岱海电厂低氮燃烧器改造锅炉燃烧调整分析

姜伟++马晓君++朱小东++王学敏

摘 要：文章介绍了岱海电厂600MW机组低氮燃烧器改造后，炉膛温度、主再热蒸汽温度、受热面壁温等几个方面参数的变化趋势，以及对燃烧调整产生的影响。

关键词：低氮燃烧器；炉膛；烟温；汽壁温

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.046

0 引言

岱海电厂三号炉为上海锅炉厂生产的亚临界、四角切圆汽包炉，经过低氮燃烧器改造之后，炉内燃烧特性有了很大改变。在不同负荷段、不同制粉系统运行方式下，锅炉的燃烧调整方法也需要进行优化，改进。本文通过介绍燃烧器改造之后炉膛内温度情况、汽壁温分析对比，提出锅炉工况变化时的燃烧调整手段及运行调整注意事项。

1 燃烧器改造前后锅炉炉膛温度变化情况

通过数据对比可以发现燃烧器改造后炉膛温度总的趋势是，随着负荷升高而升高。同一负荷下，炉膛温度沿炉膛高度方向上的变化趋势是：升高→稍下降→继续升至最高→下降。其中升高至第一个高点的炉膛高度大概在22—27米之间，炉膛温度最高点在36米左右。

相同负荷，相同制粉系统运行方式下，燃烧器改造之后，尾部烟道区域各点烟温均比改造前降低。

在燃烧器改造之后的低负荷段（<400MW），烟道内左右侧烟温差减小；燃烧器改造之后的中、高负荷段（>400MW），烟道内左右侧烟温差变大。

2 燃烧器改造前后汽、壁温分析

燃烧器改造之后，分段燃烧方式的改变与原受热面设计工况不匹配。在增减负荷时，火焰中心位置变化较为明显，炉膛两侧烟温差、烟气流量分布改变，从而影响到辐射受热面、对流换热面吸热变化，这一点从汽壁温变化、减温水量的变化上表现较为突出。

（1）各负荷段受热面超温比较。在低负荷段，受热面由于蒸汽流量低，蒸汽流量分配不均匀，烟气流量及烟气温度偏差大，导致受热面更容易超温；高负荷段，蒸汽流量大，受热面管壁内的蒸汽流量分配不均匀情况得以缓解，受热面管壁冷却条件得到改善，受热面超温幅度降低。但总体来说，燃烧器改造之后，受热面更容易超温；并且同一工况下，壁温最大值和最小值的差值增大，说明燃烧器改造之后，烟气存在偏斜，局部受热面管壁存在过热情况。

低温过热器超温严重，屏式过热器超温情况略有增加，末级过热器、再热器超温情况与改造前基本一致。

此次燃烧器改造之后，低温过热器超温情况最为严重，相比停机前，低温过热器超温幅值大大增加。屏式过热器超温情况略有增加，是因为在运行中负荷变化时候，底部主燃烧区域可能出现缺氧燃烧情况，控制不及时，会使火焰中心快速上移，大量煤粉在SOFA燃尽风区域集中高强度燃烧，使炉膛出口烟气温度相应升高，造成炉膛出口的屏式过热器管壁温度快速升高。

（2）减温水量增大，过、再热蒸汽温度有所降低；再热蒸汽左右侧蒸汽温差减小，低负荷阶段再热蒸汽温度略有升高。

由于炉内燃烧器改造，火焰中心升高，炉膛出口烟温升高，辐射式和对流式过热器吸热量的增加，所以汽温将升高。但在实际中除了低负荷阶段，再热蒸汽温度较改造前升高之外，其余负荷段蒸汽温度均有所降低。其原因为：燃烧器改造之后，炉内燃烧工况发生改变，原有受热面的布置及数量偏离了原有设计，部分受热面管壁内部蒸汽流量减小；加之受热面管壁外的烟气流量、偏向改变，为了避免某些管壁超温加重，减温水流量大大增加，汽温整体水平被拉低。

3 燃烧工况调整手段

三号炉低氮燃烧器的设计原理是锅炉燃料和一次风快速混合，在进入一次燃烧区形成富燃料混合物，增加SOFA层数后，由于炉膛底部缺氧，只是部分燃料进行燃烧，燃料在贫氧和火焰温度较低的一次火焰区内析出挥发分，因此减少了NOx的生成。但是也存在汽壁温超温的可能。

三号机组大修后，首次升负荷至600MW过程中，上部SOFA风全开，造成主燃烧区域缺氧燃烧情况，导致火焰中心快速上移，大量煤粉在SOFA燃烬风区域集中高强度燃烧，煤粉推迟着火，煤量过调大，使炉膛出口烟气温度迅速升高，主汽压力波动，造成屏式受热面管壁温度快速升高超温，主汽压力超压，汽包水位波动。

所以燃烧器改造后，在升负荷阶段，特别是高负荷阶段，一定要首先增加总风量，开大主燃烧区域二次风门，保证主燃烧器区域有足够风量，当负荷基本稳定之后，逐步开大SOFA二次风，降低氮氧化物排放。

通过调整炉膛各层二次风门的开度，可以改变炉膛火焰中心的位置，可以改变辐射和对流吸热比例，从而起到调整主汽参数的目的。由于高、低温再热器主要是对流换热，当开大上层二次风挡板，关小下层二次风挡板，火焰中心区域升高，炉内辐射吸热量减少，炉膛出口烟温升高，对流换热加强，使再热汽温升高。

二次风量的大小直接影响到炉膛燃烧的好坏，在一定负荷下如增加二次风，炉膛充满度好，热负荷均匀，但加风后增加了对流换热，使得主、再热器的汽温、壁温会有整体的提高。这过程有约3分钟的滞后性，故调节时应做好提前量。

4 结束语

三号炉改造后尽量燃用灰分小、水分小、挥发分较高、热值较高的烟煤。如果燃用差煤时，应该尽量在底层磨燃用差煤，并且配风方式最好采取均匀配风方式，同时保证锅炉足够的过量空气系数。

优化制粉系统运行方式，尽量采取下层制粉系统运行方式。

在保证炉膛出口NOx不超限值的情况下，适当关小上层SOFA风。

加强炉膛水冷壁区域的吹灰频次，减少低过区域的吹灰频次，改变受热面的吸热比例。

辅以主燃烧摆角、SOFA风摆角参与调解壁温。

煤粉细度要求更细，磨煤机分离器挡板关小，磨煤机出入口差压增大，磨煤机带负荷能力下降，更容易堵煤。

燃烧器改造之后，主燃烧区域二次风门、主燃烧器摆角作用效果相对减小。升负荷时主蒸汽更容易超压，高负荷时候一定要提前进行控制。

参考文献：

[1] 上海锅炉厂.燃烧设备说明书[S].

作者简介：姜伟（1981-），男，内蒙人，学士，中级工程师，主要从事火电厂运行工作。