超临界直流锅炉燃烧优化调整试验研究

王玉涛

酒泉钢铁集团能源中心

超临界直流锅炉燃烧优化调整试验研究

王玉涛

酒泉钢铁集团能源中心

随着社会的发展，节能与环保工作越来越受到重视，在保证锅炉燃烧效率的同时降低其NOX排放的燃烧优化技术也成为热能工程的一个重要研究方向。而锅炉运行中的燃烧优化调整试验是提高机组经济、环保运行的重要手段，因此进一步加强对其的研究非常有必要。在实际应用中需要做好超临界直流锅炉燃烧调整试验，改善机组的运行现状，从而能够达到相应的目的。基于此本文分析了超临界直流锅炉燃烧优化调整试验。

超临界直流锅炉；燃烧；调整试验

1 、概述

某自备电厂5号锅炉型号为DG-1200/25.4-II4，系燃煤超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉、一次中间再热、全钢悬吊结构π型锅炉。每台炉配2台容克式三分仓回转空预器，锅炉采用中速磨煤机直吹制粉系统，配5台ZGM95G-II型中速磨煤机，单炉膛前后墙对冲燃烧方式，通过布置在低温再热器和省煤器后的平行烟气挡板来调节再热汽温，喷水减温调节过热汽温。烟风系统配有2台动叶可调轴流式送风机和2台双动叶可调轴流式引风机，采用平衡通风方式。

在锅炉大比例掺烧固定碳含量高于设计煤种的策克煤之后，炉内燃烧器区域结焦现象比较严重，且飞灰、炉渣含碳量高，锅炉运行效率偏低，远低于设计值，这些问题的存在对机组安全和经济运行带来十分不利的影响。

针对电厂目前存在的问题，电厂与电科院组成了锅炉优化燃烧调整小组，从制粉系统、磨组运行方式、锅炉燃烧方式等方面进行了专门试验，提出了解决相关问题的建议和措施。通过整个优化调整试验，困扰电厂运行的各个问题均已得到解决，锅炉的结焦问题得到较大的改善，机组运行的安全性和经济性显著提高。

2 、燃烧器实际运行中存在的问题

燃烧器实际运行中存在的问题：

1)NOx排放浓度高。燃烧器的中心回流区深入燃烧器喷口内部，造成一、二次风过早混合，不利于抑制NOx的生成；另外燃烬风率偏小，燃烬风风口距上层燃烧器仅3.5m，氮氧化物还原区域过小，造成空气分级燃烧深度有限。2)燃烧器区域结渣。自锅炉投运以来，锅炉燃烧器区域一直存在较为严重的结渣问题，结渣部位主要以燃烧器喷口为中心，向四周扩散。中、上层燃烧器周围的结渣情况较严重，在同一层中位于中间的燃烧器结渣也较为严重。燃烧器喷口四周的渣块呈黑色致密状，投产初期燃烧器区域结渣情况如图1所示。燃料器附近结渣的主要原因是燃烧器自身结构存在问题，并提出通过降低一次风量和煤粉细度、提高磨煤机出口温度、将二次风旋流强度调至最弱及流量挡板开至最大等多种运行参数优化调整，并进行煤种掺烧，以减小结渣。

图1 燃烧器配风示意图

3 、锅炉燃烧调整优化

3.1 试验内容

针对目前电厂存在的问题，制定如下锅炉燃烧优化试验内容：(1)摸底试验；(2)制粉系统调整试验(一次风调平及煤粉细度调整)；(3)锅炉配风试验；(4)锅炉总风量试验；(5)燃烧调整后的热效率试验。

3.2 试验方法

先对锅炉进行预备性试验，确定目前锅炉的运行状态，确认仪器仪表的可靠性、准确性。同时对空预器进、出口氧量进行标定并选出代表点。然后对锅炉制粉系统、总风量、磨煤机组合运行方式、二次风门挡板开度对锅炉热效率的影响进行试验。

试验期间，原煤在每台给煤机入口的落煤管处进行轮流取样，采样间隔30min，采样持续2h，所采煤样一式两份及时放入密封容器。飞灰直接从空气预热器出口的水平烟道内取样，炉渣在干渣机出口处取样，试验期间连续取样，每30min取样1次，采样持续2h，对取得样品进行破碎、缩分。

在空气预热器出口烟道上按等截面网格法的原则划分测点，逐孔逐点进行氧量场和温度场标定，根据标定结果采用多代表点法选取采样点。烟气样品经不锈钢管引出至烟道外后进行烟气的O2、CO、CO2、NO成分分析。空气预热器烟气出口测点安装T型铠装热电偶，温度信号由FLUKE温度计直接读取，每15min记录1次，试验结束后求取平均值。

4 、效果评价

通过优化调整试验，锅炉效率较调整前提高了2.9个百分点。排烟温度下降5℃左右，飞灰和大渣可燃物含量显著下降，炉内结焦问题得到极大改善，优化效果明显。具体试验结果见表2。

表2 优化后对比试验结果

从该炉低氮燃烧优化试验结果可以看出：在机组满负荷试验工况下，提高燃烬风率可有效降低炉内NOx生成量。在低氧量运行工况下，飞灰可燃物变化不大，锅炉效率降低也不明显，适当降低氧量还可以降低风机耗电率，从而提高了机组运行的经济性。

总之，通过进行锅炉燃烧优化调整试验，在保证或提高锅炉运行安全和经济性的前提下，可有效降低锅炉NOX排放浓度，取得环境效益和经济效益双丰收，因此进一步加强对其的研究非常有必要。

[1]张洪涌，谢灵鸥.超临界直流锅炉燃烧器改造与运行调整优化[J].能源研究与利用，2015，03：39-41+45.