330MW燃煤鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整淺析

（甘肅大唐國(guó)際連城發(fā)電有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730332）

引言

某發(fā)電廠330MW機(jī)組所配1025噸/小時(shí)燃煤鍋爐，是由東方鍋爐有限責(zé)任公司制造的亞臨界參數(shù)自然循環(huán)汽包爐，采用中間一次再熱、四角切圓燃燒、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣?！啊恰毙尾贾闷仩t。燃用煤種屬高揮發(fā)份、中等發(fā)熱量的混合煙煤。該爐配有五臺(tái)HP-823中速磨煤機(jī)，制粉系統(tǒng)為冷一次風(fēng)正壓直吹系統(tǒng)，并配有兩臺(tái)三分倉(cāng)豪頓華回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。自投產(chǎn)運(yùn)行以來(lái)，受煤炭市場(chǎng)影響，所用煤種多元化、煤質(zhì)變化大，低位熱值逐年下降，偏離設(shè)計(jì)煤種，造成設(shè)備磨損嚴(yán)重，燃燒工況惡化，消耗增大。歷年低位熱值、磨煤機(jī)、制粉系統(tǒng)單耗統(tǒng)計(jì)如下表1：

表1 歷年低位熱值、磨煤機(jī)、制粉系統(tǒng)單耗統(tǒng)計(jì)

一、燃燒調(diào)整的目的和任務(wù)

l.保證鍋爐參數(shù)穩(wěn)定在規(guī)定范圍并產(chǎn)生足夠數(shù)量的合格蒸汽以滿足外界負(fù)荷的需要；

2.保證鍋爐運(yùn)行安全可靠；

3.盡量減少不完全燃燒損失，以提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性；

4.使NOx，SOx及鍋爐各項(xiàng)排放指標(biāo)控制在允許范圍內(nèi)。

燃燒工況穩(wěn)定、良好，是保證鍋爐安全可靠運(yùn)行的必要條件。燃燒過(guò)程不穩(wěn)定不但將引起蒸汽參數(shù)發(fā)生波動(dòng)，而且還將引起未燃燼可燃物在尾部受熱面的沉積，以致給尾部煙道帶來(lái)再燃燒的威脅。爐膛溫度過(guò)低不但影響燃料的著火和正常燃燒，還容易造成爐膛熄火。爐膛溫度過(guò)高、燃燒室內(nèi)火焰充滿程度差或火焰中心偏斜等，將引起水冷壁局部結(jié)渣，或由于熱負(fù)荷分布不均勻而使水冷壁和過(guò)熱器、再熱器等受熱面的熱偏差增大，嚴(yán)重時(shí)甚至造成局部管壁超溫或過(guò)熱器爆管事故。

二、制粉系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)試

制粉系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的合理與否，對(duì)鍋爐機(jī)組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都有著直接的影響，因此，制粉系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整是整個(gè)燃燒優(yōu)化工作的基礎(chǔ)所在，只有制粉系統(tǒng)處于較佳的運(yùn)行工況，后續(xù)的燃燒優(yōu)化調(diào)整才能夠有效開展。

制粉系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整包括：磨煤機(jī)出口溫度優(yōu)化、磨煤機(jī)通風(fēng)量標(biāo)定及一次風(fēng)率優(yōu)化、一次風(fēng)熱態(tài)調(diào)平、分離器擋板開度優(yōu)化、煤粉細(xì)度優(yōu)化以及磨煤機(jī)最大出力試驗(yàn)等。

三、磨煤機(jī)出口溫度優(yōu)化

熱態(tài)調(diào)整前，運(yùn)行人員把各臺(tái)磨出口溫度基本控制在80℃左右，并且有個(gè)別磨的冷風(fēng)門在運(yùn)行中保持一定的開度。對(duì)于這種冷一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，我們根據(jù)現(xiàn)有燃用煤質(zhì)及鍋爐運(yùn)行情況，對(duì)磨煤機(jī)的出口溫度做出了調(diào)整，從80℃左右逐步提升到90～100℃以上，磨煤機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，煤粉氣流著火較調(diào)整前明顯提前，爐膛出口煙溫正常。按目前的燃用煤種磨煤機(jī)出口溫度運(yùn)行在90-100℃之間比較合理。

磨煤機(jī)出口溫度的提升所帶來(lái)的好處是多方面的:

首先，能夠有效提升磨煤機(jī)的干燥出力；其次，燃燒穩(wěn)定性提高；最后，磨煤機(jī)出口溫度的提高，對(duì)空預(yù)器的換熱效果也會(huì)增強(qiáng)。另外，提高一次風(fēng)溫還能在低負(fù)荷時(shí)穩(wěn)定燃燒；值得注意的一點(diǎn)是：在提高磨煤機(jī)出口運(yùn)行溫度以后，要求在停磨時(shí)，將磨內(nèi)余粉吹掃干凈，防止由于磨內(nèi)存留余粉而引起自燃。

四、磨煤機(jī)通風(fēng)量標(biāo)定及一次風(fēng)率優(yōu)化

一次風(fēng)率對(duì)煤粉氣流著火速度和著火穩(wěn)定性有著直接的影響，因此，保持合理的一次風(fēng)率顯得非常重要。調(diào)整前磨煤機(jī)的實(shí)際通風(fēng)量相比表盤通風(fēng)量有明顯的偏離，表盤顯示通風(fēng)量偏小，這樣給運(yùn)行人員的判斷帶來(lái)很大困難，在平時(shí)運(yùn)行過(guò)程中運(yùn)行人員無(wú)法對(duì)鍋爐燃燒狀況做出較為準(zhǔn)確的調(diào)整，只有放大磨煤機(jī)通風(fēng)量來(lái)調(diào)整。

一次風(fēng)率過(guò)大對(duì)鍋爐燃燒造成如下不利：

1.一次風(fēng)率過(guò)大時(shí)，噴口一次風(fēng)速較高，煤粉氣流的剛性較大，著火推遲，焦炭顆粒在爐內(nèi)的停留時(shí)間縮短，燃燒效率降低；

2.一次風(fēng)率過(guò)大時(shí)，煤粉濃度也隨著降低，煤粉氣流的著火的穩(wěn)定性降低；

3.在同樣的爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)條件下，一次風(fēng)率升高就會(huì)導(dǎo)致二次風(fēng)率的下降，這樣，一方面造成進(jìn)入爐內(nèi)的有效熱空氣量減少，另一方面，由于二次風(fēng)率的下降，各二次風(fēng)噴口的二次風(fēng)動(dòng)量也相應(yīng)降低，不但影響到爐內(nèi)燃燒組織，而且影響到燃燒后期的湍動(dòng)混合，致使鍋爐燃燒效率下降，飛灰、爐渣可燃物含碳量上升。

4.過(guò)高的一次風(fēng)率對(duì)制粉系統(tǒng)的磨損加劇也是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題；從2011年9月噴燃器磨損圖片（下圖）：

顯示出煤粉噴口周圍磨損比較嚴(yán)重，高溫造成噴口四周燒毀變形，箱體部分已被磨穿。

表2 不同給煤量下的風(fēng)煤比

值得注意的是：磨煤機(jī)的最低出力要保證額定值的40%～50%以上，否則過(guò)低的給煤量、磨盤上過(guò)薄的煤層會(huì)造成磨輥的強(qiáng)烈磨損和振動(dòng)。磨煤機(jī)的最小通風(fēng)量盡量控制在45T以上，否則過(guò)低的通風(fēng)量會(huì)造成一次粉管內(nèi)煤粉的沉積和磨煤機(jī)風(fēng)環(huán)風(fēng)速的降低，從而造成石子煤排放量的驟增。

五、二次風(fēng)配風(fēng)優(yōu)化試驗(yàn)

配風(fēng)方式不僅影響燃燒穩(wěn)定性和燃燒效率，還關(guān)系到結(jié)渣、火焰中心高度的變化、爐膛出口煙溫的控制。對(duì)于燃燒器采用四角、逆時(shí)針、雙切圓布置，兩個(gè)假想切圓的直徑分別為Φ548mm和Φ1032mm。每角燃燒器分上下兩組，上組燃燒器有6層噴口，下組燃燒器有7層噴口。所有燃燒器噴口都能上下擺動(dòng)±30°，燃燒器為水平濃淡燃燒器。這種燃燒器在設(shè)計(jì)上考慮了防渣和低氮功能。因此，在配風(fēng)方式上不能有很大的隨意性。

一方面，得出在不同負(fù)荷工況、不同磨煤機(jī)組合方式下，提出相對(duì)合理的配風(fēng)方式；另一方面，與運(yùn)行人員進(jìn)行廣泛的交流，以期能夠形成相對(duì)統(tǒng)一的配風(fēng)思想，以利在以后的運(yùn)行過(guò)程中較好的進(jìn)行爐內(nèi)燃燒組織。

在運(yùn)行中，二次風(fēng)箱差壓處于較低的水平，低負(fù)荷時(shí)差壓低于0.2KPa，這會(huì)導(dǎo)致二次風(fēng)速度偏低，對(duì)于爐內(nèi)燃燒組織非常不利。其主要因素：一是一次風(fēng)率偏大；二是各二次小風(fēng)門調(diào)節(jié)性太差。二次小風(fēng)門從表盤顯示的指令和反饋來(lái)看，差別過(guò)大，這將影響到二次風(fēng)箱壓力的保持。為了讓主力二次風(fēng)速度盡可能的達(dá)到設(shè)計(jì)值水平，必須要保持二次風(fēng)箱與爐膛的差壓，因?yàn)槎物L(fēng)是在煤粉氣流著火后混入的，由于高溫火焰的粘度很大，二次風(fēng)必須以很高的速度才能穿透火焰，以增強(qiáng)空氣與焦碳粒子表面的接觸和混合；才能有力的穿透煤粉火焰達(dá)到補(bǔ)氧托粉的目的。

二次風(fēng)配風(fēng)方式，受到煤質(zhì)狀況、鍋爐負(fù)荷、磨煤機(jī)運(yùn)行方式以及工質(zhì)參數(shù)等諸多方面的影響，需要在平時(shí)運(yùn)行過(guò)程中根據(jù)實(shí)際情況，做出實(shí)時(shí)調(diào)整。

四角二次風(fēng)小風(fēng)門只能層操，不能單操。另外，二次風(fēng)門的可調(diào)節(jié)性非常差，從表我們可以看出，指令和反饋偏差很大。由于小二次風(fēng)門存在以上問(wèn)題和不足，容易造成爐膛出口煙溫偏差，也容易引起爐內(nèi)燃燒組織混亂。給燃燒調(diào)整帶來(lái)很大的困難，尤其對(duì)于調(diào)整煙溫偏差缺少了必要的手段。因此，司建議對(duì)二次風(fēng)小風(fēng)門的執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，并增加單操功能。

六、爐膛出口過(guò)剩空氣系數(shù)優(yōu)化

通過(guò)改變爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)，跟蹤飛灰、爐渣可燃物含碳量變化、工質(zhì)參數(shù)變化，并綜合考慮送吸風(fēng)機(jī)電耗等因素，確定較佳的爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)。

在滿負(fù)荷工況下，爐膛出口氧量保持在3.5%左右相對(duì)合理。當(dāng)負(fù)荷較低時(shí)，為保證爐內(nèi)燃燒組織，可適當(dāng)增大爐膛出口氧量。制粉系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，由于設(shè)備自身的原因，制粉系統(tǒng)的運(yùn)行還沒(méi)有處于最佳工況下運(yùn)行，其中煤粉細(xì)度偏粗是最大影響因素。如果爐膛出口氧量保持較低，鍋爐燃燒效率將會(huì)下降，導(dǎo)致飛灰可燃物含碳量上升。

七、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)燃燒優(yōu)化調(diào)整，制粉系統(tǒng)運(yùn)行狀況相比燃燒調(diào)試之前得以改善（溫度、風(fēng)量、風(fēng)速、煤粉細(xì)度等），經(jīng)濟(jì)效益也十分明顯，爐內(nèi)燃燒組織得到優(yōu)化，一次風(fēng)率得以改善，二次風(fēng)配比趨于合理，鍋爐的飛灰、爐渣含碳量降幅較大，其中飛灰含碳量控制在1%內(nèi)，鍋爐三大風(fēng)機(jī)電耗、磨煤機(jī)電耗、制粉單耗、飛灰、爐渣含碳量較調(diào)整前有了大幅度的下降，如下表所示：

表3