前后墙对冲直流锅炉烟温偏差优化调整研究

康艳昌+黄天琪

摘 要：针对某厂600MW前后墙对冲燃烧燃煤直流锅炉因烟温偏差大，造成锅炉受热面壁温壁温偏差较大甚至受热面超温的情况进行优化调整，通过运行手段调整烟温偏差，对制粉系统、燃烧系统、二次风箱配风系统进行优化调整，彻底解决锅炉内部的燃烧问题，减小烟温偏差的同时，优化锅炉燃烧工况，为同类型燃煤锅炉烟温偏差大的优化调整提供借鉴。

关键词：直流锅炉；对冲燃烧；氧量；制粉系统；燃烧；烟温偏差

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.041

0 引言

某电厂600MW直流锅炉为东方锅炉集团有限公司制造的DG1913

/25.4-II3型锅炉，为超临界直流炉、前后墙对冲燃烧、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、固态排渣、露天布置、全钢构架、全悬吊“”型结构，设计煤种为淮南煤矿烟煤。6套制粉系统采用冷一次风机正压直吹式制粉系统，配置6台ZGM113G型中速磨煤机，24只HT-NR3型低NOx旋流燃烧器分三层布置在炉膛前后墙上。在最上层燃烧器上方布置一排燃烬风口（OFA），减少NOx的生成。

该厂自投产以来，锅炉尾部烟道始终存在约50℃的烟温偏差，氧量偏差也非常大，在变工况过程中，过热器和再热器中间区域频繁超温，影响锅炉受热面的安全运行和锅炉燃烧效率。烟温偏差的根本原因在于烟气残余旋转的影响，这也是近年来经过研究总结得出的公认看法[1-3]。虽该厂进行制粉系统、燃烧系统和二次风箱配风优化调整试验，以减少烟气残余旋转，降低锅炉尾部烟道烟温偏差，解决锅炉受热面超温问题。

1 试验内容

制粉系统优化调整试验主要是在以往制粉系统运行方式优化的基础上，测量调整磨煤机出口风速，进行变煤量、变加载力和变折向挡板开度下煤粉细度的变化，总结出磨煤机折向挡板、给煤量、加载力之间的最佳搭配关系，使磨煤机在不同工况下都能满足R90在试验要求范围内，缩短煤粉进入炉膛后的燃烧时间，降低炉膛火焰高度[4-6]。

燃烧系统的优化调整试验主要进行燃烧器内二次风、外二次风、中心风量调整共3个小项的试验内容，调整所有燃烧器煤粉浓度均衡和风量均衡，减少尾部烟道烟气流量偏差，最终达到尾部烟道两侧烟气参数基本一致。

二次风箱配风优化调整试验主要通过优化二次风箱挡板的开度，降低炉膛火焰高度和过热器区域的炉膛烟温，降低各过热器受热面的壁温。

1.1 制粉系统优化试验

1.1.1 磨煤机出口一次风速调平

通过测量每个煤粉管的动压和静压，计算粉管的出口风速，并根据风速偏差调整缩孔开度，保证每台磨煤机四个煤粉管出口风速在20-25m/s。

1.1.2 磨煤机折向挡板与煤粉细度试验

为了掌握各台磨煤机分离器折向挡板特性，获得分离器折向挡板对煤粉细度的对应关系，试验将各台磨煤机出力调整至锅炉满负荷运行时的运行出力，磨煤机出口一次风速控制在20-25m/s之间，调整试验磨煤机折向挡板至40%、45%、50%共3个开度条件下进行试验，试验结果表明，在机组满负荷磨煤机给煤量50t/h时，折向挡板开度变化后，磨煤机分离器调节特性线性度良好，能够有效对煤粉细度进行调整，随着分离器开度的逐渐提高，煤粉细度基本可以达到R90：15-20的试验要求。通过磨煤机折向挡板开度的优化调整，六台磨煤机分离器折向挡板均调整至50%，C磨煤机开大至55%。

1.1.3 磨煤机出力与细度的试验

为了掌握各台磨煤机的出力与煤粉细度的关系特性，试验在磨煤机折向挡板开度50%的基础上，保证磨煤机出口风速在20-25m/s之间，调整磨煤机出力分别为40t/h、45t/h、50t/h、55t/h共4个不同出力条件下进行试验，试验结果见表2。

试验结果表明，在保证煤种基本稳定的情况下，分离器开度不变时，随着磨煤机出力的增加，加载力自动跟踪煤量的变化而变化，不同给煤机出力时，磨煤机煤粉细度随磨煤机出力的变化幅度不大，基本可以满足R90 在15至20之间，说明磨煤机加载力正常，未继续对磨煤机加载力的偏差进行调整。

1.2 燃烧系统的优化调整

1.2.1 对单个燃烧器三次风门进行调整标定

根据锅炉A侧烟温高于B侧烟温的情况，对A侧对应的每层#1、#2燃烧器三次风门逐一逐一由50%增大至80%，增大该区域的燃烧器旋流强度，提高燃烧器入口处的炉膛烟温，缩短煤粉进入炉膛后的着火时间，降低炉膛A侧火焰高度，#3、#4燃烧器三次风门开度保持50%不变。

1.2.2 对单个燃烧器二次风门全开位置进行重新标定

燃烧器内二次风是环形配风，内二次风与一次风之和约占总风量的40%，为确保内二次风风门不因卡涩、漂移造成燃烧器区域风量降低导致缺氧燃烧，对所有燃烧器的内二次风门远方与就地、机械指示与电动指示、外部开度与内部开度进行了逐一对应，并全部调整至全开位置，保证了所有燃烧器二次风量的正常和均匀。

1.2.3 对燃烬风内外、二次风门、中心风、调风器调整优化

燃烬风中心风为直流二次风，内外二次风均为旋流风，风门位置位于最上层燃烧器上部，作用是燃尽未燃烧完全的煤粉及消除炉膛出口烟气扰动，改变燃烬风喷口风门挡板开度可以改变燃烬风量和旋转强度，同时燃烬风门开度过大会造成主燃烧器区域缺氧燃烧，增加炉膛火焰高度，不利于锅炉燃烧的经济性。调整后开度如表3。

1.3 二次风箱挡板开度优化调整试验

优化调整前，下层、中层、上层二次风箱挡板开度均为50%，燃烬风二次风箱开度为10%，为研究二次风箱挡板开度对屏式过热器和高温过热器壁温的影响，将三层燃烧器二次风箱挡板开度由50%開大至70%，燃烬风二次风箱开度保持不变。endprint

从实验结果看二次风箱挡板开度调整后，屏式过热器的壁温最高值由630℃降至610℃，高温过热器的壁温最高值由625℃降至610℃，下层、中层、上层二次风箱挡板开度增加后，增加了炉膛主燃烧区域的氧量，缩短了煤粉在炉膛内的燃烧时间，降低了炉膛火焰高度和炉膛温度，对屏式过热器和高温过热器的壁温有一定改善。

2 试验分析

2.1 调整后锅炉尾部烟道氧量和CO分布情况

调整后的氧量及CO沿烟道宽度方向明显降低，A/B两侧氧量平均值为2.83%，其中最外侧最外侧比中间侧偏低，整体氧量相对比较平均，说明燃烧器风门挡板调整后，锅炉配风和锅炉燃烧无明显偏斜现象；外侧CO仍有小幅波动，最大300ppm左右，平均CO为90.3ppm，整体CO平均水平较低，说明锅炉燃烧状况有明显好转。

2.2 调整后锅炉尾部烟道烟温情况

通过对制粉系统的折向挡板、出力、加载力进行试验，对各燃烧器的配风进行优化调整，锅炉尾部烟道的氧量差逐渐缩小，C0含量虽然仍有波动，但是整体下降明显，各负荷工况下的烟温偏差基本上可以控制在30℃以内。尤其是受热面的壁温超温现象几乎消除，主再热汽温实现额定参数的压红线运行，机组的经济性显著改善。

3 优化结论

通过优化调整，磨煤机出口风速20-25m/s，煤粉细度可以达到R90：15-20，A、B侧氧量基本可以调平，沿烟道宽度方向CO整体平均水平明显下降，由约400ppm降低至90.3ppm，最大的烟道外侧值由1500ppm降低至300ppm以下，高过、高再壁温两侧偏差减小，蒸汽参数可以达到额定值。

参考文献：

[1]赵洪宇，罗志浩等.600MW超临界直流锅炉汽温偏差的分析和改进[J].浙江电力，2010（03）.

[2]曾汉才，鲁学农.大型锅炉水平烟道左右两侧烟温偏差问题研究[J].电站系统工程，1996，12（03）：4-8.

[3]周谟铁.前后墙对冲燃烧锅炉优化试验方法探讨[J].电力与电工，2010（09）.

[4]文大缀，熊伟等.600MW燃煤锅炉降低飞灰含碳量的燃烧调整试验研究[J].锅炉技术，2016（01）.

[5]高小涛.降低600MW机组锅炉炉膛出口烟温偏差的试验研究[J].中国电力，2002（08）.

[6]郑晓康.北仑电厂1号炉炉膛出口烟温偏差及再热蒸汽温度偏低的试验研究[D].杭州：浙江大学，1995.

作者简介：康艳昌（1984-），男，山东青州人，工程师，主要从事火电厂热力系统节能优化分析和技術监督工作。endprint