劉俊源，李錦濤，昝　璐

（大唐呼圖壁能源開發(fā)有限公司呼圖壁熱電廠，新疆呼圖壁831200）

DG1060/17.5－Ⅱ13型四角切圓煤粉爐結(jié)焦問題的分析及解決

劉俊源，李錦濤，昝璐

（大唐呼圖壁能源開發(fā)有限公司呼圖壁熱電廠，新疆呼圖壁831200）

大唐呼圖壁電廠1號(hào)鍋爐燃用準(zhǔn)東高鈉煤，自投運(yùn)1年后出現(xiàn)了容易掉大焦塊的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)卡澀干渣機(jī)，廢渣無法排出，嚴(yán)重影響了機(jī)組運(yùn)行的安全性。同時(shí)1號(hào)鍋爐煙溫偏差達(dá)到了100℃，煙溫分布不均不利于鍋爐運(yùn)行的安全性，通過優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)，爐膛不再結(jié)大焦，煙溫偏差減小至30℃，1號(hào)鍋爐運(yùn)行工況得到了明顯改善。

結(jié)焦；動(dòng)力場(chǎng)；一次風(fēng)；二次風(fēng)

0　引言

大唐呼圖壁電廠使用兩臺(tái)DG1060/17.5－Ⅱ13型四角切圓煤粉爐，鍋爐水冷壁每角的燃燒器共有14層噴口，其中一次風(fēng)噴口5層，二次風(fēng)噴口7層、用于降低NOx生成量的遠(yuǎn)離型燃盡風(fēng)噴口2層。一次風(fēng)噴口四周有周界風(fēng)，每角燃燒器分上下兩組。下組燃燒器有7層噴口（二一二一二一二），上組燃燒器有5層噴口（二一二一二），燃燒器為百葉窗式水平濃淡燃燒器。鍋爐制粉系統(tǒng)為中速磨正壓直吹式冷一次風(fēng)機(jī)制粉系統(tǒng)，每臺(tái)鍋爐配置5臺(tái)，4運(yùn)1備，磨煤機(jī)采用旋轉(zhuǎn)分離器，能夠適時(shí)調(diào)節(jié)煤粉細(xì)度。

電廠燃用準(zhǔn)東高鈉煤，易出現(xiàn)結(jié)大焦、積灰等問題，嚴(yán)重影響機(jī)組運(yùn)行的安全性，四角切圓煤粉鍋爐產(chǎn)生結(jié)焦的原因較多，煤質(zhì)易結(jié)焦是鍋爐產(chǎn)生結(jié)焦的最主要的原因[1-2]，也是通過燃燒手段無法徹底解決的原因，同時(shí)爐膛及燃燒器的設(shè)計(jì)也會(huì)影響鍋爐的燃燒性能和結(jié)焦性能[3-4]。本次燃燒調(diào)整試驗(yàn)對(duì)結(jié)焦特性及現(xiàn)象總結(jié)分析，通過對(duì)爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)、一、二次風(fēng)配比、煤粉細(xì)度、燃燒器噴角等進(jìn)行調(diào)整[5-7]，爐膛不再結(jié)大焦，煙溫偏差減小至30℃，1號(hào)鍋爐運(yùn)行工況得到了明顯改善，保障了電廠機(jī)組運(yùn)行的安全性。

2　鍋爐結(jié)焦的特點(diǎn)及原因分析

2.1燃煤情況

煤質(zhì)易結(jié)焦是鍋爐產(chǎn)生結(jié)焦的最主要的原因，電廠長期燃用準(zhǔn)東高鈉煤，設(shè)計(jì)煤種、目前燃用煤種煤質(zhì)分析如圖1、圖2所示。

通過比對(duì)，目前燃用煤種與設(shè)計(jì)值有一定偏差，爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)、一、二次風(fēng)配比、煤粉細(xì)度、燃燒器噴角等皆需進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整[8]。

2.2結(jié)焦特點(diǎn)及現(xiàn)象

1號(hào)機(jī)組自投產(chǎn)后，鍋爐先后出現(xiàn)不同程度的結(jié)焦情況，焦塊形態(tài)為固體，較為堅(jiān)硬，大塊下落時(shí)擠渣機(jī)無法正常工作，嚴(yán)重時(shí)需人工連續(xù)清焦十幾小時(shí)方能保證機(jī)組運(yùn)行，在機(jī)組負(fù)荷較低以及煤質(zhì)條件改善的情況下，每運(yùn)行約50h，受熱面上仍有較大的焦塊脫落，給機(jī)組安全運(yùn)行帶來威脅。

從撈渣機(jī)觀察，1號(hào)鍋爐排渣出現(xiàn)10-20cm的焦塊，且伴有黑色玻璃條狀小焦塊，2號(hào)鍋爐排渣形態(tài)為酥松的沫狀渣為主。從看火孔觀察，兩臺(tái)鍋爐三號(hào)角均出現(xiàn)了噴口部位掛焦的現(xiàn)象，但1號(hào)鍋爐更嚴(yán)重，焦塊可達(dá)50-100cm，且質(zhì)地堅(jiān)硬，角部的焦塊若較大時(shí)掉下，就會(huì)造成撈渣機(jī)處搭橋的情況。經(jīng)過長時(shí)間的觀察，撈渣機(jī)掉的大焦不一定都出現(xiàn)在三號(hào)角所在的位置，有時(shí)也會(huì)在干渣機(jī)的中部和右部發(fā)現(xiàn)大焦塊掉下。鍋爐出現(xiàn)的結(jié)焦表現(xiàn)為局部結(jié)焦，是爐膛或?qū)α魇軣崦娴拇竺娣e結(jié)焦現(xiàn)象。

從煙溫監(jiān)測(cè)點(diǎn)來看，1號(hào)鍋爐屏式過熱器后煙溫甲乙兩側(cè)偏差較大時(shí)可達(dá)100℃，且在負(fù)荷調(diào)整時(shí)煙溫偏差容易增大，2號(hào)鍋爐煙溫可以控制在30℃以內(nèi)。

1號(hào)鍋爐出現(xiàn)煙溫偏差大且容易掉大焦的情況后，采用了SOFA偏置和二次風(fēng)偏置的方法進(jìn)行了調(diào)整，但掉焦的現(xiàn)象仍然存在，煙溫在平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)可以控制在50℃以內(nèi)，但負(fù)荷波動(dòng)較大時(shí)煙溫偏差達(dá)到了150℃，因此未長期采用偏置運(yùn)行的手段，1號(hào)鍋爐盡量避免過度缺氧燃燒緩解結(jié)焦。

2.3結(jié)焦原因分析

鍋爐入爐煤為50%的準(zhǔn)東高鈉煤配合50%準(zhǔn)南煤，具有一定的結(jié)焦性，但根據(jù)新疆地區(qū)燃用準(zhǔn)東煤的長期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，50%的摻燒比例較為安全，對(duì)鍋爐的結(jié)焦可控，且兩臺(tái)鍋爐僅1臺(tái)出現(xiàn)了局部結(jié)焦的情況。經(jīng)過兩臺(tái)鍋爐的運(yùn)行情況對(duì)比，入爐煤的因素不是結(jié)焦的主要和直接原因，但由于摻燒了50%的準(zhǔn)東煤，因此對(duì)燃燒參數(shù)的要求較高，容錯(cuò)度較低。

鍋爐運(yùn)行參數(shù)方面的原因：鍋爐采用旋轉(zhuǎn)分離器，確認(rèn)了分離器的運(yùn)行狀態(tài)正常。運(yùn)行中對(duì)煤粉細(xì)度進(jìn)行了調(diào)整，但未解決鍋爐的結(jié)焦問題，說明煤粉細(xì)度的影響不是主要原因；鍋爐SCR入口NOx控制在300mg/Nm3左右，爐膛出口氧量控制在3%-3.5%，未刻意去降低NOx排放，爐膛內(nèi)部正常；運(yùn)二次風(fēng)小風(fēng)門采用層操，開度在30%左右，二次風(fēng)風(fēng)箱壓力控制在0.6-0.8kPa，一次風(fēng)控制出口風(fēng)溫75℃，一次風(fēng)風(fēng)速在線儀表顯示20-24m/s，二次風(fēng)風(fēng)速無法在運(yùn)行中測(cè)試，因此爐內(nèi)動(dòng)力場(chǎng)的影響未知，但從鍋爐可視部分的結(jié)焦情況來看，3號(hào)角結(jié)焦嚴(yán)重，說明3號(hào)角局部熱負(fù)荷較高，可能是爐內(nèi)動(dòng)力場(chǎng)組織不當(dāng)和3號(hào)角煤粉較濃所致。同時(shí)1號(hào)爐煙溫偏差大也將主要問題指向爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)的原因。

3　鍋爐結(jié)焦問題的解決

為了解決1號(hào)鍋爐結(jié)焦，對(duì)1號(hào)鍋爐的燃燒器和制粉系統(tǒng)進(jìn)行了全面的檢查，進(jìn)行了冷態(tài)空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)和熱態(tài)一、二次調(diào)整試驗(yàn)，最終解決了鍋爐的結(jié)焦問題，1號(hào)鍋爐的結(jié)焦情況消除，運(yùn)行狀態(tài)好于2號(hào)鍋爐。

3.1設(shè)備的全面檢查

停爐期間對(duì)鍋爐及制粉系統(tǒng)進(jìn)行了全面的檢查。

（1）燃燒器的水平角度及上下擺角檢查。燃燒器的安裝切圓是鍋爐設(shè)備中重要的影響因素，直接影響了爐內(nèi)動(dòng)力場(chǎng)的組織，安裝切圓偏差會(huì)造成偏燒結(jié)焦；燃燒器的上下擺角由氣缸控制，鍋爐運(yùn)行后可能出現(xiàn)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的拉桿脫落，四角實(shí)際開度與顯示開度不一致等情況，若出現(xiàn)四角不一致的情況就無法形成良好的四角氣流配合，造成氣流偏斜。安裝切圓的檢查工作采用了激光法對(duì)鍋爐切圓進(jìn)行了復(fù)測(cè)，未發(fā)現(xiàn)安裝超誤差的問題；燃燒器上下擺角的檢查中發(fā)現(xiàn)了C層4號(hào)角搭頭，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)連桿斷裂的情況，由于長期搭頭C層4號(hào)角燃燒器上部鋼板已被嚴(yán)重磨損穿孔。4號(hào)角上組燃燒器上下擺動(dòng)機(jī)構(gòu)損壞，無法正常擺動(dòng)，且發(fā)現(xiàn)在同樣開度下四角水平位置略有差異。從燃燒器的檢查情況來看，由于設(shè)備缺陷和上下擺角的偏差會(huì)造成爐內(nèi)氣流組織不當(dāng)，造成局部高溫結(jié)焦的現(xiàn)象。

（2）在二次風(fēng)小風(fēng)的檢查中發(fā)現(xiàn)了1號(hào)角下層SOFA風(fēng)擋板門DCS指令與實(shí)際風(fēng)門開度相反，上層SOFA風(fēng)擋板門DCS指令全關(guān)后，擋板門實(shí)際無法全關(guān)到位；2號(hào)角下層燃盡風(fēng)擋板門DCS指令與實(shí)際風(fēng)門開度相反，上層燃盡風(fēng)擋板門DCS指令全關(guān)后，擋板門實(shí)際無法全關(guān)到位。主燃燒器區(qū)域的二次風(fēng)小風(fēng)門未發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷。SOFA的風(fēng)在實(shí)際運(yùn)行中不影響煤粉燃燒初期，但對(duì)煙氣的偏差有直接的影響，二次風(fēng)發(fā)現(xiàn)的缺陷也將結(jié)焦原因指向至爐內(nèi)動(dòng)力場(chǎng)不當(dāng)。

（3）對(duì)制粉系統(tǒng)的檢查未發(fā)現(xiàn)缺陷，磨煤機(jī)分離器轉(zhuǎn)向正確，磨損程度不大，煤粉管上的可調(diào)縮孔未發(fā)現(xiàn)磨損。對(duì)一次風(fēng)百葉窗式濃淡分離器的檢查未發(fā)現(xiàn)磨損和裝反的現(xiàn)象。

3.2冷態(tài)空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)

冷態(tài)空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)是鍋爐良好的燃燒的基礎(chǔ)工作，本次試驗(yàn)為了準(zhǔn)確測(cè)試風(fēng)速，采用了L型皮托管在爐內(nèi)燃燒器噴口處網(wǎng)格化多點(diǎn)，多次平均測(cè)試了一二次風(fēng)噴口的風(fēng)速。

3.2.1試驗(yàn)基礎(chǔ)參數(shù)的確定

根據(jù)冷熱態(tài)風(fēng)速數(shù)據(jù)動(dòng)量比相同的原理，計(jì)算了冷態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，熱態(tài)與冷態(tài)一二次風(fēng)參數(shù)見表1。依據(jù)冷?；碛?jì)算的風(fēng)速，進(jìn)行了冷態(tài)的一次風(fēng)調(diào)平，二次風(fēng)特性及調(diào)平試驗(yàn)。

表1　空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)熱態(tài)與冷態(tài)一二次風(fēng)參數(shù)

3.2.2二次風(fēng)小風(fēng)門特性及調(diào)平試驗(yàn)

預(yù)置所有二次小風(fēng)門開度為30%，維持二次風(fēng)風(fēng)箱風(fēng)壓0.6kPa左右，爐膛負(fù)壓0～－50Pa。在二次小風(fēng)門開度分別為0%、25%、50%、75%、100%下，逐個(gè)進(jìn)行二次小風(fēng)門特性試驗(yàn)，進(jìn)行避免風(fēng)箱壓力的變化，保證風(fēng)門特性的可對(duì)比性。其中BC層二次風(fēng)小風(fēng)門的特性曲線如圖3所示。從BC層二次風(fēng)特性曲線中發(fā)現(xiàn)當(dāng)采用層操在50%開度時(shí)，四角中最高風(fēng)速為22m/s，最低風(fēng)速為14m/s，偏差達(dá)40%。鍋爐雖然采用了大風(fēng)箱結(jié)構(gòu)盡量去平衡四角通風(fēng)，但由于風(fēng)門本體和執(zhí)行器等原因DCS同樣開度下存在較大的風(fēng)速偏差。鍋爐運(yùn)行時(shí)習(xí)慣采用層操進(jìn)行調(diào)整，各層風(fēng)門的特性偏差組合起來造成了不良的爐內(nèi)燃燒動(dòng)力場(chǎng)，形成了局部結(jié)焦。

3.2.3冷態(tài)爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)

在一、二風(fēng)調(diào)平的基礎(chǔ)上，在爐膛內(nèi)對(duì)四角一、二次風(fēng)噴嘴進(jìn)行了檢查，在所有噴嘴保持水平時(shí)進(jìn)行，用風(fēng)速儀對(duì)爐膛進(jìn)行了空氣動(dòng)力場(chǎng)測(cè)試。爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)測(cè)試分為上下組燃燒器分別測(cè)試，進(jìn)行了全投一、二次風(fēng)的動(dòng)力場(chǎng)測(cè)試和單投一次風(fēng)的動(dòng)力場(chǎng)測(cè)試，風(fēng)速按照計(jì)算的冷態(tài)風(fēng)速進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)過測(cè)試?yán)鋺B(tài)切圓直徑為7m，大小為爐膛尺寸的1/2，切圓大小正常，切圓位置居中。沿爐膛四周測(cè)試貼壁風(fēng)風(fēng)速為2m/s左右，風(fēng)速正常。通過冷態(tài)爐內(nèi)動(dòng)力場(chǎng)測(cè)試，再次驗(yàn)證了鍋爐燃燒器角度安裝正常。

3.3鍋爐的熱態(tài)調(diào)整

鍋爐啟動(dòng)后運(yùn)行人員按照運(yùn)行習(xí)慣進(jìn)行燃燒調(diào)整，經(jīng)過冷態(tài)試驗(yàn)，啟動(dòng)時(shí)等離子點(diǎn)火出現(xiàn)了好轉(zhuǎn)，說明一次風(fēng)風(fēng)速均勻性提高。在鍋爐看火孔可視區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)3號(hào)角噴口處水冷壁有焦塊，噴口長有“胡須”，兩側(cè)煙溫偏差可達(dá)100℃。說明爐內(nèi)動(dòng)力場(chǎng)情況仍不理想，對(duì)一次風(fēng)、周界風(fēng)、二次風(fēng)逐項(xiàng)進(jìn)行了調(diào)整。

運(yùn)行后在帶粉的狀態(tài)下進(jìn)行了一次風(fēng)速的熱態(tài)調(diào)整，由于帶粉后，風(fēng)管的沿程阻力和局部阻力的數(shù)值發(fā)生了變化，因此風(fēng)速有所變化，需要進(jìn)一步進(jìn)行調(diào)整。由于熱態(tài)時(shí)無法在噴口處進(jìn)行風(fēng)速測(cè)試，因此在粉管上選擇合適的位置進(jìn)行測(cè)試?，F(xiàn)場(chǎng)選取了直段長的粉管安裝測(cè)點(diǎn)，每個(gè)斷面呈90°安裝了兩個(gè)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)分布了6個(gè)測(cè)點(diǎn)。測(cè)點(diǎn)位置和測(cè)點(diǎn)數(shù)量保證了測(cè)試的準(zhǔn)確性。熱態(tài)調(diào)整的數(shù)據(jù)見表2。完成一次風(fēng)熱態(tài)調(diào)整后，結(jié)焦情況變化不明顯。

運(yùn)行時(shí)所有的周界風(fēng)的開度為30%，經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)3號(hào)角C層和D層一次風(fēng)氣流較為發(fā)散，缺乏剛性，為了解決3號(hào)角結(jié)焦的問題，提高3號(hào)角的一次風(fēng)剛性開大3號(hào)角周界風(fēng)開度至100%，調(diào)整周界風(fēng)后3號(hào)角一次風(fēng)氣流剛性有所提高，結(jié)焦焦塊變小，但仍未解決3號(hào)角的結(jié)焦問題。

未調(diào)整前運(yùn)行人員二次風(fēng)的運(yùn)行方式采用層操，同層二次風(fēng)開度相同，各層根據(jù)不同需要在30%-50%之間，二次風(fēng)風(fēng)箱壓力0.6-0.8kPa。通過冷態(tài)二次風(fēng)特性曲線發(fā)現(xiàn)1號(hào)鍋爐的二次風(fēng)風(fēng)門特性并不理想，此現(xiàn)象在30MW級(jí)別的火電鍋爐廠并不常見，根據(jù)冷態(tài)的二次風(fēng)曲線對(duì)各層二次風(fēng)進(jìn)行了調(diào)整，選取冷態(tài)風(fēng)速18m/s左右的風(fēng)速的橫坐標(biāo)，等速線與各角特性曲線交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)為等速開度，逐個(gè)對(duì)二次風(fēng)小風(fēng)門進(jìn)行了調(diào)整。調(diào)整后觀察火焰，發(fā)現(xiàn)3號(hào)角一次風(fēng)剛性明顯增強(qiáng)，經(jīng)過一天的運(yùn)行3號(hào)角的焦塊消失，煙溫偏差在30℃以內(nèi)，爐渣呈松散狀。二次風(fēng)的調(diào)整起到良好的效果，原因?yàn)槎物L(fēng)占比大，動(dòng)量大，四角切圓燃燒二次風(fēng)的均勻性十分重要，二次風(fēng)風(fēng)速比一次風(fēng)風(fēng)速高，會(huì)卷吸一次風(fēng)，因此二次風(fēng)不均勻也會(huì)造成卷吸不均勻，使一次風(fēng)呈發(fā)散狀。

表2　一次風(fēng)熱態(tài)調(diào)平試驗(yàn)結(jié)果

4　結(jié)語

（1）通過冷態(tài)試驗(yàn)及熱態(tài)調(diào)整1號(hào)鍋爐結(jié)焦的問題得到了徹底解決，煙溫偏差合理可控。

（2）通過檢修工作，發(fā)現(xiàn)了燃燒器擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的和二次小風(fēng)門的設(shè)備缺陷，完成消缺，保證了調(diào)整工作的可靠性。

（3）周界風(fēng)主要起到保護(hù)噴口的作用，對(duì)爐內(nèi)動(dòng)力場(chǎng)的影響作用不明顯。

（4）二次風(fēng)特性曲線對(duì)鍋爐運(yùn)行具有良好的參照意義，應(yīng)根據(jù)冷態(tài)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行二次風(fēng)的調(diào)整，簡(jiǎn)單的采用層操不能夠很好的控制二次風(fēng)。

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Coking Problem Analysis for the Four Tangential Pulverized Coal Furnace of DG1060/17.5－Ⅱ13

LIU Jun-yuan，LI Jin-tao，JIU Lu
（Datang Hutubi Power Plant，Hutubi831200，China）

Datang Hutubipower plantNo.1 boiler burning use ZhunDong high-sodium coal,since 1 years later apperaed the phenomenonto ofdropping large cokeblock,slagmachine,cannotpull off thewaste detoxify,seriously affected the safety of theunitoperation.No.1 boilersmoke temperature deviation atthesame time reached 100℃,thesmoke temperature distribution isnotconducive to the safety ofboileroperation,Through theoptimization adjustment test,large coke furnace no longer,thesmoke temperaturedeviation reduced to30℃,hasdramatically improved operation condition ofboilerNo.1.

coking；dynamic field；primary air；secondary air

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.05.010

TK227.2

B

2095-3429（2016）05-0040-04

劉俊源，男，高級(jí)技師，從事設(shè)備管理工作。

2016-07-01

2016-08-29