某電廠#3爐低氮燃燒器改造后爐渣含碳量偏高的原因及對策

摘 要：文章詳細(xì)分析了四角切圓鍋爐爐渣含碳量異常升高的原因，針對煤粉細(xì)度、制粉系統(tǒng)磨損、燃燒器磨損等異常情況采取了相應(yīng)對策，徹底解決了#3鍋爐爐渣含碳量偏高的問題。

關(guān)鍵詞：爐渣含碳量；原因；煤粉細(xì)度；低氮燃燒器；對策

1 概述

該鍋爐為東方鍋爐廠生產(chǎn)制造的DG1000/170-Ⅰ型亞臨界、自然循環(huán)、汽包爐，燃用當(dāng)?shù)責(zé)熋?。鍋爐配DTM350/700鋼球磨煤機(jī)，采用中間儲倉式乏氣送粉制粉系統(tǒng)，4臺離心式排粉機(jī)和2臺動葉可調(diào)軸流式送風(fēng)機(jī)和2臺動葉可調(diào)式軸流吸風(fēng)機(jī)，濕式除渣系統(tǒng)，平衡通風(fēng)，四角布置切圓燃燒，燃燒器為直流式，爐內(nèi)氣流逆時針旋轉(zhuǎn)，燃燒器分上、下兩組，每組下層為油燃燒器噴口，其上依次為二次風(fēng)口、一次風(fēng)口，每角共有6個一次風(fēng)口，8個二次風(fēng)口，燃燒器可在±20°范圍內(nèi)擺動控制過再熱汽溫。

2011年2月進(jìn)行低氮燃燒器改造，保留原一二次風(fēng)噴口位置，煤一層四只一次風(fēng)煤粉燃燒器改造成可安裝氣化小油槍的濃縮型內(nèi)風(fēng)膜式煤粉燃燒器、煤二層以上為水平濃淡型低氮燃燒器，適當(dāng)調(diào)整了燃燒區(qū)的二次風(fēng)量，在最上層燃燒器上方增加四層SOFA風(fēng)噴口，SOFA燃燒器噴口水平布置位置及旋轉(zhuǎn)方向同原煤粉燃燒器保持不變，同時SOFA燃燒器噴口可進(jìn)行手動水平擺動，用來消除主燃燒器殘余旋轉(zhuǎn)，減少水平煙道左右側(cè)煙溫偏差。SOFA燃燒器噴口也可以上下擺動，即可以控制鍋爐出口的煙氣溫度，又可以控制合理的過熱器系統(tǒng)的減溫水量。SOFA燃燒器噴口的設(shè)計風(fēng)率為20-25%。

2 出現(xiàn)的問題

低氮燃燒器改造后兩年內(nèi)，鍋爐正常運(yùn)行中，爐渣含碳量一般在2.5%左右，自2014年2月28日開始，爐渣含碳量異常升高，大于3.0%，最高達(dá)8.6%，飛灰含碳量也有所升高，平均達(dá)1.5%，嚴(yán)重影響了鍋爐效率。

3 原因分析

造成爐渣含碳量異常升高的主要原因有：

3.1 缺氧燃燒，煤粉燃燒不完全

通過調(diào)取氧量曲線，運(yùn)行氧量一般在3%-6.0%之間，能夠滿足鍋爐燃燒需要，且爐渣含碳量升高的同時CO濃度無異常升高趨勢，排除缺氧燃燒的可能。

3.2 煤粉偏粗，燃燒不完全

對煤粉進(jìn)行取樣化驗，發(fā)現(xiàn)甲、乙、丙制粉系統(tǒng)煤粉較粗。煤粉細(xì)度設(shè)計值R90=25%，實際R90在30%左右。2011年大修后木塊分離器篩網(wǎng)進(jìn)行了更換，運(yùn)行兩年時間磨損嚴(yán)重，雜物進(jìn)入粗粉分離器（軸向型）影響煤粉分離效果；磨煤機(jī)鋼球長期不篩球，鋼球配比不合適；粗粉分離器擋板運(yùn)行中受煤粉氣流沖擊及檢修工藝原因開度偏差較大。以上三種情況是造成煤粉偏粗的主要原因。煤粉粗是爐渣含碳量升高的原因之一。木塊分離器篩網(wǎng)磨損情況見如圖1。

3.3 燃燒器配風(fēng)差

低氮燃燒器改造后，機(jī)組正常運(yùn)行中燃燒器配風(fēng)方式為：一層及七層二次風(fēng)門全開、二至六層二次風(fēng)門開度為50%、SOFA風(fēng)門根據(jù)機(jī)組負(fù)荷開關(guān)（滿負(fù)荷時四層燃盡風(fēng)門全開），以控制NOx濃度在300mg/m3。爐渣量升高后，將二至六層二次風(fēng)門全開，始終保持一層SOFA風(fēng)門全關(guān)，其余三層SOFA風(fēng)門根據(jù)機(jī)組負(fù)荷開關(guān)進(jìn)行排查。經(jīng)過10天的試驗，爐渣含碳量沒有明顯變化，但NOx濃度平均升高至370mg/m3，這基本上排除了配風(fēng)原因造成爐渣含碳量升高。

3.4 低氮燃燒器磨損

通過燃燒器區(qū)觀火孔發(fā)現(xiàn)部分燃燒器煤粉氣流根部有火星，某些燃燒器區(qū)域水冷壁經(jīng)常出現(xiàn)明顯掛焦現(xiàn)象，由此判斷燃燒器磨損較嚴(yán)重。2014年4月#3機(jī)組臨修過程中發(fā)現(xiàn)14只低氮燃燒器、2只內(nèi)風(fēng)膜型燃燒器（內(nèi)裝微油點火油槍）磨損，燃燒器周圍結(jié)焦，由于檢修工期短，磨損嚴(yán)重的燃燒器只進(jìn)行了臨時處理。燃燒器磨損情況見圖2內(nèi)風(fēng)膜型燃燒器、圖3水平濃淡型燃燒器。

水平濃淡燃燒器磨損原因：燃燒器與煤粉接觸部位受一次風(fēng)粉氣流沖刷后發(fā)生普遍減薄、局部磨穿。磨穿部位集中在噴口下端面，主要是一次風(fēng)噴口上擺運(yùn)行時，風(fēng)粉氣流在噴口與方形管結(jié)合部位轉(zhuǎn)向，加劇了對噴口下端面的沖刷。噴口鈍體的磨損主要集中在“濃側(cè)”，與煤粉濃度大（較“淡側(cè)”）有關(guān)。從現(xiàn)場磨損程度分析，甲、乙制粉系統(tǒng)對應(yīng)下組燃燒器，投運(yùn)時間最長，磨損最嚴(yán)重；丙制粉系統(tǒng)對應(yīng)的燃燒器磨損較輕；丁制粉系統(tǒng)對應(yīng)的燃燒器磨損最輕微。主要與制粉系統(tǒng)投運(yùn)時間長短有關(guān)。

內(nèi)風(fēng)膜型燃燒器磨損原因：微油點火燃燒器濃縮分離裝置位于燃燒器中間，小油槍投運(yùn)期間，煤、油在燃燒器內(nèi)部混燒（熱負(fù)荷超過金屬部件的變形溫度）時，導(dǎo)致燃燒器內(nèi)部件變形燒損。燃燒器磨損、周圍結(jié)焦，造成煤粉氣流紊亂，煤粉不能全部集中到火焰中心燃燒，最終導(dǎo)致不完全燃燒損失增加，這是爐渣含碳量高的主要原因之一。同時也能解釋飛灰含碳量有所升高的原因。

4 對策

針對以上原因分析，制定如下對策。

4.1 更換木塊分離器篩網(wǎng)、清理粗粉分離器保證分離器分離效果、磨煤機(jī)篩球提高煤粉細(xì)度

針對磨煤機(jī)出粉偏粗的情況，進(jìn)行了以下工作：利用機(jī)組停運(yùn)及制粉系統(tǒng)檢修機(jī)會逐臺更換甲乙丙制粉系統(tǒng)木塊分離器出口篩網(wǎng)，防止雜物進(jìn)入粗粉分離器。清理甲乙丙粗粉分離器時，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部雜物較多，雜物主要有雜草、編織袋、樹枝、鐵絲等。粗粉分離器內(nèi)部雜物較多原因是木塊分離器出口篩網(wǎng)嚴(yán)重磨損，雜物隨風(fēng)進(jìn)入分離器內(nèi)部。將甲乙丙制粉系統(tǒng)粗粉分離器折向擋板角度統(tǒng)一調(diào)整至45°，固定折向擋板調(diào)整背帽，防止運(yùn)行中擋板角度隨意變化，保持粗粉分離器最佳分離效果。利用機(jī)組停運(yùn)機(jī)會，聯(lián)系檢修甩球，發(fā)現(xiàn)碎鋼球、不規(guī)則鋼球較多，個別磨煤機(jī)襯瓦缺角、斷裂。修復(fù)襯瓦后重新按1：1：1填充直徑為30mm、40mm、50mm的鋼球。經(jīng)過上述處理和治理，煤粉細(xì)度恢復(fù)正常，2014年9月10日煤粉細(xì)度化驗數(shù)據(jù)報表如表1。

制粉系統(tǒng)治理后，煤粉細(xì)度達(dá)到正常范圍，爐渣含碳量有好轉(zhuǎn)的趨勢，但仍然偏高，說明煤粉細(xì)度偏高是爐渣含碳量偏高的原因之一，但不是主要原因。

4.2 切換制粉系統(tǒng)，改變制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式，觀察制粉系統(tǒng)對爐渣含碳量的影響

在運(yùn)行參數(shù)正常、煤粉細(xì)度情況下，爐渣含碳量仍然偏高，變換制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式，如甲乙丙、甲乙丁、甲丙丁、乙丙?。ㄖ品巯到y(tǒng)自下至上為甲乙丙?。糠N方式運(yùn)行一天，觀察各層燃燒器對爐渣含碳量的影響，改變制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式后，爐渣含碳量沒有明顯的變化，可以排除制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式對爐渣含碳量的影響。

4.3 修復(fù)或更換燃燒器

2015年#3爐進(jìn)行大修，對燃燒器修復(fù)、更換進(jìn)行的具體工作如下：（1）重新進(jìn)行切圓校核符合要求（#1、3角大圓直徑700mm，#2、4角小圓直徑500mm；微油點火燃燒器#1、3角大圓直徑650mm，#2、4角小圓直徑450mm）。（2）進(jìn)行噴燃器執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)試，保證內(nèi)外擺動角度一致、同步擺動靈活無卡澀；對燃盡風(fēng)擋板也進(jìn)行了檢查調(diào)試，保證靈活無卡澀。（3）檢查噴燃器發(fā)現(xiàn)部分一次風(fēng)噴口磨穿、鈍體磨損約1/2，方形管局部陶瓷脫落。對所有燃燒器進(jìn)行修復(fù)或更換，所有燃燒器做耐磨處理。

5 治理后的效果

2015年大修結(jié)束機(jī)組正常正常運(yùn)行后，爐渣含碳量明顯降低，飛灰含碳量也恢復(fù)到正常值1.3%左右，驗證了燃燒器磨損是爐渣含碳量升高的主要原因，爐渣含碳量報表見表2。

6 結(jié)束語

低氮燃燒器改造后，NOx下降明顯，為后續(xù)的脫硝改造提供有利的條件，但也帶來一系列的問題，低氮燃燒器改造后帶來的主要問題如下：（1）由于低氮燃燒技術(shù)采用低溫、低氧燃燒，主燃區(qū)的溫度下降較多，控制和推遲煤粉的著火，并降低著火區(qū)的氧量，使煤粉燃盡能力下降，燃燒過程延長，飛灰和爐渣可燃物增大，鍋爐效率降低。（2）蒸汽參數(shù)偏離設(shè)計值，過、再熱減溫水量增加，屏過或再熱器超溫，部分機(jī)組再熱汽溫偏低。（3）穩(wěn)燃性能下降，鍋爐抗干擾能力下降，有較大擾動時（如RB工況）容易造成燃燒不穩(wěn)甚至滅火。（4）燃燒器上部水冷壁區(qū)域高溫腐蝕加劇。（5）部分機(jī)組容易出現(xiàn)過熱器嚴(yán)重結(jié)焦，最終造成落焦滅火。

總之，對低氮燃燒器改造帶來的問題逐漸顯現(xiàn)，對這些問題應(yīng)有正確的認(rèn)識，充分調(diào)查研究并制定相應(yīng)的對策，在保證NOx達(dá)標(biāo)排放的前提下保證機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]鄒縣發(fā)電廠.335MW機(jī)組集控運(yùn)行規(guī)程[S].

[2]岑可法，周昊，池作和.大型電站鍋爐安全及優(yōu)化運(yùn)行性技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2002.

作者簡介：高培利（1973-），男，山東泰安人，本科，工程師，主要從事電站鍋爐運(yùn)行技術(shù)管理工作。