W型火焰鍋爐衛(wèi)燃帶改造分析與評價

劉全章

摘 要：該文分析了火力發(fā)電廠W型火焰鍋爐燃燒特性和結(jié)焦機(jī)理，改變摻燒煤種后防結(jié)焦的措施。拆除鍋爐衛(wèi)燃帶后的防結(jié)焦效果，以及拆除鍋爐衛(wèi)燃帶后對鍋爐運(yùn)行各個方面的影響。

關(guān)鍵詞：W型火焰鍋爐 ?結(jié)焦 ?衛(wèi)燃帶 ?改造分析

中圖分類號：TK223 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（b）-0055-02

我廠鍋爐是美國福斯特.惠勒公司設(shè)計(jì)制造雙拱形W型火焰燃煤鍋爐，設(shè)計(jì)煤種為晉東南無煙煤。近幾年電廠燃料采購發(fā)生較大變化，我廠鍋爐不再單獨(dú)使用無煙煤，大量摻燒外省煙煤后混煤灰熔點(diǎn)降低，爐膛結(jié)焦情況嚴(yán)重，衛(wèi)燃帶部位結(jié)焦尤甚。掉焦滅火事件多次發(fā)生，冷灰斗處水冷壁管材損傷嚴(yán)重。威脅機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。為適應(yīng)入爐煤種的變化，必須盡快對鍋爐本體進(jìn)行改造。新煤種對鍋爐的穩(wěn)燃要求降低，防結(jié)焦要求提高。根據(jù)這一基本情況，經(jīng)研究決定采用縮小爐膛燃燒區(qū)衛(wèi)燃帶面積的方法來提高鍋爐在新煤種下的運(yùn)行性能。

2013年3月利用三號機(jī)組停機(jī)檢修的機(jī)會，對三號鍋爐爐膛衛(wèi)燃帶進(jìn)行了改造，拆除部分衛(wèi)燃帶，同時在翼墻開二次風(fēng)口。本次技術(shù)改造的目的主要是減輕鍋爐下爐膛結(jié)焦?fàn)顩r，同時兼顧爐內(nèi)燃燒的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性。

美國福斯特.惠勒公司在W型火焰鍋爐下爐膛敷設(shè)衛(wèi)燃帶的設(shè)計(jì)初衷是用以提高爐內(nèi)火焰中心溫度，穩(wěn)定燃燒，以適應(yīng)無煙煤燃點(diǎn)高的特點(diǎn)。其敷設(shè)的區(qū)域和面積根據(jù)具體燃燒煤種而變化，當(dāng)入爐煤質(zhì)越差、揮發(fā)分含量越低時衛(wèi)燃帶的面積越大。一般來說，W型火焰鍋爐結(jié)焦的原因主要有以下三點(diǎn)：

（1）煤種的灰熔點(diǎn)過低。

（2）四角燃燒器燃燒調(diào)整不當(dāng)，火焰存在沖刷側(cè)墻的現(xiàn)象。

（3）爐膛衛(wèi)燃帶的敷設(shè)位置和敷設(shè)面積與煤種不匹配。

嚴(yán)重結(jié)焦對鍋爐有很多危害：

（1）水冷壁傳熱惡化，爐內(nèi)結(jié)焦加劇形成惡性循環(huán)。

（2）爐膛結(jié)焦會破壞水動力穩(wěn)定性，尾部對流受熱面超溫。

（3）大焦塊掉落會引起鍋爐滅火、爆燃、冷灰斗水冷壁爆破等事故，甚至嚴(yán)重威脅人身安全。

福斯特.惠勒公司原設(shè)計(jì)的爐內(nèi)衛(wèi)燃帶敷設(shè)部位如下圖所示：（其中前四個部位是必須裝設(shè)部位，第五個和第六個是選裝部位，我廠鍋爐敷設(shè)了前四個部位。）（圖1）

在具體改造方案確定過程中，鍋爐專業(yè)人員主要從以下幾個方面入手。

（1）與燃料采購部門充分溝通，預(yù)測未來幾年入爐煤種的大致成分范圍，混煤的來源和比例，確定按揮發(fā)分Vdaf≤12%來進(jìn)行燃燒調(diào)整。

（2）按照國家電網(wǎng)公司調(diào)度中心的要求，鍋爐確保40%的最低穩(wěn)燃能力。

（3）重新進(jìn)行鍋爐水循環(huán)計(jì)算，校驗(yàn)各水冷壁管的安全性。確保不發(fā)生局部鰭端超溫、傳熱惡化、水循環(huán)停滯、倒流。

（4）爐溫降低、煙溫降低，計(jì)算空氣預(yù)熱器冷端金屬溫度，確保不發(fā)生換熱波紋板酸性腐蝕。

綜合以上各方面因素，并咨詢鍋爐設(shè)計(jì)制造單位，最終形成了以下具體改造方案：

（1）前后拱上拆除600 mm高度的原衛(wèi)燃帶，保留拱上1/3的衛(wèi)燃帶。

（2）左右側(cè)墻衛(wèi)燃帶拆除一半。

（3）翼墻的衛(wèi)燃帶不拆除。為防止翼墻部位結(jié)大焦塊，翼墻在縱向開一個風(fēng)口，橫向開一個風(fēng)口，將衛(wèi)燃帶分割成四個區(qū)域，防止大面積的焦塊連成一體，翼墻部位通風(fēng)量約占總風(fēng)量的15%。

改造后對鍋爐運(yùn)行參數(shù)的影響：（表1）

改造后運(yùn)行情況分析與總結(jié)：

（1）爐內(nèi)結(jié)焦情況。改造前鍋爐燃燒區(qū)域結(jié)焦較嚴(yán)重，焦質(zhì)硬、焦塊厚度大、面積大，看火孔容易堵，看火孔被焦塊堵住后捅不開。改造后結(jié)焦厚度基本控制在20～30 cm之間，比改造前大約減薄15 cm。焦塊結(jié)構(gòu)特性呈酥松狀，易捅落。鍋爐減溫水流量明顯減小，初步判斷爐膛內(nèi)結(jié)焦面積減小、結(jié)焦程度減輕，水冷壁蒸發(fā)吸熱量增加?？諝忸A(yù)熱器前煙氣溫度降低也證明了以上判斷。

（2）爐內(nèi)燃燒工況。在燃燒穩(wěn)定性方面，啟動最初幾天，燃燒有不穩(wěn)定的情況。具體表現(xiàn)為：在保持一定時間平穩(wěn)運(yùn)行的情況下，突然會有一段時間火檢擺動，負(fù)壓波動，出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)的征兆，其它參數(shù)并沒發(fā)生變化。分析原因是煤場混煤不均勻，入爐煤質(zhì)可能短時間揮發(fā)分降低，引起著火不穩(wěn)定，說明衛(wèi)燃帶改造后鍋爐對煤質(zhì)的適應(yīng)性有所降低。另外，測量改造前后的爐溫情況，主要表現(xiàn)為爐膛出口溫度降低大約100 ℃，相應(yīng)的爐溫整體降低也在這個水平上。但側(cè)墻溫度降低比較嚴(yán)重，特別是著火區(qū)域，溫度降低接近500 ℃，而側(cè)墻中部區(qū)域即燃盡部位溫度升高150 ℃，說明側(cè)墻附近的燃燒器煤粉相比較改造前著火困難，著火點(diǎn)相應(yīng)推遲，這種現(xiàn)象在啟動過程中也有發(fā)現(xiàn)。造成這種情況的原因，應(yīng)該是翼墻部位的風(fēng)口開度偏大所致，由于該處的二次風(fēng)進(jìn)入爐膛后，風(fēng)向不理想，直接指向爐膛中心區(qū)域，煤粉氣流的著火受到了影響。但爐膛中心區(qū)溫度降低對降低氮氧化物的排放有明顯的效果，只有對穩(wěn)燃沒有大的影響，這種變化也是有益的。

（3）鍋爐經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。從鍋爐運(yùn)行的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)分析來看，經(jīng)過改造后，鍋爐減溫水降低了6.42 kg/s，煙風(fēng)溫度差降低了2.2 ℃，總共影響機(jī)組供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗降低1.87 g/kwh;但是，飛灰可燃物含量升高了3.85%，再熱汽溫降低了6.32 ℃，共計(jì)影響供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗升高5.32 g/kwh。飛灰可燃物升高的主要原因是爐溫降低，以及翼墻的二次風(fēng)口開度偏大，使側(cè)墻區(qū)域的煤粉燃燒器著火推遲，而從屏式過熱器壁溫情況來看，爐膛中部的煤粉燃燒影響不大。鍋爐原煤耗與其它機(jī)組橫向?qū)Ρ?，同樣?75 MW負(fù)荷下，在改造前一號、二號、四號鍋爐平均原煤耗是460.27 g/kwh，三號鍋爐低于平均值6.45 g/kwh。改造后一號、二號、四號鍋爐平均原煤耗是434.94 g/kwh，三號鍋爐高于平均值9.97 g/kwh，三號鍋爐原煤耗相對改造前升高了16.42 g/kwh。供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗與其它機(jī)組橫向?qū)Ρ龋瑯拥?75 MW負(fù)荷下，在改造前一號、二號、四號鍋爐平均供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗是326.19 g/kwh，三號鍋爐低于平均值4.49 g/kwh。改造后一號、二號、四號鍋爐平均標(biāo)煤耗是317.3 g/kwh，三號鍋爐高于平均值8.02 g/kwh。所以，從各個鍋爐的橫向指標(biāo)比較來看三號鍋爐供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗相對改造前升高了12.51 g/kwh。另外，改造后三號鍋爐二次風(fēng)量與排煙含氧量均較之前有一定程度提高，其原因是由于從翼墻進(jìn)入爐膛的二次風(fēng)并不能有效的參與燃燒所致。

（4）其它方面的影響。

①三號鍋爐在改造前屏式過熱器超溫比較明顯，改造后由于爐膛出口溫度的下降，屏式過熱器超溫管屏數(shù)量減少，超溫情況得到大幅的改善。屏過中間區(qū)域的管壁溫度沒有明顯降低，說明爐膛中部區(qū)域的溫度沒有受到較大影響。

②氮氧化物的影響：（表2）

根據(jù)三號鍋爐改造前后原煙氣氮氧化物含量的對比可以看到，改造前后三號鍋爐在不同負(fù)荷下，原煙氣的氮氧化物含量有明顯的下降。說明衛(wèi)燃帶去掉后，爐膛溫度的降低減少了氮氧化物的生成，為脫硝系統(tǒng)工作創(chuàng)造了有利條件。

結(jié)論及后續(xù)改進(jìn)工作：

（1）鍋爐側(cè)墻衛(wèi)燃帶打掉對控制結(jié)焦起到良好的作用，其對燃燒有一定的影響。

（2）上爐膛拱部區(qū)域衛(wèi)燃帶拆除對控制結(jié)焦的作用需要在停爐后檢驗(yàn)，其對燃燒沒有影響。

（3）翼墻部位開二次風(fēng)口，對翼墻控制結(jié)焦已經(jīng)起到一定的的作用，做出準(zhǔn)確的判斷需要在運(yùn)行一段時間或是停爐后檢驗(yàn)，其對燃燒的影響比較明顯。為了優(yōu)化翼墻進(jìn)風(fēng)量，增加必要的調(diào)節(jié)手段，計(jì)劃在后續(xù)工作中增設(shè)翼墻進(jìn)風(fēng)量調(diào)節(jié)擋板，在運(yùn)行中依據(jù)翼墻部位結(jié)焦情況和爐內(nèi)燃燒情況進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

（4）盡快進(jìn)行燃燒調(diào)整工作，以降低飛灰可燃物、提高鍋爐效率、穩(wěn)定燃燒為主要目的，提高鍋爐運(yùn)行安全性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，使拆除衛(wèi)燃帶工作的效果最大化，不利影響降到最低。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳學(xué)俊，陳聽寬.鍋爐原理[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1983.

[2] 陳冬林.基于可調(diào)衛(wèi)燃帶的燃煤鍋爐燃燒穩(wěn)定性分析[J].燃燒科學(xué)與技術(shù)，2003（2）：119-122.endprint

摘 要：該文分析了火力發(fā)電廠W型火焰鍋爐燃燒特性和結(jié)焦機(jī)理，改變摻燒煤種后防結(jié)焦的措施。拆除鍋爐衛(wèi)燃帶后的防結(jié)焦效果，以及拆除鍋爐衛(wèi)燃帶后對鍋爐運(yùn)行各個方面的影響。

關(guān)鍵詞：W型火焰鍋爐 ?結(jié)焦 ?衛(wèi)燃帶 ?改造分析

中圖分類號：TK223 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（b）-0055-02

我廠鍋爐是美國福斯特.惠勒公司設(shè)計(jì)制造雙拱形W型火焰燃煤鍋爐，設(shè)計(jì)煤種為晉東南無煙煤。近幾年電廠燃料采購發(fā)生較大變化，我廠鍋爐不再單獨(dú)使用無煙煤，大量摻燒外省煙煤后混煤灰熔點(diǎn)降低，爐膛結(jié)焦情況嚴(yán)重，衛(wèi)燃帶部位結(jié)焦尤甚。掉焦滅火事件多次發(fā)生，冷灰斗處水冷壁管材損傷嚴(yán)重。威脅機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。為適應(yīng)入爐煤種的變化，必須盡快對鍋爐本體進(jìn)行改造。新煤種對鍋爐的穩(wěn)燃要求降低，防結(jié)焦要求提高。根據(jù)這一基本情況，經(jīng)研究決定采用縮小爐膛燃燒區(qū)衛(wèi)燃帶面積的方法來提高鍋爐在新煤種下的運(yùn)行性能。

2013年3月利用三號機(jī)組停機(jī)檢修的機(jī)會，對三號鍋爐爐膛衛(wèi)燃帶進(jìn)行了改造，拆除部分衛(wèi)燃帶，同時在翼墻開二次風(fēng)口。本次技術(shù)改造的目的主要是減輕鍋爐下爐膛結(jié)焦?fàn)顩r，同時兼顧爐內(nèi)燃燒的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性。

美國福斯特.惠勒公司在W型火焰鍋爐下爐膛敷設(shè)衛(wèi)燃帶的設(shè)計(jì)初衷是用以提高爐內(nèi)火焰中心溫度，穩(wěn)定燃燒，以適應(yīng)無煙煤燃點(diǎn)高的特點(diǎn)。其敷設(shè)的區(qū)域和面積根據(jù)具體燃燒煤種而變化，當(dāng)入爐煤質(zhì)越差、揮發(fā)分含量越低時衛(wèi)燃帶的面積越大。一般來說，W型火焰鍋爐結(jié)焦的原因主要有以下三點(diǎn)：

（1）煤種的灰熔點(diǎn)過低。

（2）四角燃燒器燃燒調(diào)整不當(dāng)，火焰存在沖刷側(cè)墻的現(xiàn)象。

（3）爐膛衛(wèi)燃帶的敷設(shè)位置和敷設(shè)面積與煤種不匹配。

嚴(yán)重結(jié)焦對鍋爐有很多危害：

（1）水冷壁傳熱惡化，爐內(nèi)結(jié)焦加劇形成惡性循環(huán)。

（2）爐膛結(jié)焦會破壞水動力穩(wěn)定性，尾部對流受熱面超溫。

（3）大焦塊掉落會引起鍋爐滅火、爆燃、冷灰斗水冷壁爆破等事故，甚至嚴(yán)重威脅人身安全。

福斯特.惠勒公司原設(shè)計(jì)的爐內(nèi)衛(wèi)燃帶敷設(shè)部位如下圖所示：（其中前四個部位是必須裝設(shè)部位，第五個和第六個是選裝部位，我廠鍋爐敷設(shè)了前四個部位。）（圖1）

在具體改造方案確定過程中，鍋爐專業(yè)人員主要從以下幾個方面入手。

（1）與燃料采購部門充分溝通，預(yù)測未來幾年入爐煤種的大致成分范圍，混煤的來源和比例，確定按揮發(fā)分Vdaf≤12%來進(jìn)行燃燒調(diào)整。

（2）按照國家電網(wǎng)公司調(diào)度中心的要求，鍋爐確保40%的最低穩(wěn)燃能力。

（3）重新進(jìn)行鍋爐水循環(huán)計(jì)算，校驗(yàn)各水冷壁管的安全性。確保不發(fā)生局部鰭端超溫、傳熱惡化、水循環(huán)停滯、倒流。

（4）爐溫降低、煙溫降低，計(jì)算空氣預(yù)熱器冷端金屬溫度，確保不發(fā)生換熱波紋板酸性腐蝕。

綜合以上各方面因素，并咨詢鍋爐設(shè)計(jì)制造單位，最終形成了以下具體改造方案：

（1）前后拱上拆除600 mm高度的原衛(wèi)燃帶，保留拱上1/3的衛(wèi)燃帶。

（2）左右側(cè)墻衛(wèi)燃帶拆除一半。

（3）翼墻的衛(wèi)燃帶不拆除。為防止翼墻部位結(jié)大焦塊，翼墻在縱向開一個風(fēng)口，橫向開一個風(fēng)口，將衛(wèi)燃帶分割成四個區(qū)域，防止大面積的焦塊連成一體，翼墻部位通風(fēng)量約占總風(fēng)量的15%。

改造后對鍋爐運(yùn)行參數(shù)的影響：（表1）

改造后運(yùn)行情況分析與總結(jié)：

（1）爐內(nèi)結(jié)焦情況。改造前鍋爐燃燒區(qū)域結(jié)焦較嚴(yán)重，焦質(zhì)硬、焦塊厚度大、面積大，看火孔容易堵，看火孔被焦塊堵住后捅不開。改造后結(jié)焦厚度基本控制在20～30 cm之間，比改造前大約減薄15 cm。焦塊結(jié)構(gòu)特性呈酥松狀，易捅落。鍋爐減溫水流量明顯減小，初步判斷爐膛內(nèi)結(jié)焦面積減小、結(jié)焦程度減輕，水冷壁蒸發(fā)吸熱量增加?？諝忸A(yù)熱器前煙氣溫度降低也證明了以上判斷。

（2）爐內(nèi)燃燒工況。在燃燒穩(wěn)定性方面，啟動最初幾天，燃燒有不穩(wěn)定的情況。具體表現(xiàn)為：在保持一定時間平穩(wěn)運(yùn)行的情況下，突然會有一段時間火檢擺動，負(fù)壓波動，出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)的征兆，其它參數(shù)并沒發(fā)生變化。分析原因是煤場混煤不均勻，入爐煤質(zhì)可能短時間揮發(fā)分降低，引起著火不穩(wěn)定，說明衛(wèi)燃帶改造后鍋爐對煤質(zhì)的適應(yīng)性有所降低。另外，測量改造前后的爐溫情況，主要表現(xiàn)為爐膛出口溫度降低大約100 ℃，相應(yīng)的爐溫整體降低也在這個水平上。但側(cè)墻溫度降低比較嚴(yán)重，特別是著火區(qū)域，溫度降低接近500 ℃，而側(cè)墻中部區(qū)域即燃盡部位溫度升高150 ℃，說明側(cè)墻附近的燃燒器煤粉相比較改造前著火困難，著火點(diǎn)相應(yīng)推遲，這種現(xiàn)象在啟動過程中也有發(fā)現(xiàn)。造成這種情況的原因，應(yīng)該是翼墻部位的風(fēng)口開度偏大所致，由于該處的二次風(fēng)進(jìn)入爐膛后，風(fēng)向不理想，直接指向爐膛中心區(qū)域，煤粉氣流的著火受到了影響。但爐膛中心區(qū)溫度降低對降低氮氧化物的排放有明顯的效果，只有對穩(wěn)燃沒有大的影響，這種變化也是有益的。

（3）鍋爐經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。從鍋爐運(yùn)行的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)分析來看，經(jīng)過改造后，鍋爐減溫水降低了6.42 kg/s，煙風(fēng)溫度差降低了2.2 ℃，總共影響機(jī)組供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗降低1.87 g/kwh;但是，飛灰可燃物含量升高了3.85%，再熱汽溫降低了6.32 ℃，共計(jì)影響供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗升高5.32 g/kwh。飛灰可燃物升高的主要原因是爐溫降低，以及翼墻的二次風(fēng)口開度偏大，使側(cè)墻區(qū)域的煤粉燃燒器著火推遲，而從屏式過熱器壁溫情況來看，爐膛中部的煤粉燃燒影響不大。鍋爐原煤耗與其它機(jī)組橫向?qū)Ρ?，同樣?75 MW負(fù)荷下，在改造前一號、二號、四號鍋爐平均原煤耗是460.27 g/kwh，三號鍋爐低于平均值6.45 g/kwh。改造后一號、二號、四號鍋爐平均原煤耗是434.94 g/kwh，三號鍋爐高于平均值9.97 g/kwh，三號鍋爐原煤耗相對改造前升高了16.42 g/kwh。供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗與其它機(jī)組橫向?qū)Ρ?，同樣?75 MW負(fù)荷下，在改造前一號、二號、四號鍋爐平均供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗是326.19 g/kwh，三號鍋爐低于平均值4.49 g/kwh。改造后一號、二號、四號鍋爐平均標(biāo)煤耗是317.3 g/kwh，三號鍋爐高于平均值8.02 g/kwh。所以，從各個鍋爐的橫向指標(biāo)比較來看三號鍋爐供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗相對改造前升高了12.51 g/kwh。另外，改造后三號鍋爐二次風(fēng)量與排煙含氧量均較之前有一定程度提高，其原因是由于從翼墻進(jìn)入爐膛的二次風(fēng)并不能有效的參與燃燒所致。

（4）其它方面的影響。

①三號鍋爐在改造前屏式過熱器超溫比較明顯，改造后由于爐膛出口溫度的下降，屏式過熱器超溫管屏數(shù)量減少，超溫情況得到大幅的改善。屏過中間區(qū)域的管壁溫度沒有明顯降低，說明爐膛中部區(qū)域的溫度沒有受到較大影響。

②氮氧化物的影響：（表2）

根據(jù)三號鍋爐改造前后原煙氣氮氧化物含量的對比可以看到，改造前后三號鍋爐在不同負(fù)荷下，原煙氣的氮氧化物含量有明顯的下降。說明衛(wèi)燃帶去掉后，爐膛溫度的降低減少了氮氧化物的生成，為脫硝系統(tǒng)工作創(chuàng)造了有利條件。

結(jié)論及后續(xù)改進(jìn)工作：

（1）鍋爐側(cè)墻衛(wèi)燃帶打掉對控制結(jié)焦起到良好的作用，其對燃燒有一定的影響。

（2）上爐膛拱部區(qū)域衛(wèi)燃帶拆除對控制結(jié)焦的作用需要在停爐后檢驗(yàn)，其對燃燒沒有影響。

（3）翼墻部位開二次風(fēng)口，對翼墻控制結(jié)焦已經(jīng)起到一定的的作用，做出準(zhǔn)確的判斷需要在運(yùn)行一段時間或是停爐后檢驗(yàn)，其對燃燒的影響比較明顯。為了優(yōu)化翼墻進(jìn)風(fēng)量，增加必要的調(diào)節(jié)手段，計(jì)劃在后續(xù)工作中增設(shè)翼墻進(jìn)風(fēng)量調(diào)節(jié)擋板，在運(yùn)行中依據(jù)翼墻部位結(jié)焦情況和爐內(nèi)燃燒情況進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

（4）盡快進(jìn)行燃燒調(diào)整工作，以降低飛灰可燃物、提高鍋爐效率、穩(wěn)定燃燒為主要目的，提高鍋爐運(yùn)行安全性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，使拆除衛(wèi)燃帶工作的效果最大化，不利影響降到最低。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳學(xué)俊，陳聽寬.鍋爐原理[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1983.

[2] 陳冬林.基于可調(diào)衛(wèi)燃帶的燃煤鍋爐燃燒穩(wěn)定性分析[J].燃燒科學(xué)與技術(shù)，2003（2）：119-122.endprint

摘 要：該文分析了火力發(fā)電廠W型火焰鍋爐燃燒特性和結(jié)焦機(jī)理，改變摻燒煤種后防結(jié)焦的措施。拆除鍋爐衛(wèi)燃帶后的防結(jié)焦效果，以及拆除鍋爐衛(wèi)燃帶后對鍋爐運(yùn)行各個方面的影響。

關(guān)鍵詞：W型火焰鍋爐 ?結(jié)焦 ?衛(wèi)燃帶 ?改造分析

中圖分類號：TK223 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（b）-0055-02

我廠鍋爐是美國福斯特.惠勒公司設(shè)計(jì)制造雙拱形W型火焰燃煤鍋爐，設(shè)計(jì)煤種為晉東南無煙煤。近幾年電廠燃料采購發(fā)生較大變化，我廠鍋爐不再單獨(dú)使用無煙煤，大量摻燒外省煙煤后混煤灰熔點(diǎn)降低，爐膛結(jié)焦情況嚴(yán)重，衛(wèi)燃帶部位結(jié)焦尤甚。掉焦滅火事件多次發(fā)生，冷灰斗處水冷壁管材損傷嚴(yán)重。威脅機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。為適應(yīng)入爐煤種的變化，必須盡快對鍋爐本體進(jìn)行改造。新煤種對鍋爐的穩(wěn)燃要求降低，防結(jié)焦要求提高。根據(jù)這一基本情況，經(jīng)研究決定采用縮小爐膛燃燒區(qū)衛(wèi)燃帶面積的方法來提高鍋爐在新煤種下的運(yùn)行性能。

2013年3月利用三號機(jī)組停機(jī)檢修的機(jī)會，對三號鍋爐爐膛衛(wèi)燃帶進(jìn)行了改造，拆除部分衛(wèi)燃帶，同時在翼墻開二次風(fēng)口。本次技術(shù)改造的目的主要是減輕鍋爐下爐膛結(jié)焦?fàn)顩r，同時兼顧爐內(nèi)燃燒的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性。

美國福斯特.惠勒公司在W型火焰鍋爐下爐膛敷設(shè)衛(wèi)燃帶的設(shè)計(jì)初衷是用以提高爐內(nèi)火焰中心溫度，穩(wěn)定燃燒，以適應(yīng)無煙煤燃點(diǎn)高的特點(diǎn)。其敷設(shè)的區(qū)域和面積根據(jù)具體燃燒煤種而變化，當(dāng)入爐煤質(zhì)越差、揮發(fā)分含量越低時衛(wèi)燃帶的面積越大。一般來說，W型火焰鍋爐結(jié)焦的原因主要有以下三點(diǎn)：

（1）煤種的灰熔點(diǎn)過低。

（2）四角燃燒器燃燒調(diào)整不當(dāng)，火焰存在沖刷側(cè)墻的現(xiàn)象。

（3）爐膛衛(wèi)燃帶的敷設(shè)位置和敷設(shè)面積與煤種不匹配。

嚴(yán)重結(jié)焦對鍋爐有很多危害：

（1）水冷壁傳熱惡化，爐內(nèi)結(jié)焦加劇形成惡性循環(huán)。

（2）爐膛結(jié)焦會破壞水動力穩(wěn)定性，尾部對流受熱面超溫。

（3）大焦塊掉落會引起鍋爐滅火、爆燃、冷灰斗水冷壁爆破等事故，甚至嚴(yán)重威脅人身安全。

福斯特.惠勒公司原設(shè)計(jì)的爐內(nèi)衛(wèi)燃帶敷設(shè)部位如下圖所示：（其中前四個部位是必須裝設(shè)部位，第五個和第六個是選裝部位，我廠鍋爐敷設(shè)了前四個部位。）（圖1）

在具體改造方案確定過程中，鍋爐專業(yè)人員主要從以下幾個方面入手。

（1）與燃料采購部門充分溝通，預(yù)測未來幾年入爐煤種的大致成分范圍，混煤的來源和比例，確定按揮發(fā)分Vdaf≤12%來進(jìn)行燃燒調(diào)整。

（2）按照國家電網(wǎng)公司調(diào)度中心的要求，鍋爐確保40%的最低穩(wěn)燃能力。

（3）重新進(jìn)行鍋爐水循環(huán)計(jì)算，校驗(yàn)各水冷壁管的安全性。確保不發(fā)生局部鰭端超溫、傳熱惡化、水循環(huán)停滯、倒流。

（4）爐溫降低、煙溫降低，計(jì)算空氣預(yù)熱器冷端金屬溫度，確保不發(fā)生換熱波紋板酸性腐蝕。

綜合以上各方面因素，并咨詢鍋爐設(shè)計(jì)制造單位，最終形成了以下具體改造方案：

（1）前后拱上拆除600 mm高度的原衛(wèi)燃帶，保留拱上1/3的衛(wèi)燃帶。

（2）左右側(cè)墻衛(wèi)燃帶拆除一半。

（3）翼墻的衛(wèi)燃帶不拆除。為防止翼墻部位結(jié)大焦塊，翼墻在縱向開一個風(fēng)口，橫向開一個風(fēng)口，將衛(wèi)燃帶分割成四個區(qū)域，防止大面積的焦塊連成一體，翼墻部位通風(fēng)量約占總風(fēng)量的15%。

改造后對鍋爐運(yùn)行參數(shù)的影響：（表1）

改造后運(yùn)行情況分析與總結(jié)：

（1）爐內(nèi)結(jié)焦情況。改造前鍋爐燃燒區(qū)域結(jié)焦較嚴(yán)重，焦質(zhì)硬、焦塊厚度大、面積大，看火孔容易堵，看火孔被焦塊堵住后捅不開。改造后結(jié)焦厚度基本控制在20～30 cm之間，比改造前大約減薄15 cm。焦塊結(jié)構(gòu)特性呈酥松狀，易捅落。鍋爐減溫水流量明顯減小，初步判斷爐膛內(nèi)結(jié)焦面積減小、結(jié)焦程度減輕，水冷壁蒸發(fā)吸熱量增加?？諝忸A(yù)熱器前煙氣溫度降低也證明了以上判斷。

（2）爐內(nèi)燃燒工況。在燃燒穩(wěn)定性方面，啟動最初幾天，燃燒有不穩(wěn)定的情況。具體表現(xiàn)為：在保持一定時間平穩(wěn)運(yùn)行的情況下，突然會有一段時間火檢擺動，負(fù)壓波動，出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)的征兆，其它參數(shù)并沒發(fā)生變化。分析原因是煤場混煤不均勻，入爐煤質(zhì)可能短時間揮發(fā)分降低，引起著火不穩(wěn)定，說明衛(wèi)燃帶改造后鍋爐對煤質(zhì)的適應(yīng)性有所降低。另外，測量改造前后的爐溫情況，主要表現(xiàn)為爐膛出口溫度降低大約100 ℃，相應(yīng)的爐溫整體降低也在這個水平上。但側(cè)墻溫度降低比較嚴(yán)重，特別是著火區(qū)域，溫度降低接近500 ℃，而側(cè)墻中部區(qū)域即燃盡部位溫度升高150 ℃，說明側(cè)墻附近的燃燒器煤粉相比較改造前著火困難，著火點(diǎn)相應(yīng)推遲，這種現(xiàn)象在啟動過程中也有發(fā)現(xiàn)。造成這種情況的原因，應(yīng)該是翼墻部位的風(fēng)口開度偏大所致，由于該處的二次風(fēng)進(jìn)入爐膛后，風(fēng)向不理想，直接指向爐膛中心區(qū)域，煤粉氣流的著火受到了影響。但爐膛中心區(qū)溫度降低對降低氮氧化物的排放有明顯的效果，只有對穩(wěn)燃沒有大的影響，這種變化也是有益的。

（3）鍋爐經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。從鍋爐運(yùn)行的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)分析來看，經(jīng)過改造后，鍋爐減溫水降低了6.42 kg/s，煙風(fēng)溫度差降低了2.2 ℃，總共影響機(jī)組供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗降低1.87 g/kwh;但是，飛灰可燃物含量升高了3.85%，再熱汽溫降低了6.32 ℃，共計(jì)影響供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗升高5.32 g/kwh。飛灰可燃物升高的主要原因是爐溫降低，以及翼墻的二次風(fēng)口開度偏大，使側(cè)墻區(qū)域的煤粉燃燒器著火推遲，而從屏式過熱器壁溫情況來看，爐膛中部的煤粉燃燒影響不大。鍋爐原煤耗與其它機(jī)組橫向?qū)Ρ?，同樣?75 MW負(fù)荷下，在改造前一號、二號、四號鍋爐平均原煤耗是460.27 g/kwh，三號鍋爐低于平均值6.45 g/kwh。改造后一號、二號、四號鍋爐平均原煤耗是434.94 g/kwh，三號鍋爐高于平均值9.97 g/kwh，三號鍋爐原煤耗相對改造前升高了16.42 g/kwh。供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗與其它機(jī)組橫向?qū)Ρ?，同樣?75 MW負(fù)荷下，在改造前一號、二號、四號鍋爐平均供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗是326.19 g/kwh，三號鍋爐低于平均值4.49 g/kwh。改造后一號、二號、四號鍋爐平均標(biāo)煤耗是317.3 g/kwh，三號鍋爐高于平均值8.02 g/kwh。所以，從各個鍋爐的橫向指標(biāo)比較來看三號鍋爐供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗相對改造前升高了12.51 g/kwh。另外，改造后三號鍋爐二次風(fēng)量與排煙含氧量均較之前有一定程度提高，其原因是由于從翼墻進(jìn)入爐膛的二次風(fēng)并不能有效的參與燃燒所致。

（4）其它方面的影響。

①三號鍋爐在改造前屏式過熱器超溫比較明顯，改造后由于爐膛出口溫度的下降，屏式過熱器超溫管屏數(shù)量減少，超溫情況得到大幅的改善。屏過中間區(qū)域的管壁溫度沒有明顯降低，說明爐膛中部區(qū)域的溫度沒有受到較大影響。

②氮氧化物的影響：（表2）

根據(jù)三號鍋爐改造前后原煙氣氮氧化物含量的對比可以看到，改造前后三號鍋爐在不同負(fù)荷下，原煙氣的氮氧化物含量有明顯的下降。說明衛(wèi)燃帶去掉后，爐膛溫度的降低減少了氮氧化物的生成，為脫硝系統(tǒng)工作創(chuàng)造了有利條件。

結(jié)論及后續(xù)改進(jìn)工作：

（1）鍋爐側(cè)墻衛(wèi)燃帶打掉對控制結(jié)焦起到良好的作用，其對燃燒有一定的影響。

（2）上爐膛拱部區(qū)域衛(wèi)燃帶拆除對控制結(jié)焦的作用需要在停爐后檢驗(yàn)，其對燃燒沒有影響。

（3）翼墻部位開二次風(fēng)口，對翼墻控制結(jié)焦已經(jīng)起到一定的的作用，做出準(zhǔn)確的判斷需要在運(yùn)行一段時間或是停爐后檢驗(yàn)，其對燃燒的影響比較明顯。為了優(yōu)化翼墻進(jìn)風(fēng)量，增加必要的調(diào)節(jié)手段，計(jì)劃在后續(xù)工作中增設(shè)翼墻進(jìn)風(fēng)量調(diào)節(jié)擋板，在運(yùn)行中依據(jù)翼墻部位結(jié)焦情況和爐內(nèi)燃燒情況進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

（4）盡快進(jìn)行燃燒調(diào)整工作，以降低飛灰可燃物、提高鍋爐效率、穩(wěn)定燃燒為主要目的，提高鍋爐運(yùn)行安全性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，使拆除衛(wèi)燃帶工作的效果最大化，不利影響降到最低。

參考文獻(xiàn)

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