张朝纲,徐洪强
(鸭溪发电厂,贵州 遵义 563108)
贵州鸭溪发电厂3,4号锅炉采用东方锅炉厂引进美国福斯特·惠勒公司技术制造的亚临界压力、中间一次再热自然循环汽包炉。锅炉型号:DG1025/18.2-Ⅱ17,锅炉为双拱形单炉膛,燃烧器布置在前后拱上,呈“W”型火焰。锅炉为倒“U”型布置,尾部双烟道结构,再热汽温采用烟气挡板调节,过热蒸汽温度采用两级喷水减温调节,固态排渣,全钢构架全悬吊结构,平衡通风,露天布置。锅炉配有4台D-11D双进双出球磨机,2台AN30e6(V19-1)静叶可调引风机,2台ASN-2070/900送风机,2台G6-45-12No19F一次风机。采用正压直吹制粉系统,前后拱共有24只双旋风分离式燃烧器,每只双旋风分离式煤粉燃烧器有2个消旋叶片和2个乏气挡板,燃烧所需的二次风来自风箱,两侧风道送入前后墙风箱,从拱上和拱下的风口进入炉膛。每只燃烧器的二次风各为一个单元,可实现单独调节。每一单元内布置6个二次风道及挡板,其中A,B,C 挡板控制拱上二次风量,D,E,F 挡板控制拱下部分的二次风量。拱上的二次风占二次风总量的30%~40%。挡板A(手动)控制燃烧乏气喷嘴及主火检孔的冷却风,挡板B(手动)调节燃烧器煤粉喷口的周界风量,用于调节煤粉气流的穿透能力及冷却喷口,挡板C(电动)控制点火油枪及油火检的风量。大量的二次风(约65 %~70 %) 从拱下垂直墙上的风口进入炉膛,共分3层,风量分别由挡板D,E,F控制,其中以F挡板控制的风量为最大,挡板D,E为手动,挡板F为电动。此外,在冷灰斗四角交接处及出灰口设有吹扫风,以减少焦渣在该处的堆积。燃烧器配风方式如图1所示。
锅炉设计煤种、校核煤种均为仁怀、遵义地区无烟煤,煤质资料如表1所示。
3,4号锅炉自2005年投产以来存在以下问题:在高负荷时炉膛火焰在下炉膛燃烧停留时间短暂,二次风量对燃烧影响大,二次风量偏小,氧量偏低,火焰中心上移,导致拱下部侧墙结焦严重,炉膛出口烟温高,减温水投用量大,锅炉效率低和排渣口附近容易堵焦等。
表1 煤质资料
针对采用FW技术的3,4号锅炉投产运行中存在的火焰下冲能力不足,煤粉在下炉膛的行程和停留时间不够,燃烧后期扰动和混合、结焦等几个方面的问题,于2009年年初对3号炉配风方式进行了改造:
(1) 采用倾角可调的拱下配风装置、即在F风口增设倾角可调的导向装置。F挡板适当下倾后,火焰下冲行程和煤粉停留时间明显增加,下炉膛火焰充满度和均匀性明显改善,从而能有效改善煤粉的燃尽程度,而且有效地消除了冷灰斗的反向涡流,降低了冷灰斗壁面附近和排渣口处温度,有利于降低排渣口处堵焦倾向。同时,F挡板适当下倾后能有效地减少减温水用量,提高循环效率。
(2) 对乏气喷口及配风进行改造。取消乏气喷口并在原乏气及其周界风喷口处增设燃尽二次风喷口。通过现场调整燃烧发现,乏气的存在对锅炉的稳燃和燃尽都是不利的,并且也没有起到明显的降低NOX排放的作用。取消乏气后,不但能进一步增强火焰下冲力,而且在原乏气喷口处送入二次风能从火焰内部进行补风、强化后期混合,进一步保证煤粉的燃尽,同时还能起到分级风的作用,减少NOX排放。
(3) 增设冷灰斗四角吹扫风。此举可降低侧墙结焦的几率,避免冷灰斗结焦堵塞排渣口。
改造方案如图2所示。
配风方式改造后,对各个风门挡板进行调整试验后的比较如下:
(1) 燃烧稳定性提高,二次风量和氧量大幅度增加。改造前,在300 MW负荷下,送风机电流最多只有70 A左右,氧量在3 %左右,如果加大送风机出力,炉膛负压波动大,燃烧不稳,容易发生熄火。改造后,在300 MW负荷下,送风机电流可以达到90
A以上,氧量可以维持在4.5%~5.5%,炉膛负压波动较小。改造前后空预器入口左、右侧氧量分布如表2所示,各个负荷工况下参数对比见表3。
(2) 过热器减温水用量明显下降。改造前,300 MW负荷下,一级减温水调门开度经常在80%~100 %,二级减温水调门开度在70%~90%,减温水总流量在130 t/h以上;改造后一级减温水调门开度在60 %~80 %,二级减温水调门开度也在60 %~80%,减温水总流量降到了80 t/h左右。
表2 改造前后空预器入口左、右侧氧量分布 (%)
表3 各负荷工况下参数对比(括号内为改造前参数)
(3) 锅炉结焦得到了有效的控制。改造前,为了防止3号炉结焦,采取了停运4个角上的燃烧器,开大4个角上的D,E,F挡板开度来降低炉膛温度,防止结焦,在变工况运行时,甚至需要将停运的4个角上的粉管辅助风开出来。尽管如此,3号炉还是发生过被迫停运除焦的非停事故。改造后的3号炉为了降低结焦的可能性,仍然要求停运4个角的燃烧器,但角部C挡板和D,E挡板基本上可以不开,只要视燃烧情况适当开启F挡板就可以对锅炉结焦进行有效控制。
(4) 燃烧经济性得到提高。改造前、后锅炉效率如表4所示。
表4 改造前后锅炉效率对比 (%)
DG-1025/18-Ⅱ17型锅炉经改造,将燃烧器的乏气风喷口取消,并在二次风箱F挡板处将原来水平送风方式改为可由手动挡板调节F风下倾角的送风方式,在四角前后墙上增设了吹向侧墙的F风口后,经过运行观察,总结如下:
(1) 无论是经数值模拟计算还是实际运行均可发现,F风挡板适当下倾后,煤粉的下冲行程得到增强,火焰在下炉膛燃烧停留时间增加,下炉膛火焰充满度和均匀性明显改善,炉膛内气流结构稳定性加强,改善了燃烧对称性,炉内燃烧工况稳定,炉膛负压波动小,所以在原来的基础上加大了二次风量,使得燃烧风量和氧量大为增加,降低了飞灰及大渣含碳量。
(2) 取消乏气喷口,并在原乏气及其周界风喷口处增设燃尽二次风喷口,与一次风成较大夹角,水平喷入炉膛,同时利用原乏气周界风挡板对燃尽二次风进行调节,与F挡板下倾的改造配合,对推迟风粉混合、强化后期混合上起到了很大作用。不仅能进一步增强火焰下冲能力,并且对后期混合进行补风,保证煤粉的燃尽,同时起到了分级风的作用,从而减少了NOX排放。
(3) 过热器减温水用量大为减少,由原来130 t/h左右降到了80 t/h左右,机组经济性得到提高。并且为主汽温度的控制提供了更有裕度的调节手段,在运行中减少了蒸汽超温的几率,提高了机组的安全可靠性。
(4) F风挡板适当下倾后有效地消除了冷灰斗的反向涡流,降低了冷灰斗壁面附近和排渣口处的温度,使锅炉冷灰斗排渣口堵焦得到了确实有效的控制,即使在高负荷时也很少发生流焦的情况。但从14 m侧墙以上看火孔观察,发现结有大焦,并且结焦速度较快,每班必须定时清除,以防止焦块结大后直接垮落,造成垮焦熄火事故的发生,过去为防止侧墙结焦而长期停运的4个角的燃烧器在改造后也未能投用。由此看来,本次改造后在侧墙仍存在涡流区,对造成侧墙结焦的问题还需继续摸索。鉴于本厂安装有侧墙吹扫风的1,2号锅炉,从2004年投运至今在侧墙没有集结过大焦的情况,笔者建议在3,4号锅炉今后的改造中可以借鉴,即在拱下侧墙处增加风量可调的侧墙吹扫风。这样不仅可以破环侧墙的涡流区,减少侧墙结焦的几率,而且可以适当停运中部燃烧器,投入4个角的燃烧器,进一步改善燃烧工况,提高锅炉效率。
1 石 践. 安顺电厂二期锅炉的改进及与一期锅炉的比较[J]. 贵州电力技术, 2003(6):1-4
2 张玉斌. 二次风倾角对W火焰锅炉炉内流动的影响[J]. 发电设备, 2008(1):15-18