(shí)助燃采用等離子。過熱器汽溫通過煤水比調(diào)節(jié)和三級(jí)減溫水控制。再熱器汽溫采用煙氣擋板調(diào)溫、燃燒器擺動(dòng)和過量空氣系數(shù)的變化調(diào)節(jié)，兩級(jí)再熱器之間連接管道上設(shè)置事故噴水。設(shè)計(jì)和校核煤種為：新集煤、山西混煤、淮南煤等煙煤。

鍋爐燃燒系統(tǒng)按六臺(tái)中速磨冷一次風(fēng)直吹式制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)，24 套直流式燃燒器分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。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1 層輔助風(fēng)噴嘴，其中包括上下2 個(gè)預(yù)置水平偏角的輔助風(fēng)噴嘴和1 個(gè)直吹風(fēng)噴嘴。在主風(fēng)箱上部設(shè)有2 層上端部風(fēng)（CCOFA 風(fēng)）噴嘴，在主風(fēng)箱下部設(shè)有1 層下端部風(fēng)（AA 風(fēng)）噴嘴。在主風(fēng)箱上部布置有兩級(jí)分離燃盡風(fēng)（LOFA 和HOFA 分離燃盡風(fēng)），可水平和上下擺動(dòng)。

1 問題分析

由于該型鍋爐設(shè)計(jì)的煙溫測點(diǎn)較少，且布置在尾部煙道，煙溫?zé)o法反映火焰偏斜問題。從鍋爐各受熱面蒸汽側(cè)溫度進(jìn)行分析，機(jī)組正常運(yùn)行期間各受熱面蒸汽溫度分布見表1（以500 MW、600 MW 負(fù)荷為例）。

由表1 鍋爐各受熱面汽溫和水冷壁壁溫?cái)?shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，鍋爐存在明顯的火焰中心偏斜，火焰整體向右側(cè)偏移，導(dǎo)致水冷壁壁溫右側(cè)偏高。由于煙氣在水平煙道有旋轉(zhuǎn)殘余，引起后屏過熱器出口左右側(cè)汽溫的偏差較大。為提高末級(jí)過熱器出口整體汽溫，左側(cè)減溫水使用量較多。對于目前存在的汽溫和壁溫偏差，結(jié)合鍋爐實(shí)際運(yùn)行情況從運(yùn)行調(diào)整角度，通過試驗(yàn)調(diào)整各層輔助風(fēng)擋板開度和燃盡風(fēng)擺角，找到最佳的調(diào)整方法，消除鍋爐汽溫和壁溫的偏差，提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

2 試驗(yàn)分析

為保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和具有代表性，本次試驗(yàn)負(fù)荷選取660 MW 和500 MW 兩個(gè)工況，從影響鍋爐火焰中心和煙氣旋轉(zhuǎn)的各因素入手，對鍋爐進(jìn)行燃燒調(diào)整試驗(yàn)，得出該負(fù)荷工況下最佳調(diào)整方法。同時(shí)，在其他不同負(fù)荷工況進(jìn)行驗(yàn)證調(diào)整效果，通過綜合分析，找出鍋爐燃燒調(diào)整的各種方法和思路，消除火焰偏斜。本次燃燒調(diào)整試驗(yàn)手段主要有：HOFA、LOFA 風(fēng)水平擺角、垂直擺角和開度；CCOFA-Ⅰ、CCOFA-Ⅱ風(fēng)開度；燃燒器周界風(fēng)、偏置風(fēng)開度；燃燒器層間風(fēng)開度。通過前期分析，主要通過下面不同調(diào)整手段對壁溫和汽溫偏差的影響進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

1)將鍋爐#1、#4角HOFA、LOFA風(fēng)水平擺角由反切調(diào)整為正切，得到試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

2)將鍋爐#1 角HOFA、LOFA 風(fēng)垂直擺角置水平位置，#2、#3、#4 角HOFA、LOFA 風(fēng)垂直擺角置上擺100%位，得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。

表1

3)將鍋爐CCOFA-Ⅰ、CCOFA-Ⅱ風(fēng)開度偏差調(diào)整至40%以上，CCOFA-Ⅰ風(fēng)擋板開度在20%，CCOFA-Ⅱ風(fēng)擋板開度在70%，得到試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4。

4)將鍋爐燃燒器助燃周界風(fēng)擋板較其他輔助風(fēng)開大10%，得到試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表5。

5)將鍋爐燃燒器上下偏置風(fēng)擋板較其他輔助風(fēng)關(guān)小15%，得到試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表6。

6)將1）～5）試驗(yàn)表同時(shí)進(jìn)行調(diào)整，得到試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表7。

表2

表3

表4

表5

表6

表7

由上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)可見，燃盡風(fēng)水平和垂直擺角對鍋爐煙氣旋流和汽溫偏差影響較大，燃燒器上、下偏置風(fēng)擋板開度對鍋爐火焰偏斜和壁溫偏差影響較大，綜合各種工況試驗(yàn)結(jié)果，得出以下消除火焰偏斜，汽溫、壁溫偏差的運(yùn)行調(diào)整方法：

1)將鍋爐#1、#4 角燃盡風(fēng)擋板由反切調(diào)整為正切。

2)上擺鍋爐#2、#3、#4 角燃盡風(fēng)擺角，#2、#3、#4 角燃盡風(fēng)擺角在100%，#1 角燃盡風(fēng)擺角在50%。

3)關(guān)小鍋爐#3角燃盡風(fēng)擋板，#3角燃盡風(fēng)開度在50%左右，其他角燃盡風(fēng)開度在100%。

4)開大鍋爐燃燒器周界風(fēng)，關(guān)小燃燒器上下偏置風(fēng)擋板，將偏置風(fēng)擋板與其他輔助風(fēng)擋板開度偏差5%～10%。

5)開大上層緊湊燃盡風(fēng)（CCOFA）擋板，一般將上層緊湊燃盡風(fēng)較下層緊湊燃盡風(fēng)擋板開大20%～40%。

根據(jù)機(jī)組不同負(fù)荷、不同煤質(zhì)采取相應(yīng)的上述一種或幾種調(diào)整方法，可以消除鍋爐火焰偏斜和汽溫、壁溫偏差。通常情況下，水冷壁壁溫左右側(cè)偏差可控制在10 ℃以下，部分負(fù)荷段沒有偏差，后屏出口蒸汽溫度左右側(cè)偏差可控制在15 ℃以下，主蒸汽、再熱蒸汽的左右側(cè)汽溫偏差小于5 ℃，同時(shí)減溫水大幅度降低，提高了機(jī)組運(yùn)行安全性和經(jīng)濟(jì)性。

3 結(jié)束語

為解決鍋爐火焰偏斜問題，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比分析，從運(yùn)行調(diào)整角度出發(fā)，總結(jié)消除火焰偏斜、汽溫、壁溫偏差的調(diào)整方法，確保鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，為同類型電廠鍋爐消除火焰偏斜問題提供參考。