600MW锅炉燃烧调整及优化运行

摘要：通过山西某电厂一期两台600MW锅炉存在的问题，对某电厂600 MW湿冷机组进行了燃烧调整试验。详细研究了一次风配风均匀性、制粉系统挡板特性、运行氧量和燃尽风挡板的开度。通过燃烧调整试验确定锅炉在现有设备和燃料性质下的运行方式和各种影响因素变化的规律，使锅炉设备达到安全、经济、稳定运行。

关键词：锅炉设备;磨煤机分离器;燃烧调整

随着经济社会的飞速发展，世界能源问题也越发突出，目前，我国仍然是以火力发电为主的电力供应模式。火电厂的价值在于能够通过锅炉的燃烧所产生的热量完成发电过程，进而为人们的生产以及生活提供足够的电力资源，在火电厂的运行以及锅炉的燃烧过程中，炉渣的产生十分常见，含碳量过高属于炉渣品质较低的一种主要体现，针对上述问题，对火电厂运行状况以及锅炉燃烧的调整能够使问题得到有效的解决，对于火力发电过程的顺利实现具有重要价值。

1、锅炉设备及运行概况

山西某发电有限公司一期工程2?600MW机组，配备哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产的HG-2028/17.45—YM型锅炉，为亚临界、中间一次再热、强制循环、平衡通风、单炉膛、悬吊式、燃煤汽包炉，设计燃用河曲烟煤。

制粉系统采用正压直吹式，设有两台50%容量的一次风机提供一次热、冷风输送煤粉。喷燃器共20只，采用四角布置的直流式摆动燃烧器、切向燃烧，配5台沈阳重型机械集团生产的BBD3854双进双出正压直吹式磨煤机，每角燃烧器设置五层一次风喷口，燃烧器可上下摆动，最大摆角为±30°。

通过合理控制锅炉本体吹灰频率、摆动燃烧器角度及二次风配风，主、再热汽温度可以达到设计值;通过合理控制反切风配比，能消除两侧主、再热器汽温偏差;摆动执行机构动作灵活可靠，对汽温的调节作用显著。在各稳定负荷下，所有受热面金属壁温均能控制在允许范围以内。

2、锅炉存在的主要问题及分析

自投运以来，炉渣可燃物含量一直高在5～10%，严重时炉渣可燃物含量可高达20%，严重影响机组的经济运行。通过燃烧调整工作，进行煤粉取样发现煤粉细度较大，R90可达到40%左右（设计值为22.5%），且炉渣内可观察到直径达10mm的煤块，说明炉内存在严重的问题。锅炉存在的问题较多，如分离器分离效果差，使煤粉细度大、煤粉均匀性差（煤粉中粗大颗粒较多）;一次风管堵塞;空预器出口一、二次风温低达不到设计值等问题。

2.1 磨煤机分离器堵塞问题：

锅炉制粉系统中分离器是关键设备之一，从磨煤机出来的风粉混合物经过分离器时，不合格的煤粉通过回粉管返回到磨煤机重磨，合格的煤粉进入炉膛。分离器的工作性能直接关系到煤粉的细度、制粉系统的效率、电耗，从而严重影响着整个锅炉机组的安全、经济运行。

经过近一年的运行分析，认为分离器工作不正常是造成煤粉偏粗、均匀性差的主要原因。

2.1.1 磨煤机分离器的分离原理：

磨煤机分离器的结构如图所示，粗煤粉的分离区主要分为两部分：一部分在分离器入口管出口处，由于风粉混合物进入分离器外锥，容积扩大，造成气流速度的降低，部分粗煤粉不能被气流所携带而脱离气流;另外由于粗煤粉对壁面的撞击而脱离气流，落入回粉管。另一部分在分离器折向挡板后的内锥内部，由于气流经过折向挡板后，产生旋转，在离心力的作用下，粗颗粒脱离气流，而合格的细煤粉进入一次风管;粗颗粒经过回粉帘板，落回粗粉分离器入口的分离区，内回粉中的部分细煤粉又被气流携带，大颗粒则到回粉管中。落到回粉管中的煤粉，经过回粉管进入落煤管中，回到磨煤机继续研磨。

2.1.2 粗粉分离器工作状况不佳的主要原因：

2.1.2.1 粗粉分离器是径向型的，且设计和实际运行容积强度偏高。该径向型分离器本身存在阻力大、循环倍率高、综合分离效率低、煤粉均匀性差等缺点。在容积强度偏高的条件下，煤粉细度难以调细，煤粉均匀性更差。

2.1.2.2 原煤煤质较差，目前燃用的煤种，煤质较差，表现在煤质化验结果为低位发热量低、灰分高，使得锅炉的燃煤量提高，磨煤机出力大大增加。设计煤种600MW工況燃煤量为214.63t/h，在实际运行中，当煤质差时，燃煤量最大曾达到340t/h才能带满负荷。磨煤机出力的提高，使得分离器通风量增加，进一步提高了分离器的容积强度，加重了分离器的负担，造成煤粉细度变粗。

2.1.2.3 原煤中杂物太多，由于目前燃用煤种大多为小煤窑生产的汽车来煤，原煤中的炮线、麻袋片、编织袋等杂物，很容易挂在分离器的折向挡板上，阻挡了部分通流面积，使得挡板处的气流速度偏离设计速度，影响分离器的工作性能。在实际运行中，要求检修人员每7～10天进行一次磨煤机分离器清理，但是分离器清理结束后，在4天后进行检查，发现杂物已经阻挡了折向挡板处的一半以上通流面积。

2.1.2.4 分离器回粉不畅，根据多次对分离器的检查情况，分离器的内回粉管容易堵塞，也就是说第二个分离区分离下来的粗大颗粒无法通过回粉帘板，只能积累在内锥中，当积到一定程度后，粗煤粉也随着气流进入一次风管，内锥中的离心分离完全失效，造成煤粉变粗，均匀性变差。内回粉堵塞的原因，与内回粉帘板的结构有关，回粉不易将帘板推开，尤其是在有杂物堵塞回粉口时。在停炉检查中，也发现了外回粉管堵塞的情况，如果该回粉管堵塞，则整个粗粉分离器的分离作用失效，相当于磨煤机出口的煤粉不经分离直接输送到锅炉中燃烧。

2.2 一次粉管堵塞的原因：

根据锅炉热力性能计算结果，在BMCR工况下，燃用设计煤种时，到磨煤机的总风量为465.41t/h，每台磨煤机的风量为93.082t/h，总的风粉混合容积流量为153.98m³/s，每根粉管的容积流量为7.699m³/s，粉管平均风速为26.34m/s，在THA工况下，粉管平均风速为25.44m/s。在滑压45%BMCR工况下，3台磨煤机运行，粉管平均风速24.64m/s。可以看出，正常运行时，粉管平均风速均在24.64m/s以上，在这样的风速下，一般不会发生积粉、堵塞现象。分析#1、2炉发生堵管现象的原因可能有：

2.2.1 通风量不足

从一次风速表测量的数据看，两台锅炉的一次粉管风速均未达到设计风速，而磨煤机入口容量风量、旁路风量都指示不准，难以判断磨煤机入口通风量的大小。但从运行情况來看，实际一次风速应高于18m/s，在正常情况下，在此风速下运行也不应发生一次风管堵塞现象。

2.2.2 风量分配不均

磨煤机两端的四根一次粉管风速偏差太大，一般来说，阻力大的管子容易携带煤粉较多而风量较少，这根管在运行中容易发生积粉，一旦积粉，该管道的阻力会进一步增加，造成风量更小，从而造成更容易积粉的恶性循环，严重时造成堵管。一般规程要求，四根一次风管的风速偏差应在5%以内，如果有偏差较大的一次风管，应对可调缩孔进行调整，控制风速偏差。

按防爆规定可调缩孔应安装在水平管段，但是目前我厂可调缩孔安装在竖直管段，安装不符合要求，从而使可调缩孔内部孔隙处积粉，失去调节作用，无法调节。

2.2.3 煤粉过粗

粗粉分离器出口煤粉很粗，甚至在排渣中可见较多直径大于10mm的原煤颗粒。在一次煤粉管道中，越大的煤粉颗粒越容易脱离气流、沉积在煤粉管道底部，而且不易被气流再次吹起。因此，大量的粗大颗粒存在，是造成水平管段积粉的主要原因之一。

通过以上分析，如果排除磨煤机出口四根一次风管风量分配不均的原因（可通过可调缩孔进行调节），造成煤粉管道堵塞的最大可能仍然是煤粉过粗，只要煤粉细度、均匀性得到控制，一次风管堵塞的问题应会大大缓解。

2.2.4 旁路风对杂物的影响

根据从分离器清理出来的杂物来观察，炮线外皮完整，几乎没有被钢球砸过，因此，怀疑部分原煤和杂物没有进入磨煤机就被带到粗粉分离器中。为了防止一次风管堵塞，目前运行中采用了较大的旁路风量，旁路风随原煤一起进入磨煤机入口，并与从磨煤机出来的容量风混合，进入磨煤机出口管，存在原煤和杂物短路的可能性。

如果确认旁路风量较大是造成较多的原煤颗粒、杂物短路进入分离器的主要原因，在保证不堵管的情况下，应尽量关小旁路风。

2.3 空预器出口风温低于设计值：

#1、2锅炉采用豪顿华公司制造的三分仓旋转式空气预热器，空预器出口一、二次风温设计值分别为314.6℃、323.6℃，实际运行空预器出口一、二次风温分别为288℃、293℃。一次风温比设计风温低约25℃;二次风温比设计风温低约30℃。由于一、二次热风温度的降低，特别是二次风温的降低，会降低炉膛温度，直接影响到炉膛燃烧，使不完全燃烧损失增加。

为防止空预器积灰严重后导致换热效果进一步恶化，二次风温大幅下降，在机组正常运行过程中稳定燃烧的时期要对空预器进行吹灰，长期低负荷运行时应增加空预器吹灰的次数。如果在吹灰的时候燃烧出现异常，要马上停止吹灰操作。

3、针对以上问题和原因的分析采如下取燃烧调整的优化运行措施

3.1 在煤质管理方面的优化措施

3.1.1加强进煤管理、入炉煤分析，加强运行监视，采取有力措施，加强煤质管理。尽最大努力保证燃用煤种接近设计煤种。应加强入炉煤的化验力度，准确掌握入炉煤的工业分析数据，特别是挥发份和灰份，及时提供给运行人员，便于进行调整。

3.1.2 加强混煤。在无法保证设计煤种的情况下，应考虑采取混煤措施，以提高机组运行的安全性和经济性。混煤或配煤工作可提高劣质煤的利用率，降低燃料成本，减少排放，解决因煤质问题引起的锅炉受热面结渣、积灰、腐蚀、磨损等问题。

3.2在运行优化调整方面的措施

3.2.1  在锅炉低负荷时，运行控制锅炉左右侧烟温偏差≤80℃的情况下，尽量关小至直关闭高位燃烬风的办法，来调整燃烧。但在高负荷（600MW）时，关闭I、J、K三层高位燃烬风开度<50%时，会造成A、B两侧末级再热器入口烟温偏差>100℃，A、B两侧再热汽温汽温偏差大（A侧低至515℃，B侧高至550℃）、末级再热器壁温高至620℃。

3.2.2 在机组负荷变化时，要及时对处于手动状态的二次风挡板进行调节，在负荷大于300MW时，保持大风箱差压在1.0kPa左右（具体在0.8～1.0kPa之间）。

3.2.3 机组运行的磨煤机周界风挡板开度依据负荷、大风箱差压进行调节，停运的磨煤机周界风挡板开度保持在5%。

3.2.4  锅炉运行过程中保持下层AB、BA层辅助风挡板开度在100%。

3.2.5  加强锅炉各受热面吹灰，控制各受热面金属壁温在正常范围内，防止超温爆管。

3.2.6  在锅炉运行中结合再热汽温度及时调整燃烧器摆角，但燃烧器摆角摆动时，要注意控制末级再热器金属壁温不超过627℃。

3.2.7  磨煤机运行过程中通过磨煤机旁路风调整试验，关小旁路风挡板开度在30%，能明显改善燃烧效果，可减少渣量。但由于一次粉管风速不能保证在18m/s，有堵塞一次粉管的迹象，所以不能继续关小旁路风挡板，只能保持在50%左右。

3.2.8  根据磨煤机运行情况合理停运磨煤机并及时联系检修人员进行磨煤机分离器的清理，每7～10天联系检修人员进行磨煤机分离器清理。

3.2.9  磨煤机运行时保持磨煤机合适的料位，尽量维持磨煤机差压料位在800Pa，磨煤机料位不能超过1000Pa，防止磨煤机满煤。

3.2.10 定期对运行磨煤机加装钢球，当运行磨煤机电流降至110A时，应及时联系检修人员进行加装钢球，以保持运行磨煤机电流在112～116A之间。

3.3定期对磨煤机系统及锅炉本体进行检查，想尽办法减少系统漏风。changqidi

针对锅炉漏风的问题，在实际操作过程中，主要是通过适当降低炉膛负压的形式来达到减少锅炉漏风的效果，但是前提条件是炉膛负压不冒正。此外，工作人员还需要定期对捞渣机以及炉底进行检查，确保其水封的严密性。而针对磨煤机系统漏风的问题，我们能够通过风门的间隙调整、漏点修复等技术手段将磨煤机制粉系统的漏风点处理。

4、结论

通过对某电厂两台600MW锅炉燃烧存在的问题的分析与思考，我们可以看到：在600MW 亚临界锅炉的运行过程中，最大的操作难题莫过于制粉系统的燃烧控制。采取了相应的燃烧调整措施，已初步使锅炉设备达到安全、经济、稳定运行，但根本的问题还有待于下一步利用大修机会，进行技术改造来真正解决。

参考文献

[1]李政林. 220t/h锅炉燃烧调整试验分析及优化运行[D].东南大学，2005。

[2]孟桂祥，王伟，马化杰，薛朝囡，种道彤，袁方. 某330MW锅炉燃烧调整实验及优化运行分析[J]. 电站系统工程，2014，06。

[3]衡丽君，张永福，韦红旗. 220t/h锅炉燃烧调整试验分析及优化运行[J]. 华北电力技术，2003，07。

[4]王鹏. 多燃料燃气锅炉燃烧调整与运行优化[D].长沙理工大学，2015。

[5]李永华，刘长良，陶哲.火电厂锅炉系统及优化运行[M].北京：中国电力出版社，2011.

[6]黄新元.电站炉运行与燃烧调整[M].北京：中国电力出版社，2007

[7]冯智字.1 000 MW超超临界机组锅炉燃烧器烧损原因分析及防治[J].发电设备，2013，27（2）：109—112

作者简介：鲁学斌（1980-），男，本科，工程师，主要从事火电厂集控运行方面的工作。

（作者单位：国神集团山西河曲发电有限公司）