河曲电厂#3机组600MW超临界锅炉燃烧调整试验

杨春生，包 婕

(国家能源集团山西鲁能河曲发电有限公司，山西 忻州 036500)

河曲电厂#3机组采用哈尔滨锅炉有限公司生产的超临界直流炉、一次再热、墙式切圆燃烧、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。

燃烧方式采用水平浓淡低 NOx四墙切圆燃烧技术。燃烧设备设计煤种和校核煤种均为河曲烟煤，制粉系统采用钢球磨煤机一次风正压直吹系统，煤粉燃烧器为四墙布置、切圆燃烧。燃烧器共设置6层煤粉喷嘴，每台锅炉配置6台MGS3854双进双出低速钢球磨煤机，BMCR工况下6台运行。每台磨煤机的出口由4根煤粉管接至炉膛的同一层煤粉喷嘴，24只直流式燃烧器分为6层布置于炉膛下部，煤粉和空气从四墙送入，在炉膛中呈切圆燃烧方式，煤粉细度 R90=22.5%，锅炉点火采用等离子点火，等离子点火装置布置在 A、B 层喷燃器，互为备用。燃烧器采用水平浓淡低NOx煤粉燃烧系统，改造后的NOx排放浓度在任何工况下(省煤器出口处)<300mg/Nm3(标态、干基、6%O2、40%～100%额定负荷、以 NO2计)。

1 制粉系统试验

1.1 磨煤机风粉调平

如图1所示，#3机组6台磨煤机除B磨煤机出口4根粉管间的风速偏差在5%以内外，其他5台磨煤机出口4根粉管间的风速偏差均超过10%，风速偏差较大，集中表现为1号管和4号管风速高、2号和3号管风速低，其主要原因为2号和3号管道较长，管道阻力大。因此，需对磨煤机粉管上的可调缩孔进行调节，使各粉管间的风速偏差在合理范围内。

图1 磨煤机四根粉管间风速偏差

如图2所示，通过对磨煤机可调缩孔的调节，所有磨煤机各粉管间的风速偏差均已控制在5%以内，基本上保证了整体一次风速的均匀性。

图2 调平后磨煤机4根粉管间风速偏差

A、B、C、D磨煤机同侧两根粉管间的粉量偏差均在5%以内，煤粉分布均匀性较好；E、F磨煤机同侧两根粉管间的粉量偏差均超过5%，需要对其相应位置的煤粉分配器进行调整。

1.2 磨煤机出力特性试验

目前，#3机组锅炉磨煤机容量风开度基本保持40%以内，相对出力较大的B磨和出力相对较小的E磨上进行磨煤机特性试验。根据试验结果，当磨入口风压为11.1kPa时，容量风门开至50%，B磨和E磨(如图3、图4所示)出力可分别提升至55t/h和52t/h。因#3机组燃料主控最高限值80%，自动控制条件下磨煤机容量风门最大开度40%，限制机组带负荷能力。

图3 B磨煤机特性曲线

图4 E磨煤机特性曲线

2 燃烧调整试验

试验主要在570MW、450MW和300MW负荷，习惯磨组合运行方式下进行。570MW、450MW和300MW负荷工况下，修正后锅炉热效率分别为93.09%、93.16%和92.90%，均低于原设计值(93.98%、94.24%和94.19%)。570MW、450MW和300MW负荷工况下，灰渣可燃物含量均小于1.0%，灰渣可燃物含量控制较好。570MW、450MW和300MW负荷工况下，修正后排烟温度分别为144.2℃、139.7℃和135.1℃，均高于原设计(121℃、111℃和105℃)。570MW、450MW和300MW负荷工况下，末级过热器右侧壁温偏高，末级过热器右侧出口汽温568℃时，末级过热器62点壁温约605℃(壁温报警值为617℃)。

由于#3机组末级过热器右侧62点壁温偏高，对各级受热面吸热情况进行了分析，分析可知，不同负荷工况下，末级过热器右侧吸热量大于左侧，右侧温升比左侧高10℃～16℃，且同位于水平烟道的末级再热器右侧温升也比左侧高17℃～21℃。不同负荷下各级受热面吸热偏差情况如表1所示。

试验期间，进行了大量的配风试验，通过调整，有效降低锅炉右侧吸热量，末级过热器右侧62点壁温明显下降。末级过热器右侧壁温最高值可从605℃降至595℃。但锅炉右侧吸热量的降低，会导致低温过热器右侧吸热量下降。由于低温过热器两侧吸热量基本接近，右侧吸热量降低后，右侧一级减温水量不足，从而会存在末级过热器左侧(受热面交叉布置的结果)出口汽温不足的问题。由于低温过热器右侧吸热量明显比低温再热器等受热面右侧吸热量小，需停炉期间检查过热器烟气挡板状态及尾部竖井后烟道积灰状况。综合考虑主汽温、末级过热器壁温等情况，通过调整，稳定负荷下，末级过热器右侧出口汽温568℃时，末级过热器右侧壁温最高值从605℃降至599℃～602℃，壁温降低3℃～6℃。

如图5所示，变配风方式试验结果，随着燃尽风门开度关小，锅炉热效率变化不大，脱硝入口NOx含量上升，燃烧器与燃尽风之间区域水冷壁H2S含量下降。

图5 300MW负荷变配风方式下相关指标变化情况

如图6所示，变氧量方式试验结果，随着运行氧量提高，风机电流上升，锅炉热效率下降，脱硝入口NOx含量上升，燃烧器与燃尽风之间区域水冷壁H2S含量下降。

图6 300MW负荷变氧量方式下相关指标变化情况

若减少H2S含量，可通过采取提高运行氧量、减小燃尽风比例等方式，但上述两种方式均会导致脱硝入口NOx浓度上升。与提高运行氧量相比，关小燃尽风门对锅炉经济性影响较小，因此，建议优先考虑通过配风方式调整作为减缓水冷壁高温腐蚀的措施。

3 试验结论

#3机组600MW超临界锅炉通过对磨煤机可调缩孔和煤粉分配器的调节，6台磨煤机各粉管间的风速偏差和粉量偏差均已控制在5%以内，保证了整体一次风粉的均匀性。B、E磨煤机出力特性试验结果表明，当磨入口风压为11.1kPa时，磨煤机容量风门开度开至50%，B、E磨的出力可分别提升至55t/h和52t/h。降低烟气中的H2S含量，可采取提高运行氧量、减小燃尽风比例等方式，但上述方式均会导致脱硝入口NOx浓度上升。与提高运行氧量相比，关小燃尽风风门对锅炉经济性影响较小，因此，建议优先考虑通过配风方式调整作为减缓水冷壁高温腐蚀的措施。从缓解炉内水冷壁高温腐蚀及掉焦情况考虑，建议日常运行时尽量燃用低硫分煤种；建议开展脱硝系统最大安全脱硝效率试验；加强炉膛水冷壁高温腐蚀监测；提升燃料主控最高限值。