火電廠660MW超臨界燃煤鍋爐燃燒器運(yùn)行特性

唐宏韜

摘要：火力發(fā)電是目前最主要的發(fā)電形式，火電廠運(yùn)行過程中需要應(yīng)用不同規(guī)格的燃煤鍋爐，其中660MW超臨界燃煤鍋爐是最為重要的部分之一。鍋爐運(yùn)行過程中燃燒器是最為關(guān)鍵的部分之一，其運(yùn)行特征直接影響著鍋爐的運(yùn)行。本文針對660MW超臨界燃煤鍋爐，分析其燃燒器運(yùn)行特征，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)專業(yè)人士有所幫助。

關(guān)鍵詞：火電廠;超臨界燃煤鍋爐;燃燒器;運(yùn)行特征

1 引言

某發(fā)電廠鍋爐采取的是超臨界參數(shù)本生直流鍋爐，此鍋爐采取的是旋流燃燒器，該燃燒器采取的是單爐膛結(jié)構(gòu)以及低NOX軸方式，其按照前后墻對沖燃燒的方式運(yùn)行，主要進(jìn)行無煙煤的燃燒。另外，預(yù)制配合的制煤系統(tǒng)主要采取的是雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，為了確保其正常運(yùn)行，每一臺(tái)鍋爐都會(huì)匹配4臺(tái)雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)（具體型號(hào)：BBD-4360）。

2 燃燒系統(tǒng)的特點(diǎn)分析

（1）燃燒器分析

此鍋爐燃燒器主要采取的是前后墻的設(shè)置方式，能夠?qū)崿F(xiàn)對沖燃燒。在實(shí)際布置時(shí)會(huì)在前后墻的相應(yīng)高度（分別為：18.35m、22.19m、26.04m、29.89m）各布置4排燃燒器，每一排分別設(shè)置4只LNA SB燃燒器（主要包括：一次風(fēng)道、二次風(fēng)道、三次風(fēng)道、旋流控制機(jī)構(gòu)、中心風(fēng)孔、喉口等），前后墻共設(shè)置32只此類燃燒器。具體布置時(shí)，需要在最上層煤粉燃燒器的上部（高度為33.39m）前后墻分別設(shè)置燃盡風(fēng)口，為了能夠充分排風(fēng)，需要每一排設(shè)置7只燃盡風(fēng)口（前后墻共14只燃盡風(fēng)口）。燃燒器設(shè)置有分風(fēng)箱（分成前后墻風(fēng)向），按照燃燒器前后墻所設(shè)層數(shù)分別在前后墻設(shè)置4個(gè)小風(fēng)箱，每一排燃燒器可以通過1個(gè)小風(fēng)箱進(jìn)行進(jìn)風(fēng)，用于燃燒。另外，每一只LNA SB燃燒器都配備1只油槍，主要用于燃燒器的點(diǎn)火之用。

（2）LNA SB燃燒器的燃燒配風(fēng)方式分析

第一，一次風(fēng)情況。主要通過一次風(fēng)機(jī)進(jìn)行一次風(fēng)供應(yīng)，通過一次風(fēng)能夠?qū)δッ簷C(jī)原煤進(jìn)行干燥，同時(shí)能夠?qū)⑼瓿赡ブ频拿悍垡氲絃NA SB燃燒器當(dāng)中（利用燃燒器一次風(fēng)入口的彎頭組件等），之后經(jīng)過燃燒器的一次風(fēng)管進(jìn)入到爐膛當(dāng)中。從一次風(fēng)管結(jié)構(gòu)來看，在接近爐膛端部位置設(shè)置有相應(yīng)規(guī)格的整流器，通過整流器的作用能夠確保煤粉氣流進(jìn)入到爐膛之前進(jìn)行濃縮，通過此種濃縮與二次風(fēng)、三次風(fēng)調(diào)節(jié)進(jìn)行配合，從而有效降低燃燒初期的NOX量。

第二，二次風(fēng)以及三次風(fēng)情況。主要是通過燃燒器風(fēng)箱來對燃燒器進(jìn)行二次風(fēng)、三次風(fēng)供應(yīng)，為了確保進(jìn)入到燃燒器的各個(gè)分風(fēng)量可以處于平衡狀態(tài)，需要在每個(gè)燃燒器中設(shè)置風(fēng)量均衡擋板。在二次風(fēng)、三次風(fēng)輸送過程中，利用設(shè)置在燃燒器內(nèi)部的環(huán)形通道可以確保不同風(fēng)在合適燃燒階段進(jìn)入到爐膛內(nèi)部。另外，在燃燒器內(nèi)也設(shè)置有套筒式的擋板，通過擋板的調(diào)節(jié)作用能夠保證二次風(fēng)、三次風(fēng)進(jìn)行相應(yīng)比例的分配。另外，在不同的通道中分別設(shè)置有旋流裝置，但是兩種旋流裝置有所差異，其中二次風(fēng)旋流裝置能夠順著軸向進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)能夠控制二次風(fēng)的旋流強(qiáng)度。而三次風(fēng)的旋流裝置屬于無法調(diào)節(jié)式，其設(shè)置在燃燒器出口最前部位置。風(fēng)量與旋流擋板調(diào)節(jié)桿都穿過燃燒器面板，可以對燃燒器、風(fēng)箱之外擋板位置實(shí)施調(diào)節(jié)。

第三，中心風(fēng)以及燃盡風(fēng)（OFA）。對于燃燒器來說，中心風(fēng)管的作用在于進(jìn)行點(diǎn)火設(shè)備的設(shè)置。中心風(fēng)在經(jīng)過中心風(fēng)管之后進(jìn)入到爐膛內(nèi)部，從而為點(diǎn)火設(shè)備運(yùn)行提供必要的風(fēng)量，同時(shí)能夠在點(diǎn)火設(shè)備暫停運(yùn)行情況下避免灰渣的聚集;對于燃盡風(fēng)來說，其風(fēng)口主要具有“中央氣流”以及“外圈氣流”等2股單獨(dú)的氣流，其中中央氣流屬于非旋轉(zhuǎn)型氣流，此氣流能夠直接進(jìn)入到爐膛中心位置，而外圈氣流則為旋轉(zhuǎn)氣流，其能夠和接近爐膛水冷壁上升煙氣進(jìn)行混合。

3 鍋爐運(yùn)行特性分析

（1）風(fēng)粉量均勻性

為了能夠確保風(fēng)量均勻地進(jìn)行勻的進(jìn)行分配，需要在二次風(fēng)系統(tǒng)的燃燒器左右側(cè)風(fēng)道設(shè)置相應(yīng)裝置進(jìn)行風(fēng)量的監(jiān)測，并且在前后墻大風(fēng)箱位置設(shè)置風(fēng)壓測點(diǎn)，在實(shí)際運(yùn)行過程中能夠按照風(fēng)量、風(fēng)壓具體值為參照進(jìn)行燃燒器總風(fēng)門開度的調(diào)整，正常情況下前墻風(fēng)門的開度要超過后墻風(fēng)門，通過這些操作能夠確保每一排燃燒器風(fēng)量可以均勻分配。另外，前后大風(fēng)箱分隔控制每一排燃燒器的總體風(fēng)量，可以利用風(fēng)量均衡擋板對于每一個(gè)燃燒器風(fēng)量實(shí)施調(diào)節(jié)，但是缺少比較有效的措施來對風(fēng)量進(jìn)行監(jiān)控。同時(shí)，擋板調(diào)節(jié)采取的是手動(dòng)拉桿的方式，并不利于調(diào)節(jié)，特別是在熱態(tài)情況下容易產(chǎn)生卡澀的情況，所以為了避免出現(xiàn)此問題最好要在冷態(tài)下將其調(diào)整好，熱態(tài)保持恒定狀態(tài)運(yùn)行。

從現(xiàn)階段來看，直吹式對沖爐主要采用2種方式進(jìn)行供粉，分別為：單臺(tái)磨煤機(jī)供一層燃燒器、單臺(tái)磨煤機(jī)供前墻或者后墻一排燃燒器的方式，具體應(yīng)用何種方式要參照燃燒器所具有的成熟、磨煤機(jī)的臺(tái)數(shù)等來確定。通過分析可知，此電廠鍋爐主要采取單臺(tái)磨煤機(jī)供一層燃燒器進(jìn)行供粉，每一臺(tái)磨煤機(jī)能夠?qū)?個(gè)燃燒器進(jìn)行供粉，不同的位置來對不同區(qū)域進(jìn)行供粉，其中驅(qū)動(dòng)端主要供前墻燃燒器，非驅(qū)動(dòng)端主要供后墻燃燒器。采取此種方式進(jìn)行供粉，應(yīng)用的磨煤機(jī)數(shù)量較少，每一臺(tái)磨煤機(jī)具有較大的出力，但是在煤粉分配均勻性方面還具有缺陷，特別是對于前后墻來說在系統(tǒng)阻力方面具有比較大的偏差。在進(jìn)行冷態(tài)運(yùn)行時(shí)可以利用對可調(diào)縮孔開度進(jìn)行調(diào)節(jié)來確保8個(gè)一次風(fēng)管阻力的平衡，但是熱態(tài)運(yùn)行時(shí)情況有所差異，很難完全將煤粉分配偏差徹底消除掉。

（2）煙氣/蒸汽溫度偏差分析

此鍋爐運(yùn)行時(shí)主要采取的是前后墻對沖布置的燃燒方式，相對于四角切圓燃燒方式來說，由于此種燃燒方式并不具有爐膛出口氣流殘余旋轉(zhuǎn)的問題，所以此種燃燒方式在煙溫偏差、汽溫偏差方面要小得多。總的來說，對沖爐煙溫度偏差影響因素主要包括如下幾方面，分別為：燃燒器熱負(fù)荷分配不均勻、受熱面潔凈度不均勻、左右煙氣擋板開度不同。在實(shí)際運(yùn)行中主要是利用冷/熱態(tài)磨煤機(jī)出口一次風(fēng)速來調(diào)節(jié)燃燒器熱負(fù)荷均勻性的，雖然此種方式能夠一定程度降低偏差，但是無法徹底將其消除。熱負(fù)荷偏差更多體現(xiàn)在水冷壁壁溫以及中間點(diǎn)溫度方面，從實(shí)際運(yùn)行情況看此鍋爐前后墻垂直水冷壁壁溫偏差為6℃，左右側(cè)分離器出口溫度偏差為4℃，此偏差會(huì)在順著過熱器傳輸?shù)慕徊嬷邢簟４隋仩t在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，受到過熱器與再熱器煙氣擋板結(jié)構(gòu)故障的影響，左右兩側(cè)煙氣擋板存在較大的開度偏差，這就會(huì)造成煙溫偏差以及汽溫偏差比較大，在對煙氣擋板進(jìn)行修繕之后有效解決了溫度偏差的問題。

通過對實(shí)際運(yùn)行情況分析可知：鍋爐爐內(nèi)部流場以及溫度場都比較均勻，運(yùn)行過程中高溫再熱器的出口煙溫度偏差在15℃以下，而兩側(cè)的蒸汽溫度相對均衡，再熱汽溫偏差<5℃。

（3）爐膛結(jié)焦傾向分析

通過分析可知，該鍋爐結(jié)焦特性往往會(huì)受到煤結(jié)焦特性、爐膛結(jié)構(gòu)參數(shù)、燃燒配風(fēng)等相關(guān)因素影響，對于此超臨界鍋爐來說，在設(shè)計(jì)煤種情況下并不會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的結(jié)焦情況。之所以會(huì)產(chǎn)生結(jié)焦問題，站在運(yùn)行以及煤質(zhì)角度來看，主要是由于煤灰熔點(diǎn)相對較低并且存在中等結(jié)焦屬性，另外鍋爐運(yùn)行初始階段的燃燒器配風(fēng)也不夠合理，同時(shí)存在著二次風(fēng)旋流強(qiáng)度偏差較大、風(fēng)量分配不均等問題。為了有效解決以上問題，要對配風(fēng)實(shí)施必要的調(diào)整，主要是一定程度上降低二次風(fēng)旋流強(qiáng)度（要將靠側(cè)墻的燃燒器二次風(fēng)旋流拉桿調(diào)節(jié)到偏小，其他調(diào)節(jié)到中間位置）。為了保證同一個(gè)層級(jí)的然說起每一個(gè)都具有較均勻的風(fēng)量，可以將接近側(cè)墻位置燃燒器風(fēng)量均衡擋板一定程度調(diào)小。為了防止?fàn)t膛出現(xiàn)玷污結(jié)焦的情況，需要對水冷壁進(jìn)行定期的清理，一般情況下需要對鍋爐爐膛按照2次/天的頻次進(jìn)行吹灰，利用上述方式能夠有效抑制鍋爐結(jié)焦的情況產(chǎn)生。

（4）運(yùn)行情況分析

從實(shí)際運(yùn)行情況分析來看，鍋爐煤質(zhì)大體上處于穩(wěn)定狀態(tài)，飛灰可燃物Cfh總體上保持在2.5%左右，爐渣可燃物Clz總體上保持在1%左右，鍋爐燃燒率始終保持在比較高的效率。

4 結(jié)束語

通過實(shí)際操作可知，此660MW超臨界鍋爐比較好的滿足調(diào)劑煤質(zhì)的運(yùn)行需要，整體運(yùn)行穩(wěn)定性較好，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，具有較好的運(yùn)行效果。

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