李杰

[摘? ? 要]針對古電#4鍋爐內(nèi)部燃燒偏斜，鍋爐長期存在垂直管、過熱器壁溫超溫現(xiàn)象，左側(cè)墻垂直管超溫頻繁超過460℃，同時過熱器生成氧化皮并脫落造成爆管事故，嚴(yán)重影響電廠安全經(jīng)濟性問題，從調(diào)整磨煤機出口風(fēng)量、降低一次風(fēng)速、調(diào)整二次風(fēng)旋流強度及二次風(fēng)風(fēng)量等手段，控制爐膛內(nèi)煤粉燃燒狀態(tài)入手進(jìn)行燃燒調(diào)整，有效降低爐膛內(nèi)各受熱面的金屬壁溫，控制金屬壁溫在正常范圍并且減少垂直管高溫硫腐蝕情況，在經(jīng)濟安全運行上取的顯著效果。

[關(guān)鍵詞]一二次配風(fēng);壁溫控制;運行效益

[中圖分類號]TM76 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）01–00–02

Analysis of Primary and Secondary Air Distribution Adjustment

and Wall Temperature Control for MW Punching Furnace

Li Jie

[Abstract]In view of the internal combustion deviation of Gudian No.4 boiler， there is a long-term over temperature phenomenon of vertical tube and superheater wall temperature in the boiler. The over temperature of vertical tube on the left-wall frequently exceeds 460℃. Meanwhile， the superheater generates oxide scale and falls off， causing tube explosion accident， which seriously affects the safety and economy of the power plant. By means of adjusting the outlet air volume of coal mill， reducing the primary air speed， adjusting the swirl intensity of secondary air and the secondary air volume， controlling the combustion state of pulverized coal in the furnace， the combustion adjustment can effectively reduce the metal wall temperature of each heating surface in the furnace， control the metal wall temperature in the normal range， and reduce the high temperature sulfur corrosion of vertical tube， which has achieved remarkable results in economic and safe operation.

[Keywords]primary and secondary air distribution， furnace wall temperature control， operation efficiency

古電#4鍋爐內(nèi)部燃燒偏斜，長期存在垂直管、過熱器壁溫超溫現(xiàn)象，左側(cè)墻垂直管超溫頻繁超過460℃，同時過熱器生成氧化皮并脫落造成爆管事故，嚴(yán)重影響電廠的安全與穩(wěn)定。

機組長周期的連續(xù)運行是提高電廠安全穩(wěn)定性的主要標(biāo)志，也是降低電廠的發(fā)電煤耗的有效手段。根據(jù)有關(guān)資料記載鍋爐事故約占發(fā)電廠事故的50%，承壓部件爆漏事故占鍋爐事故的60%～75%，所以保證鍋爐設(shè)備的安全運轉(zhuǎn)是保證發(fā)電廠安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。

本文從調(diào)整磨煤機出口風(fēng)量、降低一次風(fēng)速、調(diào)整二次風(fēng)旋流強度及二次風(fēng)風(fēng)量等手段，控制爐膛內(nèi)煤粉燃燒狀態(tài)入手進(jìn)行燃燒調(diào)整，有效降低爐膛內(nèi)各受熱面的金屬壁溫，進(jìn)而保證金屬壁溫在正常范圍，減少垂直管高溫硫腐蝕情況，在穩(wěn)定安全運行上取的顯著效果。

1 設(shè)備概況

山西興能發(fā)電有限責(zé)任公司#4鍋爐為600 MW（HG-2000/25.4—YM12型）鍋爐，為一次中間再熱、超臨界壓力變壓運行帶內(nèi)置式再循環(huán)泵啟動系統(tǒng)的本生直流鍋爐，采用π型布置，單爐膛，尾部雙煙道，全鋼架，懸吊結(jié)構(gòu)，燃燒器前后墻布置、對沖燃燒。爐膛斷面尺寸寬為23.5673 m、深17.0123 m，水平煙道深度為5.322 m，尾部前煙道深度為6.67 m，尾部后煙道深度為8.97 m，水冷壁下集箱標(biāo)高為7.0 m，頂棚管標(biāo)高為69.15 m。

鍋爐的汽水流程以內(nèi)置式啟動分離器為界設(shè)計成雙流程，從冷灰斗進(jìn)口一直到標(biāo)高47.851 m的中間混合集箱之間為螺旋管圈水冷壁，再連接至爐膛上部的水冷壁垂直管屏和后水冷壁吊掛管，然后經(jīng)下降管引入折焰角、水平煙道底包墻和水平煙道側(cè)墻，再引入汽水分離器。從汽水分離器出來的蒸汽引至頂棚和包墻系統(tǒng)，再進(jìn)入低溫過熱器中，然后再流經(jīng)屏式過熱器和末級過熱器。再熱器分為低溫再熱器和高溫再熱器兩段布置，中間無集箱連接，低溫再熱器布置于尾部雙煙道中的前部煙道，高溫再熱器布置于水平煙道中，逆、順流混合與煙氣換熱。

制粉系統(tǒng)采用中速磨正壓直吹系統(tǒng)，6臺磨煤機。30只低NOX軸向旋流燃燒器采用前后墻布置、對沖燃燒，前后墻各3層，每層布置5只。在煤粉燃燒器的上方前、后及兩側(cè)墻各布置1層燃燼風(fēng)，前后墻各有5只風(fēng)口，兩側(cè)墻各有3只風(fēng)口。表1為鍋爐運行參數(shù)：

2 一、二次配風(fēng)的調(diào)整

2.1 一次風(fēng)調(diào)整

對于正壓直吹式制粉系統(tǒng)，一次風(fēng)量主要是滿足輸送煤粉能力及干燥出力要求，但一次風(fēng)量對煤粉氣流著火速度和著火穩(wěn)定有一定影響。一次風(fēng)量越大，煤粉氣流加熱至著火所需要的熱量就越多，著火速度就越慢，這樣會導(dǎo)致火焰離燃燒器位置距離延長，使火焰中斷，引起滅火，同時煤粉著火延后，火焰提高，引起屏過金屬溫度升高甚至超溫。

一次風(fēng)量越小，帶粉能力減弱，甚至出現(xiàn)堵磨煤機現(xiàn)象，并且使燃燒貼近燃燒器，發(fā)生燒損燃燒器現(xiàn)象。

該鍋爐燃燒器為前后墻對沖布置，每臺磨煤機對應(yīng)5只燃燒器。通過冷、熱態(tài)測量一次風(fēng)速，調(diào)整5只粉管的一次風(fēng)速偏差在5%以內(nèi)。調(diào)整最外側(cè)兩只粉管風(fēng)速比其它粉管風(fēng)速偏小，相鄰兩只粉管風(fēng)速逐漸增強，中間粉管風(fēng)速最大。前后墻各三層燃燒器布置，調(diào)整下層燃燒器一次風(fēng)最大，中層略小，上層最小。在正常燃燒時，降低一次風(fēng)壓，減小磨煤機風(fēng)量，控制磨煤機冷風(fēng)門開度在10%以下，加強監(jiān)視磨煤機出口溫度及磨煤機出入口差壓，防止磨煤機堵磨。調(diào)整前后磨煤機風(fēng)量及風(fēng)壓參數(shù)見表2。

2.2 二次風(fēng)調(diào)整

燃燒器二次風(fēng)噴口結(jié)構(gòu)如圖1。

二次風(fēng)主要是為了供給燃料完全燃燒所需要的氧量，并且通過二次風(fēng)的旋流強弱，二次風(fēng)的風(fēng)量大小使空氣和燃料充分混合，二次風(fēng)的擾動也使燃燒迅速、強烈、完全。本廠低N0x軸向旋流燃燒器的二次風(fēng)旋流可以控制二次風(fēng)的氣流擾動大小，調(diào)整高溫?zé)煔獾幕亓鞒潭?，進(jìn)而控制燃料與氧氣混合速度。二次風(fēng)的強度大小則控制與燃料混合氧量的多少，達(dá)到控制燃料燃燒到燃盡的時間，同時控制火焰在爐膛內(nèi)的充滿度及火焰中心高低。二次風(fēng)旋直流強度、風(fēng)量大小直接影響爐內(nèi)燃燒火焰高度、中心溫度、及火焰在爐內(nèi)充滿度和對爐壁面的沖刷強度和高溫硫腐蝕情況。

（1）旋流強度大、二次風(fēng)量充足時，首先，燃料在爐內(nèi)與氧氣混合迅速并且快速燃燒與燃盡，火焰中心溫度高，生成氮氧化物較多，煙氣排放很難達(dá)到國家環(huán)保部GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求，脫硝噴氨量大幅增多，運營成本增加，同時伴隨噴氨量增加，氨逃逸增多，造成空預(yù)器因硫酸氫銨積聚堵塞情況嚴(yán)重，對安全運行帶來很大隱患。其次，由于燃料快速且集中燃燒，火焰中心位置較低，水冷壁受熱集中，容易發(fā)生水冷壁超溫。同時，存在屏式過熱器和屏式再熱器輻射吸熱減少，引發(fā)汽溫偏低現(xiàn)象。

（2）旋流強度小、二次風(fēng)量減小時，首先，燃料在爐內(nèi)與氧氣混合較弱，燃燒與燃盡階段延長，中心溫度降低，氮氧化物生成減少，但同時因為高溫?zé)煔饩砦繙p少，燃料點燃困難，且燃燒氧量不充足，燃燒不穩(wěn)定，容易在有輕微運行工況波動時發(fā)生滅火事故，同時，因為氧氣的減少，使得燃料燃燒不充足，造成飛灰含碳量及灰渣含碳量的增高，使得鍋爐運行經(jīng)濟性降低。其次，因為燃盡階段的延長，使得鍋爐火焰中心升高，容易引起屏式過熱器、屏式再熱器和其它受熱面的金屬超溫，引發(fā)超溫爆管。再次，鍋爐水冷壁附近因缺氧，長期在還原氣氛中運行，造成高溫腐蝕，容易引發(fā)水冷壁減薄爆管，影響鍋爐安全運行。

該鍋爐的二次風(fēng)布置為每臺磨煤機的燃燒器分布在一個二次風(fēng)箱內(nèi)，前、后墻各配置三層二次風(fēng)箱，風(fēng)箱內(nèi)每個燃燒器對應(yīng)一組二次風(fēng)噴口。二次風(fēng)旋、直流調(diào)整通過調(diào)整二次風(fēng)旋流器深入長度實現(xiàn)，深入越長，旋流強度越強，直流越弱，深入減少，旋流強度減弱，直流增強。二次風(fēng)風(fēng)量大小調(diào)節(jié)，通過控制調(diào)節(jié)擋板開度得以實現(xiàn)，開度越大，二次風(fēng)量越大，開度減少，二次風(fēng)量減弱。二次風(fēng)噴口結(jié)構(gòu)參見圖1。

針對該鍋爐屏過、垂直管超溫及高溫硫腐蝕情況進(jìn)行二次風(fēng)配風(fēng)調(diào)整：①下層二次風(fēng)的二次風(fēng)調(diào)節(jié)擋板開度最大，中層調(diào)節(jié)擋板開度適當(dāng)減小，上層調(diào)節(jié)擋板的開度最小，形成正塔形二次風(fēng)風(fēng)量配風(fēng)，下層風(fēng)量最大，中層、上層逐層減弱。②每層燃燒器對應(yīng)的二次風(fēng)旋、直流強度調(diào)整為：最邊緣燃燒器的二次風(fēng)旋流器深入長度最短，即二次風(fēng)旋流強度最弱，中間燃燒器的二次風(fēng)旋流器深入長度最長，即二次風(fēng)旋流強度最強。調(diào)整后中間二次風(fēng)的卷吸能力最強，邊緣二次風(fēng)的卷吸能力最弱。

2.3 一、二次風(fēng)配風(fēng)調(diào)整前后壁溫的比較

經(jīng)過冷熱態(tài)燃燒調(diào)整后，水平煙道平均溫度從763 ℃降低至740 ℃左右，過熱蒸汽汽溫及再熱蒸汽汽溫會有不同程度的降低，爐內(nèi)垂直管壁溫度、屏過出口管壁溫度、末過出口管壁溫度都有所降低。表3中的平均運行壁溫是經(jīng)過燃燒調(diào)整前與后，固定負(fù)荷工況下的各受熱面平均壁溫指示值，各壁溫下降的趨勢清楚可見。

經(jīng)過燃燒調(diào)整后，鍋爐的整體壁溫得到下降，同時，爐內(nèi)氧含量在滿足國家氮氧化物排放要求的前提下得到提升，垂直管管道高溫硫腐蝕情況也得到有效緩解。在燃燒調(diào)整前進(jìn)行的鍋爐小修中，鍋爐垂直管管道因高溫硫腐蝕引發(fā)管壁減薄換管焊口達(dá)到1000多道，燃燒調(diào)整后，經(jīng)過1a周期的運行，再次小修時，鍋爐垂直管管道因高溫硫腐蝕引發(fā)管壁減薄換管焊口減少至100多道。

3 結(jié)論

通過合理的調(diào)整磨煤機出口風(fēng)量、降低一次風(fēng)速、調(diào)整二次風(fēng)旋流強度及二次風(fēng)風(fēng)量等措施，控制爐膛內(nèi)煤粉燃燒狀態(tài)，降低了爐膛內(nèi)各受熱面的金屬壁溫，有效地減少了受熱面高溫硫腐蝕情況同時有效減少因壁溫超溫引發(fā)超溫爆管風(fēng)險。

參考文獻(xiàn)

[1] 張前進(jìn).240 t/hCFB鍋爐長周期安全運行的技術(shù)措施[J].經(jīng)濟技術(shù)協(xié)作信息，2008，15（25）：97.

[2] 蔡新春，梁五洲，武衛(wèi)紅，等.基于Z型結(jié)構(gòu)過熱器流量分配不均引起的爆管原因分析[J].電力學(xué)報，2008，23（1）：17-20.