前后墻對沖直流鍋爐煙溫偏差優化調整研究

康艷昌+黃天琪

摘 要：針對某廠600MW前后墻對沖燃燒燃煤直流鍋爐因煙溫偏差大，造成鍋爐受熱面壁溫壁溫偏差較大甚至受熱面超溫的情況進行優化調整，通過運行手段調整煙溫偏差，對制粉系統、燃燒系統、二次風箱配風系統進行優化調整，徹底解決鍋爐內部的燃燒問題，減小煙溫偏差的同時，優化鍋爐燃燒工況，為同類型燃煤鍋爐煙溫偏差大的優化調整提供借鑒。

關鍵詞：直流鍋爐；對沖燃燒；氧量；制粉系統；燃燒；煙溫偏差

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.041

0 引言

某電廠600MW直流鍋爐為東方鍋爐集團有限公司制造的DG1913

/25.4-II3型鍋爐，為超臨界直流爐、前后墻對沖燃燒、一次中間再熱、單爐膛、平衡通風、固態排渣、露天布置、全鋼構架、全懸吊“”型結構，設計煤種為淮南煤礦煙煤。6套制粉系統采用冷一次風機正壓直吹式制粉系統，配置6臺ZGM113G型中速磨煤機，24只HT-NR3型低NOx旋流燃燒器分三層布置在爐膛前后墻上。在最上層燃燒器上方布置一排燃燼風口（OFA），減少NOx的生成。

該廠自投產以來，鍋爐尾部煙道始終存在約50℃的煙溫偏差，氧量偏差也非常大，在變工況過程中，過熱器和再熱器中間區域頻繁超溫，影響鍋爐受熱面的安全運行和鍋爐燃燒效率。煙溫偏差的根本原因在于煙氣殘余旋轉的影響，這也是近年來經過研究總結得出的公認看法[1-3]。雖該廠進行制粉系統、燃燒系統和二次風箱配風優化調整試驗，以減少煙氣殘余旋轉，降低鍋爐尾部煙道煙溫偏差，解決鍋爐受熱面超溫問題。

1 試驗內容

制粉系統優化調整試驗主要是在以往制粉系統運行方式優化的基礎上，測量調整磨煤機出口風速，進行變煤量、變加載力和變折向擋板開度下煤粉細度的變化，總結出磨煤機折向擋板、給煤量、加載力之間的最佳搭配關系，使磨煤機在不同工況下都能滿足R90在試驗要求范圍內，縮短煤粉進入爐膛后的燃燒時間，降低爐膛火焰高度[4-6]。

燃燒系統的優化調整試驗主要進行燃燒器內二次風、外二次風、中心風量調整共3個小項的試驗內容，調整所有燃燒器煤粉濃度均衡和風量均衡，減少尾部煙道煙氣流量偏差，最終達到尾部煙道兩側煙氣參數基本一致。

二次風箱配風優化調整試驗主要通過優化二次風箱擋板的開度，降低爐膛火焰高度和過熱器區域的爐膛煙溫，降低各過熱器受熱面的壁溫。

1.1 制粉系統優化試驗

1.1.1 磨煤機出口一次風速調平

通過測量每個煤粉管的動壓和靜壓，計算粉管的出口風速，并根據風速偏差調整縮孔開度，保證每臺磨煤機四個煤粉管出口風速在20-25m/s。

1.1.2 磨煤機折向擋板與煤粉細度試驗

為了掌握各臺磨煤機分離器折向擋板特性，獲得分離器折向擋板對煤粉細度的對應關系，試驗將各臺磨煤機出力調整至鍋爐滿負荷運行時的運行出力，磨煤機出口一次風速控制在20-25m/s之間，調整試驗磨煤機折向擋板至40%、45%、50%共3個開度條件下進行試驗，試驗結果表明，在機組滿負荷磨煤機給煤量50t/h時，折向擋板開度變化后，磨煤機分離器調節特性線性度良好，能夠有效對煤粉細度進行調整，隨著分離器開度的逐漸提高，煤粉細度基本可以達到R90：15-20的試驗要求。通過磨煤機折向擋板開度的優化調整，六臺磨煤機分離器折向擋板均調整至50%，C磨煤機開大至55%。

1.1.3 磨煤機出力與細度的試驗

為了掌握各臺磨煤機的出力與煤粉細度的關系特性，試驗在磨煤機折向擋板開度50%的基礎上，保證磨煤機出口風速在20-25m/s之間，調整磨煤機出力分別為40t/h、45t/h、50t/h、55t/h共4個不同出力條件下進行試驗，試驗結果見表2。

試驗結果表明，在保證煤種基本穩定的情況下，分離器開度不變時，隨著磨煤機出力的增加，加載力自動跟蹤煤量的變化而變化，不同給煤機出力時，磨煤機煤粉細度隨磨煤機出力的變化幅度不大，基本可以滿足R90 在15至20之間，說明磨煤機加載力正常，未繼續對磨煤機加載力的偏差進行調整。

1.2 燃燒系統的優化調整

1.2.1 對單個燃燒器三次風門進行調整標定

根據鍋爐A側煙溫高于B側煙溫的情況，對A側對應的每層#1、#2燃燒器三次風門逐一逐一由50%增大至80%，增大該區域的燃燒器旋流強度，提高燃燒器入口處的爐膛煙溫，縮短煤粉進入爐膛后的著火時間，降低爐膛A側火焰高度，#3、#4燃燒器三次風門開度保持50%不變。

1.2.2 對單個燃燒器二次風門全開位置進行重新標定

燃燒器內二次風是環形配風，內二次風與一次風之和約占總風量的40%，為確保內二次風風門不因卡澀、漂移造成燃燒器區域風量降低導致缺氧燃燒，對所有燃燒器的內二次風門遠方與就地、機械指示與電動指示、外部開度與內部開度進行了逐一對應，并全部調整至全開位置，保證了所有燃燒器二次風量的正常和均勻。

1.2.3 對燃燼風內外、二次風門、中心風、調風器調整優化

燃燼風中心風為直流二次風，內外二次風均為旋流風，風門位置位于最上層燃燒器上部，作用是燃盡未燃燒完全的煤粉及消除爐膛出口煙氣擾動，改變燃燼風噴口風門擋板開度可以改變燃燼風量和旋轉強度，同時燃燼風門開度過大會造成主燃燒器區域缺氧燃燒，增加爐膛火焰高度，不利于鍋爐燃燒的經濟性。調整后開度如表3。

1.3 二次風箱擋板開度優化調整試驗

優化調整前，下層、中層、上層二次風箱擋板開度均為50%，燃燼風二次風箱開度為10%，為研究二次風箱擋板開度對屏式過熱器和高溫過熱器壁溫的影響，將三層燃燒器二次風箱擋板開度由50%開大至70%，燃燼風二次風箱開度保持不變。endprint

從實驗結果看二次風箱擋板開度調整后，屏式過熱器的壁溫最高值由630℃降至610℃，高溫過熱器的壁溫最高值由625℃降至610℃，下層、中層、上層二次風箱擋板開度增加后，增加了爐膛主燃燒區域的氧量，縮短了煤粉在爐膛內的燃燒時間，降低了爐膛火焰高度和爐膛溫度，對屏式過熱器和高溫過熱器的壁溫有一定改善。

2 試驗分析

2.1 調整后鍋爐尾部煙道氧量和CO分布情況

調整后的氧量及CO沿煙道寬度方向明顯降低，A/B兩側氧量平均值為2.83%，其中最外側最外側比中間側偏低，整體氧量相對比較平均，說明燃燒器風門擋板調整后，鍋爐配風和鍋爐燃燒無明顯偏斜現象；外側CO仍有小幅波動，最大300ppm左右，平均CO為90.3ppm，整體CO平均水平較低，說明鍋爐燃燒狀況有明顯好轉。

2.2 調整后鍋爐尾部煙道煙溫情況

通過對制粉系統的折向擋板、出力、加載力進行試驗，對各燃燒器的配風進行優化調整，鍋爐尾部煙道的氧量差逐漸縮小，C0含量雖然仍有波動，但是整體下降明顯，各負荷工況下的煙溫偏差基本上可以控制在30℃以內。尤其是受熱面的壁溫超溫現象幾乎消除，主再熱汽溫實現額定參數的壓紅線運行，機組的經濟性顯著改善。

3 優化結論

通過優化調整，磨煤機出口風速20-25m/s，煤粉細度可以達到R90：15-20，A、B側氧量基本可以調平，沿煙道寬度方向CO整體平均水平明顯下降，由約400ppm降低至90.3ppm，最大的煙道外側值由1500ppm降低至300ppm以下，高過、高再壁溫兩側偏差減小，蒸汽參數可以達到額定值。

參考文獻：

[1]趙洪宇，羅志浩等.600MW超臨界直流鍋爐汽溫偏差的分析和改進[J].浙江電力，2010（03）.

[2]曾漢才，魯學農.大型鍋爐水平煙道左右兩側煙溫偏差問題研究[J].電站系統工程，1996，12（03）：4-8.

[3]周謨鐵.前后墻對沖燃燒鍋爐優化試驗方法探討[J].電力與電工，2010（09）.

[4]文大綴，熊偉等.600MW燃煤鍋爐降低飛灰含碳量的燃燒調整試驗研究[J].鍋爐技術，2016（01）.

[5]高小濤.降低600MW機組鍋爐爐膛出口煙溫偏差的試驗研究[J].中國電力，2002（08）.

[6]鄭曉康.北侖電廠1號爐爐膛出口煙溫偏差及再熱蒸汽溫度偏低的試驗研究[D].杭州：浙江大學，1995.

作者簡介：康艷昌（1984-），男，山東青州人，工程師，主要從事火電廠熱力系統節能優化分析和技術監督工作。endprint