645MW燃煤机组锅炉二次风流场优化技术应用研究

华润电力（菏泽）有限公司 刘瑞敬 王爱军 西安热工研究院有限公司 朱晋永 梅振锋

华润电力（菏泽）有限公司装设两台645 MW超超临界燃煤发电机组，锅炉为超超临界参数、螺旋炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、露天布置的P型直流炉。锅炉采用前后墙对冲燃烧方式，5层燃烧器采用前3后2布置。机组自投产以来，多次发现侧墙区域出现较为严重的水冷壁高温腐蚀问题，严重影响锅炉运行[1]，因此进行了大面积的换管处理。为缓解对冲燃烧锅炉侧墙水冷壁高温腐蚀问题，进行热二次风系统流场优化技术研究[2]。

1 优化内容

图1为现有二次风系统布置示意图。二次风系统沿锅炉中心线布置，图中仅示出一半。表1为现有风道布置下的燃烧器及OFA喷口风量结果统计。数值模拟结果表明，燃烧器区炉膛宽度方向上，靠侧墙的二次风流量明显低于炉膛中间的二次风流量，平均偏低5.5%，预计满负荷时，当炉膛中间氧量为2.5%时靠侧墙的氧量约为1.6%。热态下，尤其要注意靠侧墙区域的煤粉不完全燃烧和水冷壁高温腐蚀；燃尽风区炉膛宽度方向上，靠侧墙的二次风流量明显低于炉膛中间的二次风流量，平均偏低4.6%，尤其要注意靠侧墙区域的CO不完全燃烧。

图1 现有二次风道及风箱布置示意图

表1 现有风道布置下的燃烧器及OFA喷口风量统计

为解决靠侧墙区域燃烧缺风问题，进行二次风流场优化，通过靠侧墙燃烧器及燃尽风内、外二次风环形进风改造，提升靠侧墙区域的整体风量，加强靠侧墙燃烧器的煤粉燃烧，减少煤粉颗粒对侧墙水冷壁的冲刷，控制侧墙水冷壁近壁处还原性气氛，控制靠两侧区域的CO排放浓度。表2为二次风流场优化后的燃烧器及OFA喷口风量结果统计。数值模拟结果表明，优化后燃烧器区炉膛宽度方向上，靠侧墙的二次风流量明显提高，与炉膛中间的二次风流量的比值从94.5%提升至112.0%；燃尽风区炉膛宽度方向上，靠侧墙的OFA风流量也得到了明显提升，与炉膛中间的二次风流量的比值从95.4%提升至113.6%。

表2 优化后风道布置下的燃烧器及OFA喷口风量统计

2 应用效果

现场实施改造后，依据等截面网格的原则[3-4]进行了冷态下燃烧器及燃尽风喷口风速测试（表3）。测试结果表明，优化后，相同拉杆位置状态下二次风风量分配总体为中间低、两边高，主燃区靠两侧二次风量比中间高出18.1%，燃尽风区靠两侧二次风量比中间高出11.6%，风量分配相对合理。

表3 燃烧器及燃尽风内、外二次风风速冷态测试结果

热态下，对省煤器出口CO分布及侧墙水冷壁还原性气氛进行了测试。图2所示为改造后630MW负荷工况省煤器出口O2和CO分布。可看到改造后省煤器出口靠侧边缺风问题得到明显改善，截面平均氧量为3.5%，侧边氧量最低值提升至3.3%以上，截面CO浓度平均值控制在107μL/L以下，侧边CO浓度最高值控制在200μL/L以下。入炉煤种平均含硫量为0.7%，表盘运行氧量控制在3.0%。改造前仅在上层燃烧器标高区域设置了侧墙水冷壁还原性气氛测孔。对比结果表明，630MW负荷工况改造前CO和H2S浓度分别为47000μL/L和224μL/L；改造后浓度显著下降，CO浓度降低至29000μL/L，降幅为38%，H2S浓度降低至147μL/L，降幅为34%。

图2 改造后630MW负荷省煤器出口O2和CO分布

表4 改造前侧墙水冷壁还原性气氛测试结果(630MW)

表5 改造后侧墙水冷壁还原性气氛测试结果(630MW)

综上，热二次风系统流场优化技术能有效解决对冲锅炉靠侧墙区域燃烧缺风问题，改善侧墙水冷壁还原性气氛，缓解高温腐蚀。