某电厂600MW超临界机组锅炉燃烧优化调整试验研究

李 俊

（山西兆光发电有限责任公司，山西 霍州 031400）

某电厂3#和4#600MW机组，自投产以来，由于锅炉燃用煤种严重偏离设计值，且变化较大，运行中锅炉一直存在：总的送风量偏大，一般省煤器出口氧量在5.5%左右；磨煤机出力不足，易发生故障；一次风管风速不均匀，一次风速高；空气预热器结灰及低温腐蚀严重，阻力很高；锅炉结焦严重；吹灰器频繁吹灰；燃烧器长期下摆；再热器减温水量较大；锅炉转机电耗率高等一系列影响机组正常运性的安全经济性的问题。为此要进行专题性的燃烧优化调整试验研究。

1 影响燃烧的因素

1.1 燃料的影响

燃煤的发热量、挥发分、水分、熔点等变化较大，对燃烧的稳定性和经济性均将产生直接的影响。煤种水分对燃烧过程的影响主要表现在水分多的煤引燃着火困难，且会延长燃烧过程，降低燃烧室温度，增加不完全燃烧及排烟热损失。灰分较大、熔点低、硫分高导致空预器积灰较多，酸流体也会粘在烟气中的灰分，引起空预器的低温腐蚀。

1.2 煤粉细度的影响

煤粉越细，加热时温升越快，挥发分的析出、着火及化学反应速度也就越快，因而越容易着火，燃烧也就越完全。但煤粉过细会增加制粉系统电耗，甚至导致磨煤机出力不足，负荷适应能力下降。煤粉太粗，锅炉着火推迟、飞灰大渣含碳量增大、引起燃烧不稳等。

2 燃烧调整的内容

2.1 一次风的调整

（1）一次风均匀性的调整。为了保证燃烧的均匀稳定，燃烧器出口各一、二次风粉的均匀性是非常重要的。为此对3#和4#锅炉进行了一次风调平实验，结果显示3#炉A1和C3角风速偏小，偏差较大约为10%，A3、C2和E1角风速较大，偏差约为9%，其余层各角风速均匀性良好偏差约为5%。4#炉D3角风速较小，偏差约为9%，C3和D1角风速较大，偏差约为8%，其余层各角风速均匀性良好偏差约为5%。

（2）一次风速的调整。运行中一次风速高于设计值（26 m/s左右），一次风率升高会造成一次风粉着火热需要增大，着火推迟，火焰中心上移；再热器减温水量增大，发电汽耗增大；炉膛出口烟气温度升高，高温受热面壁温升高，寿命下降；另外一次风率升高，二次风率降低约15%，减弱了炉内水冷壁面形成“风包粉”气氛的程度，水冷壁结灰结焦性增大，吹灰器投运次数增多，供电煤耗增大；一次风速增大，之风系统、喷燃器喷口磨损速度加快，一次风机压偏大，一次风压与空气预热器之间的压差升高，空气预热器的漏风增大。

冷态实验中测量的一次风压在6.0～6.9 kPa，由于实际燃用煤种热值较低，运行中需加大一次风压，综合以上因素3#和4#炉一次风压优化控制在7.8～9 kPa，将一次风管速度从36 m/s左右降到28 m/s左右，一次风管和喷燃器口磨损的速度明显减轻，详见表1和表2，其中3#炉由于空预器结灰严重阻力较大，一次风压波动较大，所以一次风压控制的较高些。

表1 3#炉一次风母管压力和煤量的关系

表2 4#炉一次风母管压力和煤量的关系

2.2 二次风的调整

锅炉计采用的是上下浓淡燃烧器，实际运行中燃煤熔点太低，NOx排放气体目前标准还比较高，所以先采取炉膛中部的二次风较大的配风，即拱形配风特点，以防止炉膛结焦为重。

“拱形配风”控制的具体要求为：CD层二次风挡板开度最大，DE、BC层次之，AB、EF层最小，调整配风的同时保证二次风与炉膛差压满足要求；其他二次风、辅助风挡板也参照“拱形配风”原则进行调整。

2.3 氧量的调整

氧量的大小，运行中表盘准确监视非常重要，掌握表盘氧量指示与就地氧量场平均值的相对误差尤为重要。为运行提供准确的依据，需要掌握氧量的准确数值，在不同的负荷工况多次在就地测量氧量，具体的测量结果见表3，可看出表盘氧量指示值比就地实际平均值偏小，其中4#炉更为严重，所以在表盘监视操作时要考虑偏差值。

表3 4#炉不同负荷下的氧量与偏差

2.4 燃烧器摆角的调整

燃烧器的摆角主要是根据再热汽温及减温水量的调整，由于3#炉减温水量很大，一般燃烧器摆角往下摆。但是燃烧器摆角控制不能低于30%，摆角长期下摆会引起炉膛燃烧不稳，大渣含碳量升高，尤其汽温异常变化时，要根据实际情况灵活调整，尤其注意摆动系统不允许长时间停在同一位置，否则时间一长，喷嘴容易卡死，一般情况每天最少应改变一次。

2.5 空预器运行调整和暖风器的改进

（1）空预器的运行调整。运行中由于排烟温度较低、燃煤中含硫量较高导致空气预热器结灰、低温腐蚀比较严重，造成预热器阻力显著增大。在运行中采取的调整措施主要有：

①在机组启动前要投运暖风器，并且空预器入口一、二次风温要尽量高。

②在投油初期只有辅汽汽源时，进行空预器连续吹灰前，应尽可能提高吹灰温度，但要根据炉膛着火情况调整二次风门开度和送风机出口风压，使燃烧充分。

③当过热器压力达到1 MPa时及时用主汽暖管，利用主汽进行空预器吹灰，吹灰压力可以维持0.5 MPa～1 MPa。

（2）暖风器改进。暖风器的长期稳定运行，对防止空预器的低温腐蚀有很大作用。原来设计中暖风器出口没有隔断门，在停机维修中，对暖风器进行了改造在暖风器出口加装出口门，使得出入口均有进出的通道，以至于暖风器维修的时候可以分开进行，一组泄漏可以及时切除，保证了暖风器在部分损坏时候仍可以运行，进一步防止了空预器的低温腐蚀。

3 影响锅炉经济指标的主要参数

通过目前运行中的锅炉燃烧调整，提出了影响锅炉经济指标的重点如下：

3.1 再热器减温水量

降低再热器的减温水，能有效的提高机组的安全、经济性，所以在再热器不超温的情况下，尽量不投运再热器减温水量。

3.2 飞灰、大渣含碳量

增大1%的飞灰含碳量，锅炉效率降低0.5%，增大1%的大渣含碳量，锅炉效率降低0.05%。为控制大渣含碳量，运行中采取的措施有：增大燃烧器下层二次风量；维持四角一、二次风管的均匀性；低负荷时提高煤粉细度；降低一次风速；降低一次风管冷风量提高磨煤机出口温度等。

3.3 排烟温度

增大20℃的排烟温度，锅炉效率降低1%～1.1%。但排烟温度过低又会使空预器发生低温腐蚀，甚至会影响脱硝装置的正常运行，因此要控制一次风管冷风量；控制火焰中心；防止尾部受热面结灰；加强受热面吹灰等。

4 结语

（1）降低一次风量，即将3#和4#炉一次风压优化控制在7.8～9 kPa，一次风管风速从36 m/s降到28 m/s（接近设计值26 m/s），一次风管和喷燃器口磨损的速度明显减轻。2012年4#炉一次风机电耗率由2011年的0.708%降到0.648%，降低9.5%。尽管3#炉空气预热器结灰严重，在低负荷多投一台磨煤机，且限制高负荷工况的情况下，3#炉一次风机电耗率也从0.72%降到0.708%。

（2）降低进入炉内的总风量，省煤器出口氧量约降低1.5%，厂用电率降低，再热器减温水量降低15 t/h左右，供电煤耗降低约2.5 g/kW·h。

（3）锅炉分离器过热度降低了2～4℃，增大了蒸发段的吸热量，降低了炉膛温度，减轻了炉膛的结焦，减少了减温水量。