350MW超臨界機(jī)組直流鍋爐的燃燒優(yōu)化調(diào)整

伍思權(quán)　林松品

摘? 要：為提高鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性，減少熱偏差，降低NOX排放量，防止受熱面結(jié)焦、堵灰、金屬材料過熱等情況的發(fā)生，在此基礎(chǔ)上，文章分析了鍋爐在燃燒運(yùn)行中存在的問題，并對(duì)產(chǎn)生問題的原因進(jìn)行了分析，最后通過采取一系列優(yōu)化措施，對(duì)本廠原先采用的旋流燃燒器進(jìn)行燃燒優(yōu)化調(diào)整，以期進(jìn)一步提高鍋爐燃燒安全水平和整體效率。

關(guān)鍵詞：350MW;超臨界機(jī)組;鍋爐燃燒器;燃燒優(yōu)化調(diào)整

中圖分類號(hào)：TM621.2? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）07-0111-02

Abstract： In order to improve the economy of boiler combustion， reduce thermal deviation， reduce NOX emission， and prevent the occurrence of coking， ash plugging and metal material overheating on the heating surface， the problems existing in the combustion operation of the boiler are analyzed， and the causes of the problems are analyzed. Finally， by taking a series of optimization measures， the swirl burner originally used in our factory is optimized and adjusted， in order to further improve the boiler combustion safety level and overall efficiency.

Keywords： 350MW; supercritical unit; boiler burner; combustion optimization adjustment

引言

提高火力發(fā)電廠鍋爐燃燒的熱效率，既能提高電廠的發(fā)電率，還能降低NOX的排放量，達(dá)到節(jié)能降耗的效果。但在鍋爐運(yùn)行過程中，由于鍋爐煤粉分配不均、一、二次風(fēng)配比不合理及運(yùn)行缺乏穩(wěn)定性等問題，降低了鍋爐在運(yùn)行中整體效率。在此背景下，亟需對(duì)鍋爐的燃燒進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，提高鍋爐的運(yùn)行效率。文章詳細(xì)分析了鍋爐在燃燒運(yùn)行中存在的問題及原因，并對(duì)燃燒優(yōu)化措施進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1 鍋爐在燃燒運(yùn)行中存在的問題

國電肇慶熱電廠投入使用的是型號(hào)為DG1150/25.4-Π2型350MW超臨界直流鍋爐。但鍋爐投入使用后，受周圍運(yùn)行環(huán)境的影響，在燃燒方面存在一些問題，導(dǎo)致燃燒不完整，降低了鍋爐的燃燒效率。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.1 風(fēng)、粉配合不均

風(fēng)粉配合不均就會(huì)影響爐膛內(nèi)的過?？諝庀禂?shù)，當(dāng)過?？諝庀禂?shù)過大時(shí)，將會(huì)降低爐膛溫度，不利于鍋爐的著火和燃燒，同時(shí)還會(huì)增加鍋爐排煙熱損失;而過剩空氣系數(shù)過小時(shí)，會(huì)造成燃燒不完全，影響燃燒熱效率。此外，風(fēng)粉配合不均，還會(huì)導(dǎo)致鍋爐的燃燒不均勻，水冷壁溫差較大，造成局部管壁超溫或過熱器爆管事故。

1.2 一、二次風(fēng)配比不合理

合理的一、二次風(fēng)配比就是要保證著火迅速，燃燒完全。由于燃燒器內(nèi)的一、二次風(fēng)配比不合理，會(huì)導(dǎo)致煤粉氣流加熱到著火溫度的時(shí)間延長，推遲著火點(diǎn)，同時(shí)也會(huì)使著火后的燃燒缺氧，大大降低了鍋爐的運(yùn)行效率。

1.3 運(yùn)行缺乏穩(wěn)定性

鍋爐在燃燒運(yùn)行中，是一個(gè)復(fù)雜的過程，受多種因素的影響，主要影響因素表現(xiàn)在：煤炭質(zhì)量、送風(fēng)量等方面。運(yùn)行缺乏穩(wěn)定性，導(dǎo)致鍋爐的熱效率受到極大的影響，從而也會(huì)影響鍋爐的運(yùn)行效率，不能達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

2 原因分析

通過了解鍋爐在燃燒運(yùn)行中存在問題，針對(duì)上述問題出現(xiàn)的原因進(jìn)行了分析，總結(jié)如下：

2.1 燃燒器內(nèi)部機(jī)構(gòu)不合理

由于燃燒器的內(nèi)部機(jī)構(gòu)未充分考慮煤質(zhì)的高揮發(fā)性及軸流燃燒器內(nèi)、外二次風(fēng)旋流強(qiáng)度及風(fēng)量等因素的影響，機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)異常不合理，容易出現(xiàn)受熱面堵灰、結(jié)焦、燃燒器口變形等問題，影響了鍋爐燃燒熱效率，同時(shí)還會(huì)造成鍋爐水冷壁受熱不均，壁溫差較大甚至部分區(qū)域溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正常溫度。

2.2 缺乏對(duì)煤質(zhì)和一、二次風(fēng)配風(fēng)的分析及調(diào)整

在鍋爐實(shí)際運(yùn)行中，煤質(zhì)對(duì)燃燒的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性都會(huì)產(chǎn)生直接的影響。燃料中所含的揮發(fā)分、灰份以及水分都會(huì)對(duì)燃燒工況產(chǎn)生影響。當(dāng)燃料中的揮發(fā)分含量減少、灰份過高以及水分含量高時(shí)，都會(huì)增加著火距離，著火速度慢，降低燃燒的穩(wěn)定性，不能使燃料完全燃燒;此外，飛灰還會(huì)導(dǎo)致受熱面的磨損、堵灰以及結(jié)渣等。

在鍋爐運(yùn)行中，未能根據(jù)給煤量調(diào)整一次風(fēng)的風(fēng)量、風(fēng)速及風(fēng)溫，一次風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)溫的過低或過高，會(huì)導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)且不完全、結(jié)渣或燒壞噴燃器等，同時(shí)也會(huì)造成一次風(fēng)管堵塞，著火點(diǎn)靠前，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒壞燃燒器，降低鍋爐效率。而二次風(fēng)過早的混合會(huì)增加一次風(fēng)量，不利于著火，推遲著火點(diǎn);滯后混入二次風(fēng)則會(huì)引起燃燒缺氧，降低了煤粉的完全燃燒率。

2.3 缺乏對(duì)SOFA燃盡風(fēng)的調(diào)整控制

在鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行中，運(yùn)行人員往往缺乏甚至完全忽略對(duì)SOFA燃盡風(fēng)的調(diào)整控制，燃盡風(fēng)一直保持全開狀態(tài)運(yùn)行。如此，則會(huì)造成燃燒器二次風(fēng)量過低，同時(shí)還降低二次風(fēng)剛性，使二次風(fēng)滯后混入，導(dǎo)致燃燒缺氧。雖然在一定程度上降低了NOX的排放量，同時(shí)也會(huì)造成燃燒不完全，增加煙氣飛灰含碳量，降低鍋爐運(yùn)行效率。

3 優(yōu)化措施

為提高鍋爐機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，需對(duì)鍋爐的燃燒進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以提高鍋爐熱效率，減少NOX的排放量。針對(duì)電廠鍋爐在燃燒運(yùn)行出現(xiàn)問題的原因，主要采取調(diào)整燃燒器內(nèi)部機(jī)構(gòu)，確保煤粉完全燃燒;調(diào)節(jié)控制中心風(fēng)與中心風(fēng)管就是避免引起燃燒器噴口燒損和結(jié)焦;加強(qiáng)燃燒調(diào)整合理配風(fēng);調(diào)整控制SOFA燃盡風(fēng)等優(yōu)化措施，以減少鍋爐熱量損失，提高運(yùn)行效率。

3.1 調(diào)整燃燒器內(nèi)部機(jī)構(gòu)

電廠鍋爐當(dāng)前采用前后墻對(duì)沖燃燒方式新型雙調(diào)風(fēng)燃燒器。為提高鍋爐的運(yùn)行效率，確保鍋爐燃燒工況的穩(wěn)定、良好，必須對(duì)燃燒器的內(nèi)部機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。在對(duì)燃燒器內(nèi)部機(jī)構(gòu)調(diào)整前需對(duì)一、二次風(fēng)機(jī)構(gòu)的完整性和可調(diào)性進(jìn)行檢查。為推遲旋流起始位置，需分析煤質(zhì)的各項(xiàng)指標(biāo)，以確定調(diào)整二次風(fēng)套筒與燃燒器的距離。根據(jù)本廠采用燃燒器的特點(diǎn)，確定燃燒器的旋轉(zhuǎn)方向。為避免在運(yùn)行中，由于旋流擴(kuò)散造成的煤粉沖刷冷水壁狀況的發(fā)生，應(yīng)適當(dāng)增加中間燃燒器的旋流強(qiáng)度，降低兩側(cè)燃燒器的旋流強(qiáng)度。為防止燃燒器二次風(fēng)量不足，盡量減少兩側(cè)燃燒的二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)口開度，中間燃燒器的二次風(fēng)進(jìn)風(fēng)口可以完全打開。此外，為了確保粉煤的完全燃燒，應(yīng)確保同層燃燒器配風(fēng)合理，二次風(fēng)配風(fēng)也應(yīng)均勻進(jìn)入，避免出現(xiàn)中間燃燒器在長期低負(fù)荷運(yùn)行中出現(xiàn)二次風(fēng)箱內(nèi)因積灰而出現(xiàn)堵塞情況。

3.2 調(diào)節(jié)控制中心風(fēng)與中心風(fēng)管

受燃燒器內(nèi)旋流葉片及中心風(fēng)管外圈的穩(wěn)燃節(jié)流裝置的影響，容易引起燃燒器噴口燒損和結(jié)焦，為調(diào)整中心管風(fēng)量及調(diào)整著火距離，需要對(duì)中心風(fēng)與中心風(fēng)管進(jìn)行合理調(diào)節(jié)控制。隔片拆除中心風(fēng)管內(nèi)出口處的旋流葉片，對(duì)稱保留6片，將中心風(fēng)管外圈的穩(wěn)燃節(jié)流裝置割除，確保中心風(fēng)管直管運(yùn)行，達(dá)到提高中心風(fēng)管的風(fēng)速、調(diào)整控制燃燒器著火距離的目的，進(jìn)而消除因燃燒器噴口著火過近而造成的高溫?zé)龘p現(xiàn)象。此外，無論燃燒器運(yùn)行與否，中心風(fēng)門都應(yīng)有一定開度。中心風(fēng)由大風(fēng)箱直接引出，并在中心風(fēng)管布置了手動(dòng)調(diào)節(jié)門，可調(diào)中心風(fēng)量。

3.3 加強(qiáng)燃燒調(diào)整合理配風(fēng)

通過燃燒器各運(yùn)行參數(shù)指標(biāo)分析，加強(qiáng)燃燒器調(diào)整、合理配風(fēng)，既可降低NOX的排放量，還能使?fàn)t內(nèi)燃料完全燃燒，提高鍋爐運(yùn)行效率。旋流燃燒器的一、二次風(fēng)速的調(diào)節(jié)是通過改變一、二次風(fēng)量來實(shí)現(xiàn)的，因此，在鍋爐運(yùn)行中，根據(jù)煤質(zhì)和鍋爐負(fù)荷合理調(diào)整一、二次風(fēng)速，對(duì)于揮發(fā)分較低的煤，要適當(dāng)調(diào)小二次風(fēng)速;而對(duì)于揮發(fā)分較高的煤，要適當(dāng)增大二次風(fēng)速，以減小擴(kuò)散角，避免燒壞燃燒器及結(jié)渣現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)鍋爐負(fù)荷較高時(shí)，應(yīng)適當(dāng)擴(kuò)大二次風(fēng)速，減少擴(kuò)散角，確保燃燒穩(wěn)定;當(dāng)鍋爐負(fù)荷較小時(shí)，調(diào)小二次風(fēng)速，使擴(kuò)散角增大，確保煤粉的快速著火和完全燃燒。

3.4 調(diào)整控制SOFA燃盡風(fēng)

為進(jìn)一步降低NOX的排放量，降低飛灰含碳量，提高鍋爐運(yùn)行效率，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)SOFA燃盡風(fēng)的調(diào)整控制。為實(shí)現(xiàn)全爐膛分級(jí)燃燒，將SOFA燃盡風(fēng)口設(shè)置在燃燒器的上方，燃盡風(fēng)率控制在20%-30%之間即可，分級(jí)燃燒示意圖如圖1。

此外，在鍋爐運(yùn)行中，還要根據(jù)機(jī)組負(fù)荷情況，合理調(diào)整控制SOFA燃盡風(fēng)量，在確保煤質(zhì)燃燒穩(wěn)定的前提下，滿足低氮燃燒要求的同時(shí)，提高爐內(nèi)氣流混合、保證煤粉的完全燃燒;改進(jìn)著火特性、保證穩(wěn)燃;進(jìn)一步降低了NOX的排放量，提高鍋爐燃燒效率和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

4 結(jié)束語

綜上所述，上述文章通過分析鍋爐燃燒運(yùn)行存在的問題，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)鍋爐燃燒提出調(diào)整燃燒器內(nèi)部機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)控制中心風(fēng)與中心風(fēng)管、加強(qiáng)燃燒調(diào)整合理配風(fēng)以及調(diào)整控制SOFA燃盡風(fēng)等一系列優(yōu)化措施，既提高鍋爐燃燒效率，還降低NOX的排放量，為提高鍋爐的運(yùn)行效率提供保障。

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