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        切圓燃燒鍋爐運(yùn)行調(diào)整對水冷壁貼壁氣氛的影響

        2019-12-09 09:00:02茅建波張曉龍陳小波鄭建平趙寅豐
        浙江電力 2019年11期
        關(guān)鍵詞:還原性貼壁水冷壁

        茅建波,張曉龍,陳小波,鄭建平,趙寅豐

        (1.國網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院,杭州 310014;2.杭州意能電力技術(shù)有限公司,杭州 310012)

        0 引言

        我國大型電站燃煤鍋爐的水冷壁普遍存在不同程度的高溫腐蝕情況,這主要與采用空氣分級(jí)燃燒技術(shù)有關(guān),該技術(shù)通過減少供給煤粉燃燒初期所需的空氣量,造成“貧氧富燃料”的燃燒氛圍,達(dá)到抑制NOX生成的目的??諝夥旨?jí)燃燒方式不可避免地會(huì)在燃燒器區(qū)域出現(xiàn)強(qiáng)烈的還原性氣氛,從而引發(fā)水冷壁管產(chǎn)生高溫腐蝕[1],威脅鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。水冷壁高溫腐蝕是典型的硫化物型高溫腐蝕,產(chǎn)生的根本原因是水冷壁壁面附近存在強(qiáng)還原性氣氛并伴有腐蝕性氣體H2S 的存在,其腐蝕速度與H2S 質(zhì)量濃度成正比,而O2的存在可以有效抑制H2S 的生成[2]。目前,防止水冷壁高溫腐蝕的措施主要有水冷壁管高溫噴涂[3]、燃燒系統(tǒng)改造[4]以及燃燒優(yōu)化調(diào)整[5]等,對水冷壁貼壁氣氛分布規(guī)律進(jìn)行研究,進(jìn)而對鍋爐進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,改善水冷壁貼壁還原性氣氛,防止水冷壁發(fā)生高溫腐蝕,不失為一個(gè)簡單、經(jīng)濟(jì)且重要的手段。呂洪坤、李永生等[6-10]采用數(shù)值模擬和現(xiàn)場試驗(yàn)的方法研究了前后墻對沖燃燒鍋爐不同運(yùn)行工況下水冷壁貼壁氣氛的分布特性,取得了一些較有意義的成果。切圓燃燒鍋爐的燃燒組織方式與對沖燃燒鍋爐完全不同,針對切圓燃燒鍋爐,秦明[11]、馮強(qiáng)[12]采用數(shù)值模擬方法分別對1 臺(tái)600 MW 墻式切圓和四角切圓燃燒鍋爐爐內(nèi)H2S 氣體的分布特性進(jìn)行了研究,得到H2S主要分布在SOFA(分離燃盡風(fēng))與主燃燒器之間的壁面區(qū)域,H2S 質(zhì)量分?jǐn)?shù)與配風(fēng)、給粉方式有關(guān)等結(jié)論。陳旭偉等[13]對1 臺(tái)1 000 MW 超超臨界雙切圓燃燒鍋爐水冷壁貼壁氣氛分布特性進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)研究,研究結(jié)果顯示調(diào)整二次風(fēng)配風(fēng)方式可以減弱水冷壁貼壁還原性氣氛,偏差調(diào)整同層燃燒器各角二次風(fēng)風(fēng)量和周界風(fēng)風(fēng)量可以改善局部水冷壁貼壁還原性氣氛。薛曉壘[14]、鄒磊[15]分別采用現(xiàn)場試驗(yàn)的方法研究了配風(fēng)方式、運(yùn)行O2體積分?jǐn)?shù)等因素對600 MW 等級(jí)超臨界四角單切圓燃燒鍋爐水冷壁貼壁還原性氣氛的影響,研究結(jié)果表明,提高運(yùn)行O2體積分?jǐn)?shù)、減小燃盡風(fēng)量、降低入爐煤中硫分含量可減弱水冷壁貼壁還原性氣氛,減少H2S 氣體的生成。

        針對運(yùn)行調(diào)整改善切圓燃燒鍋爐水冷壁貼壁還原性氣氛的研究相對較少,且基本是機(jī)組額定負(fù)荷下配風(fēng)方式等影響因素的研究,未見燃燒器擺角等對水冷壁貼壁氣氛影響的研究。當(dāng)前煤電機(jī)組調(diào)峰運(yùn)行已是常態(tài),機(jī)組經(jīng)常性處于中、低負(fù)荷運(yùn)行,基于此,對1 臺(tái)350 MW 超臨界四角切圓燃燒鍋爐進(jìn)行了不同機(jī)組負(fù)荷、燃燒器擺角開度等運(yùn)行方式對水冷壁貼壁氣氛影響的試驗(yàn)研究,研究結(jié)果可為同類型鍋爐提供參考。

        1 設(shè)備概況

        某發(fā)電廠350 MW 機(jī)組鍋爐為超臨界參數(shù)、一次中間再熱、變壓運(yùn)行直流爐,采用平衡通風(fēng)、單爐膛、四角切圓燃燒、固態(tài)排渣、露天布置、全鋼構(gòu)架懸吊、∏型結(jié)構(gòu)。爐膛寬度為14 904 mm,深度為13 446 mm,爐頂管中心標(biāo)高為61 400 mm。制粉系統(tǒng)采用中速磨煤機(jī)正壓直吹冷一次風(fēng)機(jī)制粉系統(tǒng),配5 臺(tái)ZGM95K-II 型中速磨煤機(jī),每臺(tái)磨煤機(jī)出口引出4 根煤粉管道連接到爐膛四角同一層的煤粉噴嘴。

        燃燒系統(tǒng)采用低NOX同軸燃燒系統(tǒng),設(shè)有5層煤粉噴嘴,在煤粉噴嘴四周布置有燃料風(fēng)(周界風(fēng))。每相鄰2 層煤粉噴嘴之間布置有1 層預(yù)置水平偏角的CFS(輔助風(fēng)噴嘴),在主燃燒區(qū)域上部設(shè)有2 層CCOFA(緊湊燃盡風(fēng))噴嘴,下部設(shè)有1 層二次風(fēng)噴嘴,在距離主燃燒器區(qū)域上部6 m 布置有4 層可水平擺動(dòng)的SOFA 噴嘴。每角共有17 層風(fēng)室與噴嘴一一對應(yīng),從下往上依次編號(hào)為AA,A,AB,B,BC,C,CD,D,DE,E,EE,CCOFA1,CCOFA2,SOFA1,SOFA2,SOFA3 及SOFA4,均設(shè)置風(fēng)門擋板調(diào)節(jié)進(jìn)入每個(gè)噴嘴的二次風(fēng)量,A,B,C,D,E 層為周界風(fēng),AA,AB,BC,CD,DE,EE 層為輔助風(fēng),燃燒器布置如圖1 所示。主燃燒器和SOFA 噴嘴由電動(dòng)執(zhí)行器帶動(dòng)可作±30°的上下擺動(dòng)。

        2 試驗(yàn)方法

        2.1 測點(diǎn)布置

        水冷壁貼壁煙氣取樣測點(diǎn)布置在爐膛前、后墻,共7 層,前、后墻對稱布置,最下層記為第1層,依次向上,最上層為第7 層,沿爐膛寬度方向從左側(cè)至右側(cè),測點(diǎn)依次標(biāo)記為1,2,3,測點(diǎn)布置如圖1 所示。測點(diǎn)是在水冷壁鰭片上開孔,采用外徑為10 mm 不銹鋼管滿焊引至保溫層外。

        2.2 測試方法

        測量水冷壁貼壁氣氛時(shí),用取樣泵將水冷壁貼壁煙氣從取樣管中抽出,經(jīng)煙氣預(yù)處理器進(jìn)行除塵、除濕和冷卻等預(yù)處理后送入Testo350 煙氣分析儀,測試煙氣中O2,CO 和H2S 的體積分?jǐn)?shù)。測試時(shí)用煙氣分析儀自帶的稀釋功能對CO 的濃度稀釋20 倍,以防止CO 濃度過高超出分析儀器的量程。測試期間鍋爐維持穩(wěn)定運(yùn)行,鍋爐設(shè)計(jì)煤種和試驗(yàn)煤種的煤質(zhì)分析參數(shù)如表1 所示。

        表1 設(shè)計(jì)煤種和試驗(yàn)煤種的煤質(zhì)參數(shù)

        3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

        3.1 水冷壁貼壁氣氛分布

        習(xí)慣運(yùn)行方式下鍋爐水冷壁貼壁氣氛分布情況如表2—4 所示,表2 工況機(jī)組負(fù)荷為320 MW,ABCD 磨煤機(jī)組合;表3 為280 MW,BCDE 磨煤機(jī)組合;表4 機(jī)組負(fù)荷為250 MW,BCDE 磨煤機(jī)組合。

        表2 320 MW 負(fù)荷時(shí)水冷壁貼壁氣氛分布

        從表2 可以看出,主燃燒器區(qū)域(對應(yīng)第1—4 層測點(diǎn))水冷壁貼壁煙氣中O2體積分?jǐn)?shù)較高,CO體積分?jǐn)?shù)大部分在0.5%以內(nèi),還原性氣氛較弱,H2S 氣體體積分?jǐn)?shù)基本在70×10-6以內(nèi),僅第2、第3 層靠近前墻測孔1(1 號(hào)角)位置2 個(gè)測點(diǎn)的H2S 體積分?jǐn)?shù)略高,約為107×10-6。從還原區(qū)至燃盡區(qū),對應(yīng)第5—7 層測點(diǎn),水冷壁貼壁煙氣中O2體積分?jǐn)?shù)比主燃燒器區(qū)顯著降低,有多個(gè)測點(diǎn)幾乎檢測不到O2,CO 體積分?jǐn)?shù)大幅升高,基本在1.1%~2.2%,最高為4.62%,H2S 體積分?jǐn)?shù)基本在80×10-6~130×10-6,比主燃燒器區(qū)域明顯升高。

        由表3 可以看出,機(jī)組負(fù)荷為280 MW 時(shí),主燃燒器區(qū)域水冷壁貼壁煙氣中O2體積分?jǐn)?shù)比320 MW 時(shí)升高,CO 體積分?jǐn)?shù)更低,大部分在0.1%以內(nèi),H2S 體積分?jǐn)?shù)基本在55×10-6以內(nèi),最高點(diǎn)仍位于第2、第3 層前墻靠近1 號(hào)角位置,約為83×10-6。還原區(qū)和燃盡區(qū)貼壁O2體積分?jǐn)?shù)大部分小于0.5%,CO 體積分?jǐn)?shù)基本在2%~6%,最高為6.8%,還原性氣氛強(qiáng)烈,H2S 體積分?jǐn)?shù)基本在100×10-6~200×10-6,最高達(dá)265.8×10-6。

        表3 280 MW 負(fù)荷時(shí)水冷壁貼壁氣氛分布

        表4 250 MW 負(fù)荷時(shí)水冷壁貼壁氣氛分布

        從表4 結(jié)果看,機(jī)組負(fù)荷為250 MW 時(shí),主燃燒器區(qū)域水冷壁貼壁煙氣中O2體積分?jǐn)?shù)高,整體平均為10%左右,CO 體積分?jǐn)?shù)大部分在0.01%~0.03%,H2S 氣體體積分?jǐn)?shù)基本在45×10-6以內(nèi)。還原區(qū)和燃盡區(qū)水冷壁貼壁煙氣中O2體積分?jǐn)?shù)有所升高,基本不存在檢測不到O2的測點(diǎn),但與主燃燒器區(qū)相比仍較低,H2S 體積分?jǐn)?shù)基本在70×10-6~105×10-6。

        由水冷壁貼壁氣氛分布特性可知,鍋爐燃燒系統(tǒng)預(yù)置水平偏角輔助風(fēng)的設(shè)計(jì)效果比較明顯,不同機(jī)組負(fù)荷和磨煤機(jī)組合方式下主燃燒器區(qū)水冷壁貼壁還原性氣氛較弱,H2S 氣體體積分?jǐn)?shù)基本在80×10-6以內(nèi)。貼壁還原性氣氛存在向上累積的效應(yīng)[8],從還原區(qū)至燃盡區(qū),貼壁O2體積分?jǐn)?shù)較低,還原性氣氛強(qiáng)烈,以SOFA1 和SOFA2噴嘴(第6 層)標(biāo)高區(qū)域尤為明顯,與此相對應(yīng),貼壁H2S 體積分?jǐn)?shù)普遍較主燃燒器區(qū)域升高,大部分在70×10-6~150×10-6,最高達(dá)265.8×10-6。主燃燒器區(qū)域水冷壁發(fā)生高溫腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)較小,而還原區(qū)和燃盡區(qū)相對發(fā)生高溫腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)較大,實(shí)際情況也正是如此,2018 年A 級(jí)檢修檢查發(fā)現(xiàn)從CCOFA1 噴嘴至SOFA4 噴嘴區(qū)域水冷壁存在局部高溫腐蝕情況。根據(jù)鍋爐水冷壁貼壁氣氛分布的特點(diǎn),將重點(diǎn)研究鍋爐運(yùn)行參數(shù)調(diào)整對還原區(qū)和燃盡區(qū)水冷壁貼壁氣氛的影響。

        3.2 機(jī)組負(fù)荷的影響

        BCDE 和ABCD 這2 種磨煤機(jī)組合方式下不同機(jī)組負(fù)荷時(shí)水冷壁貼壁氣氛如圖2 所示,圖中橫坐標(biāo)字母“F”表示前墻,“R”表示后墻,測點(diǎn)編號(hào)如“F7-2”表示測點(diǎn)位于第7 層前墻第2 個(gè)測點(diǎn),其余類似。BCDE 磨煤機(jī)組合方式分別進(jìn)行了280 MW 和250 MW 負(fù)荷的試驗(yàn),試驗(yàn)時(shí)CCOFA1和CCOFA2 風(fēng)門開度保持15%,SOFA1,SOFA2和SOFA3 開度均為45%,SOFA4 開度為20%,燃燒器擺角(主燃燒器擺角和SOFA 噴嘴擺角)開度45%,配風(fēng)方式維持不變;ABCD 磨煤機(jī)組合方式進(jìn)行了340 MW 及320 MW 負(fù)荷的試驗(yàn),試驗(yàn)時(shí)CCOFA1 和CCOFA2 風(fēng)門開度保持15%,SOFA1,SOFA2 和SOFA3 開度均為65%,SOFA4開度為33%,燃燒器擺角開度50%,配風(fēng)方式同樣保持不變。

        由圖2 可以看出,總體上,隨著機(jī)組負(fù)荷的降低,水冷壁貼壁氣氛O2體積分?jǐn)?shù)升高,還原性氣氛減弱,H2S 氣體體積分?jǐn)?shù)下降。以BCDE磨煤機(jī)組合方式為例,280 MW 負(fù)荷時(shí),第5,6,7 層各層測點(diǎn)O2體積分?jǐn)?shù)平均分別為1.41%,0.44%和1.54%;250 MW 時(shí)分別為1.47%,0.94%和2.05%;280 MW 負(fù)荷時(shí),第5,6,7 層3 層所有測點(diǎn)的平均O2體積分?jǐn)?shù)為1.13%;250 MW 時(shí)為1.49%;水冷壁貼壁O2體積分?jǐn)?shù)升高,平均CO 體積分?jǐn)?shù)由2.16%降至1.74%,平均H2S 體積分?jǐn)?shù)由102×10-6減小至74×10-6。

        圖2 機(jī)組負(fù)荷對水冷壁貼壁氣氛的影響

        機(jī)組負(fù)荷降低,入爐總?cè)剂狭繙p少,但是供給燃燒的空氣量不隨燃料量成比例減少,如上述機(jī)組負(fù)荷由280 MW 降至250 MW,風(fēng)煤比由9.02 升至9.20,爐膛出口空氣過量系數(shù)由1.17 增大至1.20,即隨著機(jī)組負(fù)荷的降低,單位燃料量所對應(yīng)的空氣量增大,爐膛整體O2氣氛增強(qiáng),水冷壁貼壁還原性氣氛減弱,同時(shí),因總?cè)剂狭繙p少,進(jìn)入爐內(nèi)的硫元素的絕對量也變少,H2S體積分?jǐn)?shù)減小。

        3.3 燃燒器擺角的影響

        燃燒器擺角是調(diào)節(jié)再熱汽溫的重要手段,調(diào)整燃燒器擺角會(huì)對爐內(nèi)空氣動(dòng)力場產(chǎn)生一定影響,進(jìn)行燃燒器擺角開度分別為55%,45%和25%的試驗(yàn),試驗(yàn)時(shí)機(jī)組負(fù)荷為280 MW,BCDE磨煤機(jī)組合方式,保持運(yùn)行O2體積分?jǐn)?shù)為3.0%,AA 層風(fēng)門開度為60%,AB 層為10%,BC,CD,DE 和EF 層均為30%,CCOFA1 和CCOFA2 風(fēng)門開度為15%,SOFA1,SOFA2 和SOFA3 風(fēng)門開度均為45%,SOFA4 風(fēng)門開度為20%,周界風(fēng)風(fēng)門開度為37%(A 層為20%),風(fēng)箱與爐膛差壓為0.4 kPa,試驗(yàn)結(jié)果如圖3 所示。

        圖3 燃燒器擺角對水冷壁貼壁氣氛的影響

        從試驗(yàn)結(jié)果看,燃燒器擺角下擺,水冷壁貼壁還原性氣氛減弱,H2S 體積分?jǐn)?shù)減小。燃燒器擺角開度為55%時(shí),第5,6,7 層所有測點(diǎn)的平均O2體積分?jǐn)?shù)為0.5%,隨著燃燒器擺角逐步下擺,各測點(diǎn)整體O2體積分?jǐn)?shù)逐步升高,燃燒器擺角下擺至25%時(shí),平均O2體積分?jǐn)?shù)升高至1.71%。隨著O2體積分?jǐn)?shù)的升高,平均CO 體積分?jǐn)?shù)由3.38%降至1.67%,平均H2S 體積分?jǐn)?shù)由134×10-6降為79×10-6,下降了41%,可見,燃燒器擺角對水冷壁貼壁氣氛影響較大。

        如前所述,鍋爐燃燒系統(tǒng)采用的是低NOX同軸燃燒系統(tǒng),其最大特點(diǎn)在于預(yù)置水平偏置角度的輔助風(fēng)設(shè)計(jì),該設(shè)計(jì)將輔助風(fēng)噴嘴相對于一次風(fēng)和周界風(fēng)噴嘴向外偏置一定角度,在組織燃燒時(shí),大量空氣包裹在煤粉顆粒外側(cè),形成“風(fēng)包粉”的燃燒方式,可以在很大程度上改善水冷壁貼壁還原性氣氛。根據(jù)相關(guān)研究,燃燒器擺角會(huì)影響實(shí)際切圓直徑的大小,燃燒器擺角下擺,切圓直徑變大[16],這也意味著當(dāng)燃燒器擺角下擺時(shí),包裹煤粉顆粒的旋轉(zhuǎn)氣流更靠近水冷壁,從而起到改善水冷壁貼壁還原性氣氛的作用。但燃燒器擺角若下擺過大,可能會(huì)對鍋爐運(yùn)行產(chǎn)生一些不利影響,如風(fēng)粉氣流會(huì)沖刷冷灰斗,增大冷灰斗結(jié)焦、結(jié)渣的幾率,爐渣可燃物含量升高,以及加劇爐膛出口煙氣流速、溫度的偏差等,應(yīng)結(jié)合鍋爐實(shí)際運(yùn)行狀況合理調(diào)節(jié)燃燒器擺角。

        3.4 風(fēng)箱與爐膛差壓的影響

        風(fēng)箱與爐膛差壓是鍋爐運(yùn)行時(shí)比較重要的調(diào)節(jié)、控制參數(shù)之一,鍋爐正常運(yùn)行時(shí)需維持一定的風(fēng)箱與爐膛差壓,以保持空氣分級(jí)效果,抑制NOX的生成,同時(shí)也是為了提高二次風(fēng)量對爐膛負(fù)壓波動(dòng)的抗干擾性能,不致于因爐膛負(fù)壓變正而引起燃燒器出口二次風(fēng)量、風(fēng)速的大幅波動(dòng)甚至向燃燒器倒灌。風(fēng)箱與爐膛差壓由AA,AB,BC,CD,DE 及EE 層輔助風(fēng)門自動(dòng)調(diào)節(jié)。在機(jī)組負(fù)荷為300 MW,ABCD 磨煤機(jī)組合方式下進(jìn)行變風(fēng)箱與爐膛差壓試驗(yàn),試驗(yàn)時(shí)AA 及EE 層風(fēng)門為手動(dòng)方式,開度分別為65%和10%,其余4層輔助風(fēng)門投自動(dòng),開度一致,大小由設(shè)定的風(fēng)箱與爐膛差壓值決定,運(yùn)行O2體積分?jǐn)?shù)保持2.9%,CCOFA1 和CCOFA2 風(fēng)門開度均為15%,SOFA1,SOFA2,SOFA3 及SOFA4 風(fēng)門開度分別為57%,44%,22%及5%,周界風(fēng)風(fēng)門開度為44%(E 層為35%),燃燒器擺角開度為45%,試驗(yàn)結(jié)果如圖4 所示。

        圖4 風(fēng)箱與爐膛差壓對水冷壁貼壁氣氛的影響

        由圖4 可以看出,風(fēng)箱與爐膛差壓為0.40 kPa時(shí),第5,6,7 層各測點(diǎn)O2體積分?jǐn)?shù)相對較高,其中第7 層測點(diǎn)更為明顯,3 層測點(diǎn)的平均O2體積分?jǐn)?shù)為2.34%,風(fēng)箱與爐膛差壓提高至0.55 kPa 后,各測點(diǎn)O2體積分?jǐn)?shù)明顯減小,3 層測點(diǎn)的平均O2體積分?jǐn)?shù)減小為1.17%,由于O2體積分?jǐn)?shù)減小,CO 體積分?jǐn)?shù)增大,平均CO 體積分?jǐn)?shù)由1.28%上升至2.12%,平均H2S 體積分?jǐn)?shù)也由66×10-6升高至95×10-6??梢?,提高風(fēng)箱與爐膛差壓,水冷壁貼壁煙氣中O2體積分?jǐn)?shù)減小,還原性氣氛增強(qiáng),H2S 體積分?jǐn)?shù)增大。

        改變風(fēng)箱與爐膛差壓,其實(shí)質(zhì)是改變了主燃燒器區(qū)域與燃盡風(fēng)區(qū)域的風(fēng)量配比,在SOFA 風(fēng)門開度不變的情況下,提高風(fēng)箱與爐膛差壓,各層輔助風(fēng)門開度關(guān)小,迫使一部分主燃燒器區(qū)域的二次風(fēng)進(jìn)入燃盡風(fēng),空氣分級(jí)程度加劇,主燃燒器區(qū)域缺氧嚴(yán)重,煤粉燃燒延后。周界風(fēng)風(fēng)量也因風(fēng)箱與爐膛差壓提高而增大,同樣會(huì)使煤粉燃燒延后,圖5 為在機(jī)組負(fù)荷330 MW,ABCD磨煤機(jī)組合方式下實(shí)際測試的不同風(fēng)箱與爐膛差壓對爐膛溫度的影響,從圖5 可以看出,風(fēng)箱與爐膛差壓由0.56 kPa 提高至0.76 kPa,火焰中心上升了約5 m。另外,主燃燒器區(qū)二次風(fēng)量減少,“風(fēng)包粉”燃燒的效果減弱,水冷壁貼壁還原性氣氛增強(qiáng)且向上累積。由此,還原區(qū)和燃盡區(qū)水冷壁貼壁還原性氣氛增強(qiáng),H2S 體積分?jǐn)?shù)升高。

        風(fēng)箱與爐膛差壓對省煤器出口煙氣中NOX的質(zhì)量濃度影響較大,風(fēng)箱與爐膛差壓由0.40 kPa 提高至0.55 kPa,省煤器出口煙氣中NOX質(zhì)量濃度由160 mg/m3降至135 mg/m3,下降了15.6%。

        3.5 運(yùn)行O2體積分?jǐn)?shù)的影響

        圖5 風(fēng)箱與爐膛差壓對爐膛溫度的影響

        維持機(jī)組負(fù)荷為340 MW,ABCD 磨煤機(jī)組合方式,風(fēng)箱與爐膛差壓為0.5 kPa,AA 層風(fēng)門開度為70%,CCOFA1 和CCOFA2 風(fēng)門開度為20%,SOFA1,SOFA2,SOFA3 及SOFA4 風(fēng)門開度分別為75%,65%,60%及20%,周界風(fēng)風(fēng)門開度為50%(E 層為25%),燃燒器擺角開度為52%,運(yùn)行O2體積分?jǐn)?shù)由3.0%提高至3.6%,AB,BC,CD,DE,EE 層輔助風(fēng)門開度分別由26%,26%,26%,26%,10%自動(dòng)開大為40%,40%,40%,40%,18%,試驗(yàn)結(jié)果如圖6 所示。

        圖6 運(yùn)行O2體積分?jǐn)?shù)對水冷壁貼壁氣氛的影響

        由圖6 可以看出,總體上,隨著運(yùn)行O2體積分?jǐn)?shù)的提高,各測點(diǎn)O2體積分?jǐn)?shù)有所升高,水冷壁貼壁還原性氣氛減弱,H2S 體積分?jǐn)?shù)有所下降。運(yùn)行O2體積分?jǐn)?shù)為3.0%時(shí),第5,6,7 層各測點(diǎn)平均O2體積分?jǐn)?shù)為1.30%,運(yùn)行O2體積分?jǐn)?shù)升至3.6%時(shí),各測點(diǎn)平均O2體積分?jǐn)?shù)為1.49%,略有上升,平均CO 體積分?jǐn)?shù)由3.16%降至2.15%,平均H2S 體積分?jǐn)?shù)由115×10-6降至86×10-6。從圖6 還可以看出,2 種工況下第6 層測點(diǎn)區(qū)域的貼壁O2體積分?jǐn)?shù)基本無變化,說明在配風(fēng)方式保持不變的情況下,提高運(yùn)行O2體積分?jǐn)?shù)對改善水冷壁貼壁還原性氣氛區(qū)域的分布效果不大。

        運(yùn)行O2體積分?jǐn)?shù)由3.0%升至3.6%,省煤器出口NOX質(zhì)量濃度從145 mg/m3升至177 mg/m3,升高了22.1%,運(yùn)行O2體積分?jǐn)?shù)對省煤器出口NOX質(zhì)量濃度影響較大。鍋爐日常運(yùn)行時(shí),應(yīng)綜合考慮運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、NOX排放以及水冷壁高溫腐蝕等因素,確定最佳運(yùn)行O2體積分?jǐn)?shù)。

        4 結(jié)論

        (1)鍋爐燃燒系統(tǒng)輔助風(fēng)預(yù)置水平偏角的設(shè)計(jì)實(shí)際運(yùn)行效果較好,主燃燒器區(qū)域水冷壁貼壁還原性氣氛較弱。主燃區(qū)上方的還原區(qū)和燃盡區(qū)貼壁還原性氣氛強(qiáng)烈,H2S 氣體體積分?jǐn)?shù)較高,水冷壁易發(fā)生高溫腐蝕。

        (2)機(jī)組負(fù)荷、燃燒器擺角、風(fēng)箱與爐膛差壓及運(yùn)行O2體積分?jǐn)?shù)均對水冷壁貼壁還原性氣氛有影響,降低機(jī)組負(fù)荷、下擺燃燒器擺角、減小風(fēng)箱與爐膛差壓以及提高運(yùn)行O2體積分?jǐn)?shù)等運(yùn)行調(diào)整方式有助于改善水冷壁貼壁還原性氣氛,降低水冷壁發(fā)生高溫腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。提高運(yùn)行O2體積分?jǐn)?shù)對改善水冷壁貼壁還原性氣氛區(qū)域的分布效果不大。應(yīng)綜合考慮鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、安全性及NOX排放等因素合理調(diào)整鍋爐運(yùn)行。

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