黃 偉，楊劍峰，謝國(guó)鴻，劉洪文，王方勇，邱應(yīng)軍

（1.湖南省電力公司試驗(yàn)研究院，長(zhǎng)沙市，410007；2.華潤(rùn)電力(漣源)有限公司，湖南省漣源市，417100）

0 引言

華潤(rùn)電力（漣源）有限公司（以下簡(jiǎn)稱“漣源電廠”）300 MW“W”火焰鍋爐機(jī)組（配有布袋除塵器）在首次帶至300 MW負(fù)荷、首次對(duì)鍋爐吹灰時(shí)，爐膛負(fù)壓波動(dòng)大，瞬間達(dá)到-3 000 Pa，造成鍋爐負(fù)壓保護(hù)動(dòng)作。為確保調(diào)試和將來移交生產(chǎn)后不發(fā)生類似的問題，有必要對(duì)此問題進(jìn)行全面分析總結(jié)，提出預(yù)防措施，供類似的機(jī)組參考。

1 鍋爐簡(jiǎn)介

漣源電廠一期工程1、2號(hào)鍋爐系東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司引進(jìn)美國(guó)福斯特·惠勒公司技術(shù)制造的DG1025/18.2-Ⅱ15型亞臨界、一次中間再熱、自然循環(huán)、雙拱形單爐膛，平衡通風(fēng)，固態(tài)排渣，“Π”型露天布置，全鋼構(gòu)架，全懸吊結(jié)構(gòu)，尾部雙煙道，燃煤“W”型火焰爐。工程同期安裝脫硝，脫硫裝置。

1.1 鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)

鍋爐主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 鍋爐主要技術(shù)參數(shù)Tab.1 Main design parameters of Boiler

1.2 鍋爐設(shè)計(jì)煤質(zhì)

鍋爐設(shè)計(jì)煤種為漣源市本地煤礦所產(chǎn)的無煙煤，設(shè)計(jì)煤粉細(xì)度R90為8%。在BMCR工況時(shí)鍋爐設(shè)計(jì)計(jì)算燃煤135.39 t/h。燃煤采用汽車運(yùn)輸至電廠，實(shí)際燃用煤種雜、煤質(zhì)變化大，見表2、3。

1.3 燃燒系統(tǒng)特點(diǎn)

1.3.1 制粉系統(tǒng)

鍋爐采用3臺(tái)上海重型機(jī)器廠制造的BBD4366型雙進(jìn)雙出球磨機(jī)，正壓直吹式制粉系統(tǒng)。燃用設(shè)計(jì)煤種BMCR工況時(shí)，3臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行。

表2 設(shè)計(jì)、校核和實(shí)際燃用煤質(zhì)特性Tab.2 Design,check and actual coal characteristic

表3 滅火當(dāng)天鍋爐實(shí)際燃用煤質(zhì)特性Tab.3 Coal characteristic at boiler extinguish

每臺(tái)磨煤機(jī)帶6個(gè)雙旋風(fēng)筒旋風(fēng)分離式煤粉燃燒器，錯(cuò)列布置在鍋爐下爐膛的前后墻爐拱上。

1.3.2 雙旋風(fēng)筒旋風(fēng)分離式煤粉燃燒器

燃燒器由煤粉進(jìn)口管、柵格式煤粉均分器、雙旋風(fēng)筒殼體、煤粉噴嘴、乏氣管及擋板、消旋器等組成，如圖1所示。

圖1 燃燒器結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Coal burner sketch

燃燒所需要的二次風(fēng)來自風(fēng)箱。從空氣預(yù)熱器來的二次風(fēng)經(jīng)鍋爐兩側(cè)風(fēng)道送入前后墻風(fēng)箱，從拱上和拱下的風(fēng)口進(jìn)入爐膛。風(fēng)箱用隔板分隔，彼此獨(dú)立，使每個(gè)燃燒器各為1個(gè)單元，實(shí)現(xiàn)單獨(dú)調(diào)節(jié)。每一單元內(nèi)布置6個(gè)二次風(fēng)道及擋板，其中A、B、C擋板控制拱上部分的二次風(fēng)量，D、E、F擋板控制拱下部分的二次風(fēng)量。

大量的二次風(fēng)從拱下垂直墻上的風(fēng)口進(jìn)入爐膛，共分3層，分別由擋板D、E、F控制，風(fēng)量呈階梯形。

每個(gè)燃燒器噴嘴配1支油點(diǎn)火器，點(diǎn)火器緊挨著煤粉噴嘴布置在拱上。油點(diǎn)火器設(shè)計(jì)總?cè)萘繛?0%BMCR熱輸入量，油槍采用機(jī)械霧化，單只油槍出力為1 150 kg/h。

1.3.3 各風(fēng)門擋板的作用

（1）拱上二次風(fēng)分為3部分，分別由A、B、C 3個(gè)擋板控制。

A擋板控制燃燒器乏氣噴口的冷卻風(fēng)，增加該二次風(fēng)量，加強(qiáng)乏氣射流的剛度和穿透能力。由于乏氣射流的含粉量較少，煤粉細(xì)且位于爐膛中心，容易燃盡。但該風(fēng)量的增加將使高溫回流煙氣對(duì)一次風(fēng)煤粉氣流的加熱作用削弱，不利于煤粉的著火和燃盡。

B擋板控制燃燒器煤粉主噴口的周界風(fēng)，起調(diào)節(jié)煤粉氣流著火點(diǎn)及冷卻噴口的作用。改變?cè)摱物L(fēng)量將影響煤粉氣流的著火、射流的剛度和穿透能力。

C擋板控制點(diǎn)火穩(wěn)燃油槍燃燒所需的風(fēng)量并提供噴口冷卻風(fēng)。根據(jù)煤質(zhì)情況，在燃燒穩(wěn)定的前提下補(bǔ)充燃燒所需的氧量，保證火焰下沖動(dòng)量，降低火焰中心位置。

（2）拱下二次風(fēng)分為3層，分別由D、E、F 3個(gè)擋板控制，風(fēng)量從上往下依次遞增。

D、E擋板用于調(diào)整垂直墻上、中層的二次風(fēng)量，使拱上風(fēng)和垂直墻分級(jí)二次風(fēng)的動(dòng)量比達(dá)到一個(gè)最佳值，及時(shí)供給煤粉主氣流著火燃燒所需風(fēng)量，獲得理想的火焰形狀和火焰行程。開大D、E擋板，由于上層和中層二次風(fēng)的風(fēng)速提高，使得垂直墻的分級(jí)二次風(fēng)對(duì)從拱上下來的煤粉主氣流的混合沖擊作用加強(qiáng)，主火焰有比較明顯的上飄，不利于鍋爐的穩(wěn)定燃燒。

F擋板風(fēng)量最大，用于調(diào)節(jié)垂直墻下二次風(fēng)風(fēng)量，供給煤粉主氣流燃燒所需的二次風(fēng)，是調(diào)節(jié)沿爐膛寬度方向風(fēng)量分布均勻性的主要手段。F擋板開度的大小由爐膛寬度方向上測(cè)量的氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布確定。由于煙氣阻力影響，中部補(bǔ)風(fēng)困難，推薦采用中部大、兩邊小的開度。

消旋葉片用于調(diào)節(jié)煤粉氣流的旋流強(qiáng)度，改變消旋葉片的位置可改變煤粉射流的著火點(diǎn)及火焰行程，共有18格。消旋葉片上提，煤粉著火提前，著火區(qū)域溫度上升，燃燒穩(wěn)定性增強(qiáng)，火焰行程變短；反之，著火區(qū)域溫度降低，燃燒穩(wěn)定性削弱，火焰行程變長(zhǎng)。

乏氣擋板用于調(diào)節(jié)煤粉主氣流的煤粉質(zhì)量濃度及一次風(fēng)的速度，乏氣擋板開大，主噴口煤粉質(zhì)量濃度提高，一次風(fēng)速降低，著火穩(wěn)定性提高；反之，煤粉質(zhì)量濃度降低，一次風(fēng)速提高，著火穩(wěn)定性差。因此，乏氣風(fēng)擋板開度對(duì)一次風(fēng)煤粉氣流的著火有明顯影響。

1.4 布袋除塵器

采用山東圣杰能源環(huán)境工程有限公司ND4x1x2/1236/RF8000型布袋除塵器。該除塵器為低壓旋轉(zhuǎn)脈沖噴吹清灰型式（LPPJFF），其清灰原理為：煙氣通過除塵器進(jìn)氣喇叭口進(jìn)入布袋除塵器，煙氣借助喇叭口中的氣流分布板進(jìn)行氣流均布。煙氣通過每一條濾袋的過程中，粉塵顆粒被過濾附在濾袋表面，干凈煙氣到達(dá)凈氣室，之后經(jīng)過出口煙箱、煙道和引風(fēng)機(jī)排入煙囪，至此完成對(duì)煙氣的除塵。隨著過濾的不斷進(jìn)行，濾袋表面的粉塵越來越厚，除塵器壓差也不斷增加，當(dāng)壓差達(dá)到程序設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)發(fā)出清灰指令，清灰系統(tǒng)的電磁脈沖閥打開，儲(chǔ)氣罐中的壓縮空氣噴入濾袋，使濾袋表面膨脹，粉塵被抖落到灰斗中，完成清灰。

除塵器壓差大于0.8 kPa，開始緩慢清灰模式；壓差大于0.9 kPa，開始正常清灰模式，壓差下降到0.8 kPa，轉(zhuǎn)換為緩慢清灰模式；壓差大于1.0 kPa，開始快速清灰模式，壓差下降到0.9 kPa，轉(zhuǎn)換為正常清灰模式。

2 鍋爐滅火現(xiàn)象

2009年5月10日09:10，1號(hào)機(jī)組負(fù)荷首次升到300 MW。機(jī)組負(fù)荷在300 MW時(shí)，鍋爐16個(gè)火嘴投運(yùn)，3臺(tái)磨煤機(jī)投運(yùn)，總煤量176.8 t/h，引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常，布袋除塵器投運(yùn)。因鍋爐排煙溫度高，10:45開始對(duì)省煤器進(jìn)行吹灰。11:10開始對(duì)爐膛首次吹灰。10:53除塵器阻力開始增大，壓差瞬間由1 500 Pa增加到3 000 Pa；11:19，除塵器A側(cè)壓差由3 200 Pa降為800 Pa，B側(cè)壓差瞬間由3 000 Pa降到750 Pa。11:20，爐膛負(fù)壓波動(dòng)大，瞬間達(dá)到-3 000 Pa，鍋爐負(fù)壓保護(hù)動(dòng)作，機(jī)組跳閘。

3 鍋爐滅火原因分析

3.1 煤質(zhì)波動(dòng)大

5月10日當(dāng)天煤種雜，煤質(zhì)波動(dòng)大，實(shí)際燃用劣質(zhì)混煤特性如表3。其表現(xiàn)：水分比設(shè)計(jì)值高4%以上，灰分比設(shè)計(jì)值高5%以上，發(fā)熱量設(shè)計(jì)值低15%以上。當(dāng)燃用高灰分、低發(fā)熱量煤時(shí)，鍋爐實(shí)際燃煤量比BMCR高20%以上，煤粉細(xì)度表粗，R90由6%～8%變至20%以上。對(duì)劣質(zhì)煤而言，煤粉變粗必然造成燃燒惡化。

3.2 布袋式除塵器運(yùn)行不正常

鍋爐吹灰時(shí)，大量的飛灰被帶至除塵器，由于除塵器運(yùn)行不正常，除塵器壓差由1 500 Pa增加到3 000 Pa，引風(fēng)機(jī)被迫加大出力，而此時(shí)除塵器被迫采用快速清灰模式和手動(dòng)人工方式清灰，壓差瞬間由3 000 Pa減少至800 Pa，除塵器壓差在短時(shí)間變化很大，成為爐膛負(fù)壓變化大的擾動(dòng)源。

3.3 汽輪機(jī)真空降低導(dǎo)致燃煤增加

汽輪機(jī)機(jī)組設(shè)計(jì)背壓為5.8 kPa，當(dāng)日大氣壓力99.23 kPa，理論真空為93.43 kPa。5月10日，汽輪機(jī)實(shí)際真空為90.6 kPa，比理論真空低2.83 kPa。經(jīng)計(jì)算和實(shí)踐表明：當(dāng)汽輪機(jī)真空下降2.83 kPa，為確保機(jī)組帶300 MW電負(fù)荷，須相應(yīng)增加鍋爐燃煤約5 t/h以上。

3.4 燃燒穩(wěn)定措施較弱

該鍋爐衛(wèi)燃帶面積約427 m2，兩側(cè)墻無衛(wèi)燃帶。對(duì)湖南省燃用類似煤質(zhì)的岳陽電廠、株洲電廠（均為東方鍋爐廠生產(chǎn)的300 MW“W”火焰鍋爐）進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)：衛(wèi)燃帶面積分別為623 m2、710 m2。由此可見，該爐的衛(wèi)燃帶面積偏少，對(duì)燃燒的穩(wěn)燃能力欠佳。當(dāng)煤質(zhì)波動(dòng)大時(shí)，燃燒配風(fēng)不及時(shí)，鍋爐燃燒容易不穩(wěn)，抗干擾能力弱，見表4。

表4 滅火和燃燒穩(wěn)定時(shí)各二次風(fēng)門開度Tab.4 Draft damper opening ratio

3.5 鍋爐滅火原因

當(dāng)煤質(zhì)變差、真空降低時(shí)，機(jī)組帶300 MW電負(fù)荷，鍋爐實(shí)際耗煤增加，煤粉變粗，燃燒配風(fēng)調(diào)整不及時(shí)，燃燒惡化，抗干擾能力弱。此時(shí)，沒有預(yù)見到：鍋爐吹灰時(shí)，煙道出現(xiàn)垮灰現(xiàn)象，灰濃度變化大，使除塵器進(jìn)口的灰濃度變化大，由于壓差瞬間變化過大，將引起爐膛負(fù)壓大幅變化，短時(shí)到-3 000 Pa以上，引發(fā)爐膛負(fù)壓保護(hù)動(dòng)作，造成鍋爐滅火。

4 防范措施及實(shí)施效果

4.1 防范措施

4.1.1 提高入爐煤質(zhì)

加強(qiáng)燃運(yùn)管理，確保燃煤穩(wěn)定，減輕或消除因煤質(zhì)波動(dòng)對(duì)鍋爐燃燒的影響。

4.1.2 完善燃燒配風(fēng)

如表4所示，調(diào)整后的配風(fēng)方式對(duì)煤質(zhì)的適應(yīng)性良好，經(jīng)受住了1號(hào)機(jī)組鍋爐調(diào)試的考驗(yàn)。

4.1.3 布袋除塵器運(yùn)行措施

鍋爐吹灰應(yīng)提前20 min通知除塵器進(jìn)行清灰，待除塵器差壓在1 200 Pa以下時(shí)，再進(jìn)行鍋爐吹灰。除塵器運(yùn)行時(shí)，差壓維持在800~1 200 Pa之間，超過1 300 Pa應(yīng)啟動(dòng)快速清灰模式，低于1 000 Pa應(yīng)轉(zhuǎn)為慢速吹灰模式進(jìn)行。除塵器清灰時(shí)，如果除塵器差壓急劇上升超過1 700 Pa時(shí)，應(yīng)密切監(jiān)視；超過2 000 Pa時(shí)，應(yīng)停止吹灰。

4.1.4 其他措施

（1）鍋爐燃燒不穩(wěn)，負(fù)壓波動(dòng)到±300 Pa時(shí)，立即投入2支以上油槍助燃，直到燃燒穩(wěn)定后才能退出相應(yīng)油槍。

（2）考慮油槍投運(yùn)需要15 s左右的時(shí)間才能著火，一旦發(fā)現(xiàn)燃燒不穩(wěn)時(shí)，投油時(shí)間很難滿足穩(wěn)燃要求，為此從熱工邏輯上實(shí)現(xiàn)油槍快投功能。

（3）考慮到燃用煤質(zhì)灰分高，鍋爐積灰嚴(yán)重，吹灰時(shí)對(duì)除塵器影響較大，鍋爐爐膛每天至少吹灰1次，其他部位至少2次。

（4）采取2臺(tái)循環(huán)水泵的運(yùn)行方式等措施，可將真空提高到93.2 kPa以上。

4.2 防范措施實(shí)施效果

采取以上措施后，鍋爐燃燒穩(wěn)定，抗干擾能力提高，且無結(jié)焦現(xiàn)象?；?yàn)分析：煤粉細(xì)度R90為6%～8%，飛灰可燃物為3%～6%，爐渣可燃物小于3%，1號(hào)鍋爐調(diào)試期間未發(fā)生滅火現(xiàn)象。

5 結(jié)論

（1）漣源電廠1號(hào)機(jī)組調(diào)試期間300 MW“W”火焰鍋爐滅火的主要原因?yàn)椋喝加妹嘿|(zhì)變化大、二次風(fēng)配風(fēng)不合理，造成燃燒不穩(wěn)定，鍋爐抗干擾能力弱；布袋式除塵器運(yùn)行不正常，鍋爐吹灰時(shí)除塵器壓差瞬間增加變化大，對(duì)爐膛負(fù)壓擾動(dòng)大；汽輪機(jī)真空低，燃煤量增加。

（2）通過采取加強(qiáng)燃燒調(diào)整，完善布袋式除塵器清灰程序措施，布袋式除塵器始終控制在800～1 300 Pa，提高汽輪機(jī)真空等措施后，鍋爐燃燒明顯穩(wěn)定，抗干擾能力較強(qiáng)，且無結(jié)焦現(xiàn)象。

（3）針對(duì)實(shí)際煤種，建議對(duì)該鍋爐衛(wèi)燃帶面積進(jìn)行調(diào)整，增加兩側(cè)墻衛(wèi)燃帶面積，衛(wèi)燃帶總面積可增加至600～700 m2，這可以進(jìn)一步提高鍋爐燃燒溫度，提高對(duì)高灰分、低發(fā)熱量劣質(zhì)煤的適應(yīng)性。

[1]東方鍋爐廠.鍋爐運(yùn)行說明書[R].2007.

[2]華潤(rùn)電力（漣源）有限公司.華潤(rùn)電力（漣源）有限公司布袋除塵器運(yùn)行規(guī)程[R].2009.