廖 羽

1 工程概述

鍋爐型號：DG420/13.7-Ⅱ2型，超高壓中間再熱自然循環(huán)汽包爐，單爐膛，燃燒器四角布置、切圓燃燒，平衡通風，固態(tài)排渣，采用管式空氣預熱器，露天布置，鋼筋混凝土構架。爐膛為光管加焊扁鋼組成的膜式水冷壁。爐膛斷面尺寸為9584 mm（寬）×8 864 mm（深），寬深比為1.081。鍋爐原設計煤種如表1所示。

表1 原設計煤種

2 擬實際燃燒煤種

電廠計劃將鍋爐燃煤改為內蒙煙煤和神華煤，提供的2種煤質如表2所示，灰熔點分析如表3所示。

表2 擬改燒煤種

通過以上3個表格對比可以看出，在鍋爐改燒煙煤后的運行中可能出現(xiàn)以下一些問題：內蒙煙煤灰熔點與原設計接近，但神華煤灰熔點較低，為確保爐膛運行安全，應考慮爐膛出口溫度、爐膛熱負荷及改造設備如燃燒器的運行參數(shù)及噴口的布置等，并輔以防結渣和有效的吹灰設施。

表3 改燒煤種的灰熔點 單位：℃

3 改造參數(shù)及安全性分析

（1）爐膛出口煙溫通常受到燃料灰分結渣指標的限制，對于固體燃料，這一溫度不應高于燃料灰分開始變形的溫度DT。據(jù)計算一般在1 200～1 400℃。一般取等于或略低于灰分的變形溫度DT。當灰分的軟化溫度ST與變形溫度DT相差小于100℃，出口煙溫應不超過ST-100℃，根據(jù)熱力計算，神華煙煤爐膛出口煙溫達1097℃，存在結焦傾向。（2）鍋爐改燒煙煤爐膛熱負荷安全性分析。影響結焦的因素很多，從爐膛結構來考慮，主要是溫度的影響，尤其是燃燒區(qū)域的溫度水平，主要結構因素有爐膛截面熱負荷和燃燒器區(qū)域壁面熱負荷。燃燒器區(qū)域壁面熱負荷qh值越大，說明火焰越集中，燃燒器區(qū)域的溫度水平越高，這對燃料穩(wěn)定著火是有利的，但容易引起結焦。對于煙煤，qh一般取1.28～1.40MW/m2。該電廠在改燒煙煤后的爐膛熱力特性參數(shù)如表4所示。

表4 爐膛熱力特性參數(shù)

現(xiàn)有鍋爐改燒煙煤后爐膛qv仍屬偏高值，而qf、qh均超過了推薦值的上限，因爐膛截面幾何尺寸無改變的可行性，只有通過改變qh來滿足對改燒煙煤的要求。

式中，B為燃煤量；Qnet，ar為燃料收到基低位發(fā)熱量；a、b為爐膛深度、寬度；H為燃燒器區(qū)域高度。

4 改造措施

改造目的：增強燃燒器對煙煤的適應能力，提高燃燒煙煤的安全性和經濟性，提高一次風管及噴口的使用壽命，降低NOx排放，降低燃燒器區(qū)域熱負荷，減輕和防止結焦。

具體措施：（1）去除爐膛內原有的246 m2衛(wèi)然帶，來降低燃燒器區(qū)域熱負荷。（2）調整噴口面積：根據(jù)煙煤的實際情況調整一、二、三次風噴口面積，使一、二、三次風速適應新煤種。（3）調整燃燒器層間距：適當調整燃燒器各層一、二次風之間的距離，降低燃燒器區(qū)域熱負荷，特別是對灰熔點低的煤種尤其重要。（4）采用全爐膛分級燃燒技術：根據(jù)現(xiàn)場鍋爐實際情況，在燃燒器上層5 150 mm位置處布置一組燃燼風OFA1、OFA2噴口，從而使爐膛分為3個區(qū)域：初始燃燒區(qū)、還原區(qū)、燃盡區(qū)，在下部缺氧燃燒控制NOx，上部富氧控制飛灰含碳量。（5）頂層燃燼風采用復合擺動機構：燃燼風OFA噴口上下、左右可擺，可有效地控制爐膛出口溫度和調整爐內溫度場。

5 影響結焦的原因分析

（1）爐膛的溫度水平。當爐膛燃燒器區(qū)域的溫度越高，煤灰越容易達到軟化或熔融狀態(tài)，結焦的可能性越大。影響燃燒器區(qū)域溫度水平的因素很多。據(jù)一些研究分析：運行中的鍋爐燃燒器區(qū)域壁面熱負荷影響因素，按照權重排序為二次熱風溫度、爐膛總風量、總煤量、一次風量、煙氣氧量。當二次風溫升高時，帶入爐膛的熱量增加，加熱二次風所需熱量減少，可以顯著增加qh；鍋爐負荷增加，即總的煤量和風量增加時，qh也增加。一次風量增加，煤粉氣流著火熱增加，燃燒器區(qū)域溫度水平會降低，qh也會降低；煙氣氧量增加，即過量空氣系數(shù)增大時，會增大爐內煙氣量，同樣會降低燃燒器區(qū)域壁面熱負荷。運行中當燃用較高熱量的煤種時，運行人員尤其要注意爐膛溫度水平和結焦情況，注意采取吹灰等措施，降低溫度水平，減輕結焦。（2）火焰貼墻。對于燃燒器采用的是四角切圓布置，煤粉氣流由于受到氣流剛度、補氣條件和鄰角氣流的撞擊等影響而引起火焰貼墻時，必然結焦。由于改燒煙煤，燃燒器的高寬比被加大，這對射流的彎曲變形是不利的，燃燒器的高寬比愈大，射流形狀就愈寬而薄，其剛性就愈差，因而，射流就容易變形，火焰就容易貼墻，所以運行中要注意各燃燒器的射流情況，注意調整配風，提高射流剛度，防止火焰貼墻。（3）過量空氣系數(shù)。當爐內區(qū)域過量空氣系數(shù)過小且煤粉與空氣混合不均時，可能產生還原性氣氛，灰分中的Fe2O3被還原成FeO，F(xiàn)eO與SiO2等形成共晶體，其熔點溫度會降很低，有時會降150～200℃，因而結焦趨勢也會增加。（4）煤粉細度。根據(jù)經驗公式：R90=4+0.5Vdaf。該電廠現(xiàn)燃煤空干基揮發(fā)分約為27%～30%左右，換算成干燥無灰基約為36.9%，所以R90=22%，實際運行中當煤粉細度過粗時，容易引起火焰延長，導致爐膛出口處受熱面結焦，所以運行中要注意煤粉細度。（5）合理配煤，能有效地減輕結焦問題。當然用灰熔點低的神華煤時，建議內蒙煤與神華煤比例為2∶1。

6 結語

拉長燃燒器的層間距能滿足爐膛熱負荷安全性的要求，在燃用低灰熔點煤種時注意控制爐膛出口溫度，增加吹灰設施控制爐膛溫度水平及出口溫度，運行當中注意調整配風等就能有效地控制結焦，提高鍋爐效率，控制飛灰含碳量。

［1］范從振.鍋爐原理.水利水電出版社，1996

［2］魏鐵錚，王軍.電廠鍋爐運行.天津科學技術出版社，2000