350 MW超临界机组锅炉燃烧优化调整

王瑞虎

(新疆华电喀什热电有限责任公司，新疆 喀什 844000)

0 概述

某公司锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司自主开发设计、制造的超临界350MW锅炉。锅炉炉型为HG-1200/25.4-YM1型超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，为单炉膛、一次再热、采用前后墙对冲燃烧方式、平衡通风、紧身封闭、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉，采用不带再循环泵的大气扩容式启动系统。

该锅炉设计煤种为烟煤，采用中速磨煤机、冷一次风机、正压直吹式系统。锅炉采用前后墙对冲燃烧方式，共布置5层燃烧器(前3后2)，每层布置4只，共20只低NOX轴向旋流式燃烧器。为了实现锅炉无油点火与稳燃，该公司对锅炉前墙最下层的燃烧器进行了等离子点火技术改造。等离子点火系统采用武汉天河有限公司的等离子燃烧技术。

该锅炉投运后存在一些燃烧问题，导致运行经济差，急需进行改进。

1 锅炉燃烧问题

自锅炉投运以来，一方面，由于对燃烧器旋流挡板调整、风粉配合运行掌握不好，导致锅炉燃烧温度场不均，水冷壁壁温偏差大，左、右墙水冷壁垂直管管壁超温，使主蒸汽、再热蒸汽温度无法压红线运行；另一方面，由于燃烧器内部二次风配比不合理，导致燃烧器喷口结渣、烧损变形，两侧烟温偏差大，飞灰含碳量偏高且偏差大，降低了锅炉运行的经济性，影响了锅炉的效率。

2 原因分析

由于燃烧器内部配风机构调节不合理，未充分考虑高挥发分煤质及轴流燃烧器内、外二次风旋流强度及风量，导致部分燃烧器旋流强度过大、燃烧距离过近、中心管风量不足，造成喷口区域温度过高、喷口回火、结焦严重、燃烧器口变形。这不仅降低了燃烧效率，导致燃烧和温度场分布不均，烟气中的CO含量偏差大；还造成锅炉水冷壁受热不均，壁温差增大以及局部超温。

在锅炉运行中，缺乏对煤质和燃烧器一、二次风配风的分析和调整，未根据给煤量变化及时调整控制一次风风压及风量，也未根据煤质化验结果及时调整燃烧，一次风出口温度过高，造成提前着火。同时，二次风旋流强度大，使燃烧器出口整体旋流扩散角增大，推迟了一次风与二次风的混合，增加了煤粉气流不完全燃烧程度。且存在个别燃烧器配风机构挡板不一的情况，进一步增加了燃烧不均匀性，使得炉内烟气流场分布不均，降低了煤粉完全燃烧效率，导致受热面局部超温、烟气温差大，飞灰含碳量增加，也造成过热器受热面汽温偏差等一系列后果，降低了锅炉效率。

未根据锅炉实际负荷考虑低NOX燃烧对受热面的影响。燃用含硫量小于1%的高挥发分烟煤，会使锅炉水冷壁出现高温腐蚀的现象，且程度严重；对超临界锅炉机组的影响更大，燃烧器喷口着火距离过近使周围水冷壁区域出现严重的局部高温现象以及水冷壁垂直管圈的局部超温现象，更易造成受热面高温腐蚀的发生。锅炉低负荷运行缺乏对 SOFA(SeparatedOverFireAir，分离燃尽风)燃尽风的调整控制，基本不对燃尽风进行调整。在总风量并不大的状况下，仍然保持燃尽风全开状态运行，造成燃烧器二次风量不足、二次风刚性降低，减弱了一、二次风配合，使二次风滞后混入和燃烧器出口严重缺氧燃烧。这虽然进一步降低了NOX的生成，但也使得煤粉在炉内不能完全燃烧，造成烟气飞灰含碳量增大，降低了锅炉效率。另外，飞灰含碳量的增大，造成锅炉两侧烟道脱硝催化剂的局部磨损加剧。

3 改进措施

3.1 调整燃烧器内部机构

对轴向旋流燃烧器内部机构进行检查，检查一、二次风机构是否完整、可调。针对锅炉燃烧煤质各项指标分析，调整内二次风套筒与燃烧器距离，达到推迟旋流启始位置的目的。根据旋流燃烧器对冲布置的特点、两侧燃烧器旋转角度和中间燃烧器旋转角度的不同，确定旋转方向是否正确。适当增加中间燃烧器的旋流强度，降低两侧燃烧器的旋流强度，防止因过大的旋流扩散而造成的煤粉冲刷水冷壁。减小两侧燃烧器二次风进风口开度，全开中间燃烧器二次风进风口，降低二次风至中间燃烧器的阻力，防止出现中间燃烧器二次风量不足现象。同时，也减少了长期低负荷运行时中间燃烧器二次风箱内大量积灰而堵塞二次风进风口的情况，确保同层燃烧器配风合理，二次风配风均匀进入，保证煤粉完全燃烧。

3.2 改造和调整控制中心风

通过对煤质和就地观察燃烧器着火距离的分析，为进一步降低燃烧器区域的热负荷，防止燃烧喷口烧损和结焦，对燃烧器中心风管进行改造。将中心风管内出口12片旋流叶片每隔1片拆除1片，对称保留6片。割除中心风管外圈的稳燃节流装置，保持直管运行。这样就增强了中心风管的风速，推后了回火区，达到调整控制燃烧器着火距离的目的，减少了燃烧器周围受热面区域局部高温现象，消除了燃烧器喷口着火过近而造成的高温烧损现象。运行中，根据机组负荷变化及时调整中心风管风量，降低回火区域和调整着火距离，保护燃烧器。对于停运中的燃烧器，建议至少保留30%中心风挡板开度，以达到冷却内部油枪管道和喷口、防止发生烧损故障的目的。

3.3 加强燃烧调整合理配风

通过参数及运行指标分析，加强锅炉燃烧调整，合理配风，达到既降低NOX生成又保证煤粉在炉内完全燃烧的效果。在正常运行中，根据煤质变化，合理调整一次风速，对挥发分较高的煤，要保持相对较高的一次风速和较低的一次风温，增大外二次风的配比；对挥发分较低的煤，则保持相对较低的一次风速和较高的一次风温，增大内二次风的配比和提高旋流强度，降低中心管风速和增加稳燃装置。尤其在锅炉低负荷运行中，并不是脱硝反应器入口NOX量越低，氨气消耗量越低，成本越低；要充分考虑到提高了SOFA风量，NOX排放量虽会降低很多，但飞灰可燃物含量和烟气中CO的含量也会增大的情况。因此，要结合机组负荷变化情况合理调整风粉配比和锅炉送风量及SOFA风量。在保证燃烧稳定的前提下，满足低氮燃烧要求的同时既抑制燃烧过程中NOX的生成，也保证煤粉的完全燃烧，提高锅炉燃烧效率和运行经济性。

4 结束语

通过对锅炉旋流燃烧器优化调整，对不同的煤质采取合理调整旋流燃烧器配风方式及燃尽风量在不同负荷工况下的调整方式，有效提高了锅炉的燃烧工况和效率，降低了锅炉飞灰含碳量及对冲燃烧前后左、右墙水冷壁壁温偏差；提高了受壁温制约的主、再热蒸汽温度，降低了发电煤耗；解决了锅炉实际运行中燃烧异常以及锅炉受热面的安全隐患问题，降低了NOX排放。

参考文献：

1 牟春华，张义政，王春昌．某台墙式燃烧锅炉严重高温腐蚀和低负荷飞灰可燃物含量高的原因分析．热力发电厂，2008，37(7)：39-42.