某厂670t_h锅炉燃烧调整试验研究

文章编号:C N 23-1249(2010)04-0001-04某厂670t /h 锅炉燃烧调整试验研究袁德权1,陈俊廷2,刘新东2,冷　杰1(1.东北电力科学研究院有限公司,辽宁沈阳110006;2.阜新发电有限责任公司,辽宁阜新123003)摘　要:针对锅炉严重结焦、过热汽温超温等使机组被迫维持低负荷运行的问题,通过燃烧优化调整试验,结焦和超温问题得到有效缓解,锅炉可长期维持高负荷运行。

关键词:锅炉;结焦;四角切圆;燃烧器中图分类号:T K 223 文献标识码:AT e s t a n dS t u d y o f C o m b u s t i o nA d j u s t i n o n e 670t /hB o i l e rY u a n D e q u a n 1,C h e n J u n t i n g 2,L i u X i n d o n g 2,L e n g J i e1(1.N o r t h e a s t E l e c t r i c P o w e r R e s e a r c h I n s t i t u t e C o .L t d .,S h e n y a n g 110006,C h i n a ;2.F u x i n P o w e r C o .L t d .,F u x i n 123003,C h i n a )A b s t r a c t :T h ep r o b l e m o f s e r i o u s c o k i n gt r o u b l e s a n ds u p e r h e a t e ds t e a m o v e r t e m p e r a t u r ef o r c e d p l a n t u n i t t o p a r t -l o a do p e r a t i o n ,I t w a s s o l v e db yt h e a d j u s t m e n t t e s t o f c o m b u s t i o n ,t h eb o i l e rc o u ld l o n g -te r mo p e r a t e a tf u l l l o a d .K e y w o r d s :b o i l e r ;c o k i ng ;c o r n e r t a n g e r t i a l ;b u r n e r　收稿日期:2010-04-15　作者简介:袁德权(1980-),男,黑龙江人,工程师,硕士研究生,主要从事电站锅炉调试、性能试验等工作。

0　引　言某发电厂一期工程安装1台国产200M W 亚临界燃煤机组。

锅炉在2008年7月全部更换了燃烧器浓缩挡板后,运行中锅炉频繁出现燃烧器区域结焦、过热汽温超温等问题,机组负荷最高仅能维持约130M W 运行,影响锅炉的正常稳定运行,严重限制了机组带负荷能力,以致影响整个机组运行的经济性。

1　设备简介锅炉为H G-670/13.7-Y M 16型超高压、单汽包、一次中间再热、自然循环煤粉锅炉。

炉膛宽度为13660m m ,深度为11660m m 。

配有两套钢球磨煤机中间储仓式制粉系统,乏气送粉方式,浓淡式煤粉燃烧器四角切圆燃烧方式,一、二次风相间布置的均等配风方式。

共16支燃烧器分四层布置,每套制粉系统对应2层四个角共8支燃烧器。

锅炉主要设计参数见表1所示,设计煤质特性见表2所示,燃烧器设计特性见表3所示。

表1　主要设计参数项目单位数值额定蒸发量t /h 670过热蒸汽压力M P a 13.7过热蒸汽温度℃540给水温度℃249.5热风温度℃340冷风温度℃30排烟温度℃146锅炉热效率%90.8燃料消耗量t /h128.1容积热负荷k W/m3113.7燃烧器区壁面热负荷M W/m23.56 第4期锅　炉　制　造N o .4 2010年7月B O I L E R M A N U F AC T U R I N GJ u l .2010　表2　设计煤质特性项目单位数值收到基碳含量%42.71收到基氢含量%2.72收到基氧含量%8.77收到基氮含量%0.5收到基硫含量%0.9收到基灰分%28.4收到基全水分%16干燥无灰基挥发分%41.83收到基低位发热量k J /k g15890表3　燃烧器设计特性项目单位一次风二次风风率%3565风速m/s 3146风温℃603402　燃烧器改造情况2004年7月,该锅炉进行了高效低N O x 燃烧技术改造,主要内容包括:(1)下两层一次风喷口结构不作改动,上两层一次风燃烧器整体更换,煤粉浓缩挡板由一块增加为三块,并固定在30°的位置。

(2)从减轻燃烧器区域及四周水冷壁热负荷,使煤粉在该区域处于氧化气氛中燃烧,防止结渣方面考虑,将下上、中下、中上、上下共四层二次风喷口改成水平摆动形式,摆动角度从0°至15°。

当摆角为3°时,二次风射流刚好与一次风切圆相切。

(3)在原燃烧器上方新开设三层燃尽风喷口,并加装调整风门和风量测量装置。

(4)由于新开设三层燃尽风喷口,二次风喷口总面积增加,为保持合适的二次风喷口风速,改造下上、中下、中上、上下四层二次风喷口,将其喷口面积缩小为原喷口面积的70%。

改造后整组燃烧器见图1所示。

改造后运行初期,锅炉出现一、二级减温水量大和再热器热段出口壁温超温的问题。

经过燃烧调整试验,找到了造成再热器壁温过高的主要原因是燃尽风漏量较大等因素引起火焰中心上移所致,将燃尽风全部停用,超温问题得到明显好转。

图1　整组燃烧器示意图3　汽温超温、结焦原因分析对于当前存在的给粉机经常来粉不畅、过热蒸汽压力剧烈波动、上层燃烧器以上的水冷壁区域发生严重结焦、过热蒸汽温度经常超温、一、二级减温水门全开、渣量较大等问题。

分析造成该问题的主要原因有:1)一次风管道风速分配不均及煤粉细度不理想,导致炉内燃烧动力场较差;2)四角二次风箱风压不均衡,造成火焰燃烧中心偏斜;3)燃尽风喷口漏风大使火焰中心后移[1],加剧过热蒸汽温度超温;4)浓淡分离挡板位置以及二次风喷口摆角不适宜,造成水冷壁区域发生结焦。

4　燃烧优化调整锅炉原有燃烧器浓缩挡板均为可调节的形式,但一直固定在0°位置运行,且已焊接无法调整,后利用检修机会恢复为可调,在当前设备条件下分别在以下两种情况下进行调整:4.1　第一阶段:燃烧器浓淡分离挡板固定在0°4.1.1　一次风速及煤粉细度调整在热态时对各一次风管进行风量调平,一次风速一般在30～32m /s 。

为使煤粉着火提前,缩·2·锅　炉　制　造 总第222期　短着火距离,炉膛燃烧中心下降,降低过热器吸热量,减轻过热蒸汽温度超温的问题,采用适当降低煤粉细度的方法。

实测并对煤粉细度进行调整,调整后两侧制粉系统煤粉细度R 90分别为19%和21%(设计R 90为20%),结果见图2。

图2　煤粉细度调整前后对比图4.1.2　炉膛燃烧氧量标定运行氧量的准确与否对锅炉燃烧及主要运行参数将产生很大影响,从标定结果来看(见图3),省煤器入口氧量与表盘显示值基本一致。

图3　氧量标定结果图4.1.3　二次风压调整通过实测各角二次风箱风压,偏差略大,调平后四角风压偏差较小,在炉内可形成良好的燃烧动力工况,有利于锅炉的稳定燃烧,结果见图4。

4.2　第二阶段:燃烧器浓淡分离挡板恢复为可调型式 利用停炉检修机会将燃烧器浓缩挡板恢复为可调,并且改进燃用煤质,掺烧少量褐煤或者全烧烟煤。

锅炉启动后,燃烧器四周水冷壁仍结焦严重,主要集中在3、4号角燃烧器周围的水冷壁,一、二级减温水门全开,此时燃烧器浓缩挡板仍保持0°。

在第一阶段调整试验的基础上,着重进行以下调整:图4　二次风箱风压调整对比图4.2.1　燃烧器浓淡分离挡板调整燃烧器采用浓淡分离的形式,一方面用以降低N O X 生成量,另一方面,当煤粉浓淡分离后,向火侧煤粉变浓,而背火侧煤粉变淡,在背火侧煤粉处于氧化性气氛中燃烧,降低了在该区域水冷壁发生结焦的可能性。

适宜的燃烧器浓淡分离挡板角度大小对避免或减轻结焦,保证锅炉稳定燃烧,具有一定的积极作用[2]。

该锅炉燃烧器浓淡分离挡板实际可调范围为0°～30°,随着挡板角度的增大,向火侧即浓侧越浓,而背火侧即淡侧越淡。

根据以上所述,在一次风速和二次风压均调平后,将燃烧器浓淡分离挡板调节到22.5°,机组负荷维持在160M W 运行3小时,燃烧器周围水冷壁仍存在结焦现象,减温水量仍较大,调整浓淡分离挡板并没有明显地缓解锅炉结焦。

4.2.2　二次风喷口摆角调整由于燃烧器改造,将下上、中下、中上、上下四层二次风喷口改为可水平调节的形式,调节范围为0°～15°。

根据改造设计可知,当二次风喷口摆角为3°时,二次风射流形成的切圆基本与一次风切圆位置一致(见图5)。

当该角度增大后,靠近水冷壁区域煤粉处在氧化性气氛中燃烧,此时灰熔点相对增大,有利于防止该区域水冷壁发生结焦现象。

当保持合适的一次风速和二次风压,燃烧器浓淡分离挡板为22.5°,二次风喷口摆角为6°时,机组负荷可达到190～200M W,高负荷下长时间运行观察,锅炉燃烧稳定,结焦状况明显减轻,一、·3·　第4期 袁德权,等:某厂670t /h 锅炉燃烧调整试验研究二级减温水量及炉底渣量趋于正常,运行状态明显改善。

图5　二次风喷口摆角示意图5　结果与分析5.1　第一阶段依靠现有的可调手段对改善锅炉结焦引发的过热汽温超温问题作用不明显,主要归因于以下几点因素:5.1.1　煤质差且多变由于煤质差且波动较大,特别是大比例掺烧褐煤后,煤粉水分显著增大,在煤粉仓、管道处极易粘结,且磨煤机出口温度控制较低(经常低于60℃),加剧了煤粉堆积,造成给粉机经常来粉不畅,给粉不均势必造成过热蒸汽温度超温、炉内结焦等问题,进而影响机组带负荷能力。

5.1.2　燃尽风喷口漏风大低N O x 燃烧技术改造时,增加了燃尽风喷口。

为缓解后来出现的结焦现象,现已将四角燃尽风电动门焊接封堵,但实测四角燃尽风箱风压均为-200P a 左右。

由于燃尽风口存在漏风,提升了火焰中心,使炉内火焰中心后移,加重过热汽温超温的问题。

5.1.3　一次风速偏差、二次风压不均也是影响锅炉结焦的重要因素。

5.2　第二阶段通过调平一次风速、二次风压,保持燃烧器浓淡分离挡板角度为22.5°,二次风喷口水平摆角为6°,在上述因素的共同影响下,机组可长时间满负荷运行,结焦得到有效缓解,减温水量明显减少,过热蒸汽温度可控制在正常范围内,调整试验取得了明显的效果。