“W”火焰超临界锅炉煤质变化时的燃烧调整研究

王沛然

(国电河南电力有限公司，河南郑州 450003)

“W”火焰超临界锅炉煤质变化时的燃烧调整研究

王沛然

(国电河南电力有限公司，河南郑州 450003)

介绍了2×650MW超临界机组“W”火焰锅炉燃烧系统组成及特性，指出影响煤粉炉燃烧的主要因素有炉膛温度、煤粉的浓度和细度、燃煤挥发分及燃煤发热量等。分析了燃用煤质偏离设计值时，“W”火焰超临界锅炉燃烧状况，并给出了调整方案。

“W”火焰超临界锅炉;煤质变化;燃烧调整;研究

1 概况

某公司2×650MW超临界机组锅炉采用了北京巴布科克威尔克斯有限公司生产的超临界参数、垂直炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、露天布置的“W”火焰P型锅炉。锅炉型号为B＆WB－1950/25.4－M。设计煤种为荥阳本地无烟煤，其低位发热量为23730kJ/kg，灰发分为9.2%;校核煤种Ⅰ为荥阳郑庄矿无烟煤;校核煤种Ⅱ为新密超化矿贫煤。燃烧设备采用双拱绝热炉膛、浓缩型低NOx双调风旋流燃烧器，燃烧器平行对称布置于炉膛下部的炉拱上，共24只;在燃烧器的下部，与燃烧器相对应，前后墙各布置12个乏气喷口，共24只;与煤粉燃烧器对应同时配置了24只点火油枪;每个燃烧器下部均设有分级风管，每个分级风管分成2个支管(即喷口)，每台锅炉共有48个分级风喷口，前后墙各24个。

锅炉配6套制粉系统，为冷一次风机正压直吹式，配有2台动叶可调轴流式一次风机，采用一用一备的方式共用2台离心式密封风机。每套系统由1台双进双出磨煤机、2台电子称重给煤机、2台煤粉分离器及相应的连接管道和控制风门组成。燃烧器设计参数(按设计煤种BRL工况)见表1。

表1 燃烧器设计参数

锅炉风烟系统配有2台三分仓回转式空气预热器、2台动叶可调式轴流送风机、2台静叶可调式轴流引风机。来自送风机的二次风被送入三分仓式空气预热器，加热后经风道进入设置在锅炉下炉膛前后拱的开式大风箱，开式大风箱分为两部分:拱上风和拱下风(分级风)。拱上风通过燃烧器喷口送入炉膛。拱下风通过分级风口送入炉膛，其中少部分通过四角的翼墙风箱送入炉膛。空预器进风设置了热二次风再循环的加热方式。热烟气经炉膛后依次流经屏式过热器、高温过热器进口管组、高温级过热器出口管组、高温再热器垂直管组之后，烟气向下流动进入尾部竖井两平行烟道，期间分别流经前竖井的低温再热器和后竖井的低温过热器与省煤器，前后两个烟道的烟气混合后，又分成左右两个烟道进入脱硝装置(预留)、空预器，最后离开锅炉。设计煤种调节下的锅炉总风量调节见表2。

表2 设计煤种调节下的锅炉总风量调节

2 锅炉投运以来调整情况

(1)在机组168h试运行期间(单一煤种)，燃用煤种为贫瘦煤，其低位热值较低(约18～21MJ/ kg)，挥发分较高(干燥无灰基挥发分14%～19%)。各燃烧器的调风盘调至165mm，内二次风在55°，外二次风在40°，拱上风与分级风比例始终维持在7/1左右。锅炉满负荷运行，燃烧稳定，燃烧区域温度高，特别是锅炉燃烧器区域结焦严重。

(2)1号炉最低稳燃负荷试验时:燃用煤种低位热值约18.88MJ/kg，干燥无灰基挥发分15.7%。机组最低负荷降至最低稳燃负荷，个别煤火检有波动现象，对一些燃烧器的调风机构进行了调整，锅炉燃烧区域稳定结果见表3。

(3)在机组性能试验期间(单一煤种)，燃用低位热值较高(低位热值约20～22MJ/kg)，挥发分(干燥无灰基挥发分9%～14%)的无烟煤。各燃烧器的调风机构未做调整，锅炉燃烧情况较好。

(4)正常运行期间(锅炉分仓上煤)，部分煤仓上无烟煤，部分煤仓上贫瘦煤，入炉煤检验采用混合煤样，低位热值13.41～19.1MJ/kg，干燥无灰基挥发分10%～19%。锅炉变负荷运行，锅炉低负荷煤火检频繁波动，出现多次因煤火检不稳定磨煤机切单端运行及磨煤机跳闸事件，经多次试验调整后燃烧工况趋于稳定。各燃烧器调风盘调至130mm，内二次风在20°、30°，外二次风在50°。

调整后发现，锅炉在高负荷时，下水冷壁出口壁温有超温现象，后又将各燃烧器的外二次风调节挡板调节至65°，超温现象消失。拱上风与分级风的比例调整在(4.0～1.5)∶1范围，高负荷高比例，低负荷低比例。

表3 燃烧器调风机构调整结果

3 煤质变化时燃烧调整

“W”火焰锅炉的设计煤种为低挥发分的无烟煤，设计特点是很好的解决了无烟煤的“难着火”、“难稳燃”、“难燃烬”的三难问题。但当锅炉燃用煤种偏离设计煤种时，要对锅炉进行相应的调整，才能使锅炉对煤种相适应。根据燃煤供应实际情况，燃煤偏离设计标准主要表现在低位热值和挥发分两个方面，针对“W”火焰超临界锅炉燃烧系统的设计特点，在煤质变化时从稳燃和安全的角度调整。

3.1 影响入炉煤粉燃烧的主要因素

(1)炉膛的温度。炉膛温度越高，越利于煤粉锅炉的着火和稳燃。因此我们在“W”火焰超临界锅炉炉膛燃烧区域敷设了大量的卫燃带，以便提高炉膛温度，有利于无烟煤粉的着火和稳燃。

(2)煤粉的浓度和细度。煤粉越细，煤粉浓度越高，越有利于煤粉的着火和燃烧。对双进双出的钢球磨煤机，经常检验磨煤机出口的煤粉细度是否在规定的范围内，保持最佳的磨煤机料位，根据磨煤机的出力情况及时添加钢球，保证煤粉的浓度和细度在设计的范围内尤其重要。

(3)燃煤的挥发分。煤中的挥发分含量的高低，直接决定了煤粉着火的难易程度。挥发分高的煤粉着火热偏低，表现为煤粉着火容易，且燃烧稳定;挥发分低的煤粉着火热高，表现为煤粉着火难，且燃烧不稳定。

(4)燃煤的发热量。燃煤的低位发热量偏低，相对来说煤中的不可燃成分即灰分增加，灰分的存在不利于煤粉的着火和燃烧，它在煤粉着火及燃烧过程中主要起到吸热作用，还影响了煤中挥发分的析出，所以燃煤的低位发热量低时，既影响了煤粉的着火和燃烧，还降低了燃烧区域的整个温度水平，影响了炉膛辐射受热面的吸热，同时造成了烟气的热量增加，排烟温度偏高，降低了锅炉的效率。

3.2 煤质变化时的调整方案

(1)调风盘。燃烧器调风盘调节的是燃烧器内外二次风的比例。特别是锅炉燃用煤质发生变化时入炉煤挥发分偏高，低位热值偏低的情况。在运行调整中要适当减小调风盘的开度，具体的调整幅度在以后的燃烧调整中应进一步地摸索，找出最佳的适应当前煤种的位置。

(2)内二次风。燃烧器的内二次风关小，能够增强煤粉在着火初期的卷吸高温烟气的能力，能够使煤粉迅速达到着火温度着火，即能够缩短着火距离，但在燃煤挥发分高时，应特别注意，着火点太近，有烧坏燃烧器的危险，所以当前要严格控制入炉煤的干燥无灰基挥发分不能高于18%。

(3)外二次风。燃烧器的外二次风，主要是控制煤粉火焰的行程或火焰的长度，外二次风开大，有利于提高下炉膛的温度水平，有利于锅炉的燃烧;有利于NOx的还原反应，降低NOx的排放量;能够改变锅炉受热面的吸热比例，下炉膛吸热增大。当锅炉在高负荷运行时，下水冷壁出口壁温有超温现象，将各燃烧器的外二次风调节挡板调节至65°后，超温现象消失，即提高了煤粉火焰的长度，在下炉膛的火焰充满度提高，相对来说下炉膛的辐射吸热量就增加，从而避免了下水冷壁的超温。

(4)锅炉总风量的调整。由于当前燃煤的热值偏低，锅炉带同样的负荷，总燃煤量增加，若仍保持设计的入炉总风量，炉膛燃烧区域的温度势必降低，不利于煤粉的着火和燃烧;同时烟气量增加，排烟温度相对升高，锅炉的效率下降。所以当前入炉煤质情况下，适当降低锅炉的总风量对煤粉的着火和燃烧是有利的。在实际应用中我们将运行空预器入口烟气的氧量比设计值降低了1%，从锅炉燃烧产物看会中可燃物含量维持在1%～2%的水平，渣中含碳量维持在3%～4%的水平，与锅炉同类型运行的锅炉相比，燃烧相对完全，不存在缺风现象。

4 结语

综上所述，根据设计煤种设计成型的锅炉，燃用设计煤种是没有问题的。但国内存在的普遍情况是锅炉的燃用煤质偏离设计标准，这就要求我们在煤质变化时，保证锅炉设备的安全连续运行。所以锅炉运行调整，要根据煤种指标变化的具体情况加以分析，制定合理的调整方案，在保证设备安全的前提下，又要保证锅炉的燃烧稳定性，逐渐摸索出“W”火焰超临界锅炉对煤种的适应范围及相应的调节手段，增强发电企业的市场竞争力。

［1］俞珠峰.让洁净煤技术走向普通大众［EB/OL］.http://www.coal.com.cn/Gratis/2004－4－29/ArticleDisplay_68672.shtml，2004-04-29.

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［5］白少林，李宗绪，张建生，等.提高大型低挥发分煤锅炉运行经济性研究［J］.中国电力，2006，39(9):79－83.

W model flame supercritical boiler combustion adjustment of coal quality variation

The composition and characteristics of combustion system in 2×650 MW supercritical unit W model flame boiler are introduced.It is pointed out that the influencing factors of pulverized coal combustion system mainly include the furnace temperature，concentration and size of coal，coal volatile and coal－fired calorific capacity.The combustion condition of W model flame supercritical boiler are analyzed while the quality of fired coal deviated from the designed value，and the adjustment schemes are put forward.

W model flame supercritical boiler;coal quality variation;combustion adjustment;research

TK227.1

B

1647－8069(2012)03－052－03

2012-01-17;

2012-04-23

王沛然(1957-)，男，河南延津人，高级工程师，主要从事火电厂生产运营管理。E－mail:wangpeiran@cgdc.com.cn