330MW鍋爐熱態(tài)動力場在線優(yōu)化調(diào)整技術(shù)研究

沈赫男 王承亮 宋寶玉 李玉奎

摘? ?要：某單位330MW鍋爐燃燒器區(qū)域水冷壁發(fā)生嚴重的高溫腐蝕和結(jié)焦情況，嚴重影響鍋爐安全運行;為分析原因，本文重點進行了系統(tǒng)分析和現(xiàn)場摸底，基本確定了出現(xiàn)此種狀況的原因為鍋爐熱態(tài)偏燒所致，并進行了鍋爐熱態(tài)動力場優(yōu)化調(diào)整技術(shù)研究，為解決或預(yù)防330MW鍋爐燃燒器區(qū)局部區(qū)域高溫腐蝕、結(jié)焦問題積累了經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：鍋爐? 高溫腐蝕? 結(jié)焦? 偏燒? 熱態(tài)動力場? 優(yōu)化

中圖分類號：TM62? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（b）-0072-02

爐膛溫度場的分布在很大程度上能夠體現(xiàn)當(dāng)前爐內(nèi)煤粉的燃燒狀態(tài)，爐膛溫度的變化表征了爐內(nèi)煤粉燃燒過程的變化情況，借助于爐膛溫度場分布檢測結(jié)果，運行操作人員可以直接客觀地判斷爐內(nèi)燃燒組織狀況和鍋爐熱態(tài)動力場組織情況，從而根據(jù)機組負荷以及鍋爐實際運行情況進行相應(yīng)的燃燒調(diào)整和控制，從而實現(xiàn)在線調(diào)整鍋爐熱態(tài)動力場的目的。

1? 研究對象

本文研究對象為330MW四角切圓燃燒煙煤鍋爐，制粉系統(tǒng)為正壓直吹式雙進雙出鋼球磨煤機，配置3臺，分別為A、B、C磨煤機;燃燒器系統(tǒng)共配置6層，分別為A1、A2、B1、B2、C1、C2層煤粉燃燒器，每層對應(yīng)4個燃燒器噴口;共配置AA、AB1、AB2、BC1、BC2、CC、OFA、SOFA1、SOFA2、SOFA3共10層二次風(fēng)噴口，每層對應(yīng)4個二次風(fēng)噴口。

2? 存在問題

鍋爐燃燒器區(qū)域水冷壁發(fā)生嚴重的高溫腐蝕和結(jié)焦情況，嚴重影響鍋爐安全運行;經(jīng)現(xiàn)場摸底調(diào)查和分析，發(fā)現(xiàn)結(jié)焦和高溫腐蝕的部位相對固定，基本都在后墻和右側(cè)墻偏中部的區(qū)域，且在B2層燃燒器噴口與SOFA1燃盡風(fēng)噴口之間的區(qū)域;從以上的分析情況看，表明鍋爐發(fā)生高溫腐蝕和結(jié)焦的主要原因為鍋爐熱態(tài)動力場的旋轉(zhuǎn)火球偏斜所致，即鍋爐火焰偏燒導(dǎo)致，所以要解決此問題，必須掌握爐膛內(nèi)溫度情況來間接分析鍋爐偏燒情況，并通過研究在線調(diào)整手段調(diào)整熱態(tài)動力場火球位置，以緩解鍋爐因偏燒導(dǎo)致的鍋爐燃燒器區(qū)域高溫腐蝕和結(jié)焦嚴重的問題。

3? 鍋爐熱態(tài)動力場調(diào)整機理研究

3.1 鍋爐四角切圓熱態(tài)動力場形成機理

四角切圓燃燒鍋爐二次風(fēng)和一次風(fēng)噴口以一定的假想切圓直徑噴入爐膛，鍋爐熱態(tài)動力場為二次風(fēng)、一次風(fēng)相切形成逆時針旋轉(zhuǎn)的氣流場，因二次風(fēng)形成逆時針旋轉(zhuǎn)的動量的影響，使得二次風(fēng)噴口二次風(fēng)發(fā)生沿著旋轉(zhuǎn)氣流方向的偏斜，使得鍋爐熱態(tài)動力場強風(fēng)環(huán)切圓直徑的大小較假想切圓直徑大5～7倍。鍋爐正常接帶負荷運行時，熱態(tài)動力場為逆時針旋轉(zhuǎn)的高溫?zé)煔鈿饬鳎礌t膛內(nèi)為逆時針旋轉(zhuǎn)向上的高溫?zé)煔鈿饬鱽斫M織爐膛燃燒[1]，實現(xiàn)煤粉燃盡的目的;每只燃燒器實現(xiàn)點火燃燒的熱源主要有兩種：一是高速一次風(fēng)射流的卷吸作用，卷吸高溫?zé)煔鈱崿F(xiàn)引燃;二是來自逆時針旋轉(zhuǎn)的上游燃燒器的高溫?zé)煔猓邷鼐砦较掠稳紵骰鹧娓浚瑢崿F(xiàn)煤粉引燃。

3.2 鍋爐熱態(tài)動力場強風(fēng)環(huán)位置調(diào)整機理

四角切圓鍋爐燃燒火焰的形成和鍋爐四角之間的射流動量相互作用息息相關(guān)[2]，每個角射流動量的大小以及四角射流作用點的位置決定了爐膛火焰的中心位置和分布情況。當(dāng)爐膛火焰中心發(fā)生偏斜時，通過合理地改變鍋爐四個角的輔助風(fēng)風(fēng)門開度，進而改變鍋爐四角的射流動量，便可以控制火焰中心位置，實現(xiàn)爐膛溫度場的平衡控制。對爐膛四角的輔助風(fēng)風(fēng)門開度值采用增量的形式進行修正，對爐膛輔助風(fēng)進行列操作，來完成對爐膛溫度場中心和熱態(tài)動力場的調(diào)整和控制，通過調(diào)整輔助風(fēng)風(fēng)門開度保證爐膛溫度場中心處于爐膛幾何中心位置，從而實現(xiàn)爐膛溫度場的平衡控制.

4? 鍋爐熱態(tài)動力場調(diào)整試驗

4.1 鍋爐熱態(tài)動力場均衡情況分析

B2層燃燒器以上前墻、后墻、左側(cè)墻、右側(cè)墻看火孔測量爐膛溫度分別約為1350℃、1485℃、1341℃、1476℃;OFA層燃盡風(fēng)噴口以上前墻、后墻、左側(cè)墻、右側(cè)墻看火孔測量爐膛溫度分別約為1410℃、1525℃、1441℃、1572℃;根據(jù)爐膛溫度測量情況分析，表明鍋爐熱態(tài)動力場旋轉(zhuǎn)火球偏向后墻、右側(cè)墻，這與鍋爐發(fā)生高溫腐蝕和結(jié)焦嚴重的部位對應(yīng)[3]。根據(jù)鍋爐熱態(tài)動力場調(diào)整機理，必須調(diào)整四個角的二次風(fēng)風(fēng)量來均衡爐膛溫度，即調(diào)整熱態(tài)動力場火球的位置，以解決鍋爐偏燒的問題。

4.2 鍋爐熱態(tài)動力場優(yōu)化調(diào)整情況及結(jié)果

根據(jù)鍋爐偏燒機理研究結(jié)果，在機組負荷270MW時，組織進行了鍋爐熱態(tài)動力場糾偏調(diào)整試驗，即適當(dāng)關(guān)小1號、2號角二次風(fēng)擋板開度，對應(yīng)增開3號、4號角二次風(fēng)擋板開度，實現(xiàn)改變各角二次風(fēng)動量、調(diào)整熱態(tài)動力場的目的。具體二次風(fēng)調(diào)整情況詳見表1。調(diào)整后穩(wěn)定運行2h后，測量爐膛溫度情況如下：B2層燃燒器以上前墻、后墻、左側(cè)墻、右側(cè)墻看火孔測量爐膛溫度分別約為1390℃、1410℃、1388℃、1405℃;OFA層燃盡風(fēng)噴口以上前墻、后墻、左側(cè)墻、右側(cè)墻看火孔測量爐膛溫度分別約為1430℃、1425℃、1441℃、1423℃。根據(jù)爐膛溫度分析，基本達到了調(diào)整鍋爐熱態(tài)動力場火球位置的目的，均衡了鍋爐燃燒;另外通過看火孔結(jié)焦情況分析，后墻和右側(cè)墻結(jié)焦情況明顯減輕，而前墻和左側(cè)墻結(jié)焦情況未見明顯變化，證明基本達到了調(diào)整鍋爐偏燒的預(yù)期目的[4]。

5? 結(jié)語

本文為解決330MW鍋爐燃燒器區(qū)域水冷壁發(fā)生嚴重的高溫腐蝕和結(jié)焦情況，進行了鍋爐熱態(tài)動力場優(yōu)化調(diào)整試驗技術(shù)研究。通過優(yōu)化調(diào)整各角的二次風(fēng)風(fēng)量，實現(xiàn)調(diào)整熱態(tài)動力場的目的，均衡燃燒和爐膛溫度場，解決了爐膛火焰中心偏斜問題，能夠預(yù)防水冷壁因高溫腐蝕引起的爆管，延長設(shè)備使用壽命;能夠避免因結(jié)焦導(dǎo)致的鍋爐滅火非停事故的發(fā)生，保證鍋爐運行安全性。

參考文獻

[1] 劉勇，魏鳳，唐必光.四角切圓鍋爐冷態(tài)動力場流動特性的試驗研究[J].武漢大學(xué)學(xué)報（工學(xué)版）（河北），2002，35（6）：75.

[2] 武衛(wèi)紅，蔡新春，林樹彪，等.火焰中心偏斜對鍋爐結(jié)焦的影響[J].山西電力，2007（21）：29-33，60.

[3] 王小鵬.燃煤鍋爐結(jié)焦原因分析及對策[J].節(jié)能技術(shù)，2002（3）：45-47.

[4] 劉偉力.結(jié)焦對燃煤鍋爐的危害及防治[J].電力安全技術(shù)，2010（8）.