一、二次風對四角切圓鍋爐安全經濟運行的影響

（酒鋼集團能源中心，甘肅嘉峪關 735100）

1 概述

某電廠300 MW 機組鍋爐2008 年投產，2012 年完成了脫硝及低氮燃燒器改造，2017 年完成了脫硫超低排放改造。自2017 年開始逐漸出現水冷壁高溫腐蝕減薄、鍋爐結焦嚴重、煙溫偏差大、再熱汽超溫等問題。判斷劣質煤種大比例摻燒及檢修、試驗不到位是造成以上問題的主要原因，通過在運行中調整鍋爐一、二次風，檢修時對燃燒器重點進行修復，上述問題得到控制。

2 現狀介紹

2018 年8 月份，對新3#機組進行脫硫超低排改造性大修，鍋爐本體部分未改造，啟動前做了空氣動力廠試驗，啟動過程中發現爐膛出口煙溫偏差較大，最大時為150 ℃，并網后基本都在100 ℃左右，單側再熱器減溫水門全開且超溫，管壁溫度5 個點易超溫。燃燒器擺角向下擺動效果不明顯。

如圖1 可以明顯看出鍋爐燃燒偏斜，B 側發生燃料再燃情況，導致兩側煙溫偏差大，僅B側管屏向火側表面有沾污情況；照片拍攝地點為屏再區域觀火孔，由于再熱器系統在屏再出口左右交叉到末再入口，所以導致A 側再熱蒸汽溫度偏高，減溫水全開，管壁易超溫。

圖1 水平煙道煙氣圖

還有其他問題，比如：爐頂大包漏風，吹再熱器區域吹灰器時，溫度漲幅較大；屏式過熱器結焦嚴重，導致屏再、末再對流換熱量升高等。

3 原因分析

3.1 火焰切圓實踐分析

當3#角由于燃燒器的原因或者氣流較其它角偏弱時，噴射角度要靠爐后方向，同時被4#角旋轉氣流吹向后墻，或者離后墻更近；進而影響2#角偏轉較小，2#角對1#角氣流的推力點向火焰中心后推，使1#角后段的偏轉加大，又因為1#角氣流偏大，使4#角后段火焰偏轉增大，火焰靠B 側墻靠近。如此循環就形成后墻長期被沖擊。

腐蝕情況論證：2#＞3#＞4#＞1#

風粉氣流：1#＞4#＞2#＞3#

某電廠鍋爐水冷壁受熱面發生高溫腐蝕，腐蝕最嚴重的是爐后墻，前墻輕微，實際情況與上述分析相符。

3.2 磨煤機運行方式及粉管風速的影響

針對一次風管風速不均問題，在磨煤機定檢時對爐內煙氣，燃燒情況，爐膛出口煙溫等進行觀察分析得出表1數據。

表1 磨煤機切換運行煙溫差異

A、C 磨煤機粉管風速有偏差，且C 磨煤機粉管偏差較為嚴重，直接影響爐內煙氣平衡和兩側受熱面換熱。

圖2為點火期間A 磨煤機投粉后3#角噴燃器著火情況，火焰發散，剛性不足，隨爐內氣流晃動，并且靠后墻偏斜；由于全套制粉系統是爐前布置，A磨煤機出口至3#角距離最遠，沿程阻力最高，導致一次風速偏低所致(拍攝地點在2#角處）。由于某電廠大修后空氣動力廠試驗，自行組織完成，且一次風速測量位置在分離器出口水平段，未考慮到沿程阻力損失。

圖2 A3煤粉燃燒器運行圖

圖3為4#角噴燃器著火情況，著火穩定，角度朝爐膛中心放射，一次風剛性良好，外觀上像在“切圓”；其他角著火情況均接近4#角，故未進行說明（拍攝地點在1#角處）。

圖3 A4煤粉燃燒器運行圖

3.3 燃燒器型式的影響

低氮燃燒器屬于“粉包風”式燃燒方式，一次風射流角度大于二次風，違背燃燒原理（風包粉），主燃燒區域缺氧燃燒，燃盡風影響燃燒加強，抬高火焰高度，煙溫升高。粉包風燃燒方式還極易使火焰刷墻，煤粉燃燒尾焰發散，不能隨煙氣旋轉同時上升，造成水冷壁結渣，煤粉未燃盡，火焰直徑增大，還原性氣氛升高，水冷壁易發生高溫腐蝕。另外，燃燒器及噴口燒損，磨損，變形也導致煤粉層燃燒射流角度及水平面高度發生差異，導致切圓隨動性減弱，旋轉殘余量升高，火焰分布不均勻，局部過熱等差異。

高位燃盡風將對爐內火焰中心位置及爐膛出口煙溫偏差帶來影響,通過將燃盡風噴口設計成上下左右擺動燃燒器,可以實現爐膛出口溫度及煙溫偏差同步調整,還可強化飛灰可燃物燃盡，理論分析得出，可以在高效、穩燃、防渣防腐的基礎上實現低NOx排放。但經過調整，數據采集，試驗證明效果不明顯，煙溫偏差、飛灰可燃物含量偏高，水冷壁結渣和高溫腐蝕等問題依然存在。

3.4 二次風運行方式的影響

新3#機組自2012年脫硝低氮燃燒器改造后，滿負荷情況下，高位四層SOFA 風門全開，正常運行時二次風箱壓力400 Pa 左右，低負荷時不足200 Pa，此期間脫硝入口氮氧化物含量100～200 mg/m3，直到2017 年發現水冷壁管高溫腐蝕，經過分析，2018年初將高位SOFA 風門兩組關至10%，另外兩組100%全開，二次風箱壓力提高至500 Pa 以上，最高時達700 Pa。主要目的：①提高二次風壓，增加主燃燒區域所需風量，氧量，提高二次風剛性，降低還原性氣氛；②一定程度縮小火焰切圓，緩解火焰偏轉貼墻，煤粉沖刷水冷壁，降低煤粉沾污水冷壁反應出原始腐蝕氣體；③提高煤粉燃燒率，使“風包粉”更充分。

根據脫硝入口氮氧化物（150～250 mg/m3）調整SOFA風開度，2018年至2019年高溫腐蝕還在發生，根據防磨防爆檢查記錄對比發現，腐蝕速率有下降。調整后飛灰大渣可燃物含量逐年降低，見表2。

表2 近3年飛灰大渣可燃物數據對比表 %

通過每次重點對燃燒器的檢修及風箱壓力的升高，使得煤粉燃燒更充分、更穩定，鍋爐效率達到提升，并且著火提前，火焰中心高度降低，爐溫降低，結焦減緩，加強氣流擾動，促進高溫煙氣回流，煙氣分布均勻，爐膛熱負荷均勻，鍋爐安全性提升。主燃燒器區域氧量提高后，影響還原性氣氛生成量降低，高溫腐蝕也一定程度得到減緩。

4 解決對策

（1）檢查處理燃燒器缺陷，對可能發生噴射角改變的缺陷進行處理，對燃燒器安裝角度進行測量，更換磨損，變形的燃燒器噴口。

（2）調平一、二次風風速，檢查粉管縮孔磨損情況，并且盡量做到隨時可調，盡量在燃燒器入口進行測量。

（3）對同一層煤粉濃淡燃燒器的水平隔板進行檢查，使同一層的煤粉濃度一致或接近，避免風粉比例偏差大。

（4）調整煤粉著火時間，或者降低煤粉細度，減輕火焰對水冷壁的沖刷。

（5）提高主燃燒器區域風量，促進煤粉燃燒充分。

5 結束語

根據該廠新3#機組燃燒器的修復和對一、二次風調整，一定程度解決了新3#鍋爐燃燒異常的問題，保證了機組安全性和經濟性，也緩解了水冷壁高溫腐蝕的問題。