通过燃烧调整应对煤质变化,降低飞灰可燃物.

通过燃烧调整应对煤质变化,降低飞灰可燃物实现节省燃煤
张军
（华能国际德州电厂运行部，山东德州市东方西路1868号 253013）
摘要：华能德州电厂＃5、6锅炉通过采用降低煤粉细度，进行燃烧器二次风调平等燃烧调整工作，积极应对燃料市场变化，在煤质挥发份、热值降低的情况下，不仅有效减低飞灰可燃物，提高锅炉效率，减少燃煤消耗，而且对锅炉的燃烧稳定性起到了促进作用。

本文通过大量数据进行了燃烧调整前后的效果对比，并对节能效果进行了评估，对设备改造提出了建议。

关键词：燃烧调整飞灰可燃物节能煤粉细度提高锅炉效率。

引言
华能德州电厂＃5、6机组为进口700MW 亚临界机组，锅炉部分为德国巴布考克公司供货，采用双进双出钢球磨煤机正压直吹式制粉系统，配低氮型漩流燃烧器，每台锅炉设6台磨煤机，每台磨煤机配置4台燃烧器布置为一层，前后墙各3层共6层垂直错列布置，对冲燃烧。

两台锅炉的设计煤种为晋中贫煤，设计煤种可燃基挥发份为12.8%，低位发热量为21.01MJ/kg。

由于2007年下半年开始燃煤紧张，入炉燃煤无法达到设计煤种，尤其挥发份偏低、灰份上升，部分时段可燃基挥发份不足11%，飞灰可燃物大幅上升，＃6锅炉飞灰可燃物第三季度高达6.14%，远高于上半年的平均值
4.58%，对锅炉低负荷稳燃也构成一定影响。

为提高燃尽率，降低飞灰可燃物，提高锅炉效率，保证低负荷情况下的锅炉稳燃。

于2007年10月至11月期间对＃5、6锅炉进行了燃烧调整试验收到了良好的效果，具体调整过程如下。

1、煤粉细度的调整
＃5、6锅炉磨煤机两侧出口配有旋转式煤粉分离器，通过调节分离器电机转速可以获得不同的煤粉细度。

选取＃6炉20磨煤机进行分离器变转速试验取得相
关数据。

试验中分离器转速分别设定为120、130、138转/分，在其他参数基本不变的情况下，磨煤机最大出力分别为16.3，15.6，15.6kg/s，煤粉细度R90分别为3.8%，2.4%，1.2%。

结果表明，通过提高分离器转速使得煤粉更细，同时磨煤机出力降低较少，即制粉电耗增加较少。

随后在＃6炉进行了不同分离器转速情况下的燃烧试验。

在机组负荷550MW 左右，
调整运行磨煤机分离器转速分别为120、125、130转，待调整30分钟后测试，排烟温度、氧量和飞灰大渣，估算锅炉效率。

试验内容 550MW 变细度10-40磨煤机
试验工况 120转 125转 130转
A 侧空预器入口氧量
B 侧空预器入口氧量 4.84.6
A 侧空预器出口氧量5.75.75.8
B 侧空预器出口氧量 6.56.3
A 侧进入空预器风温℃ 38.038.038.0
B 侧进入空预器风温℃ 35.035.035.0
A 侧进入空预器烟温℃ 430.0433.0433.0
B 侧进入空预器烟温℃ 433.0435.0436.0
A 侧排烟温度℃ 135.7141.0141.3
B 侧排烟温度℃ 138.7141.0141.3
A 侧飞灰可燃物9.528.647.90
B 侧飞灰可燃物 4.504.08
平均飞灰可燃物
修正后的锅炉效率 91.1191.56
结果表明，提高分离器转速后，飞灰可燃物含量能够下降1.4个百分点，锅炉效率提高0.67个百分点。

单台分离器转速由120升值130转/分，电流增加0.4A，10台分离器影响功率约2.6KW，对厂用电影响很小。

提高分离器转速是对经济性有利的，同时煤粉细度变细，对着火稳燃也有利，尤其近期燃用低挥发份煤种。

提高磨煤机分离器转速，降低煤粉细度是提高锅炉效率的有效手段。

磨煤机的最大出力会有所降低但，由于制粉系统设计为直吹式，磨煤机全出力运行的工况仅是某个负荷点，所以提高分离器转速对厂用电率基本不产生影响。

但由于分离器阻力增加导致制粉系统的阻力增加会提高制粉系统的通风单位电耗，但增加幅度有限。

经过试验后，＃5、6锅炉磨煤机煤粉分离器转速维持在125-130转/分，规定机组负荷低于500MW，分离器转速维持130转/分，保证低负荷阶段煤粉细易点燃、易燃尽，有利于锅炉稳燃；机组负荷高于500MW，可根据负荷要求逐渐由下层磨煤机至上层将磨煤机分离器转速降至125转/分，此时炉膛温度高煤粉容易燃尽，降低分离器转速可以提高磨煤机最大出力，尽量减少运行磨煤机台数控制厂用电率。

2、燃烧器二次风调平工作
由于锅炉两侧的飞灰取样的可燃物相差较大，怀疑二次风配风方面存在不平衡现
象。

由于＃5、6锅炉二次风道采用一层四个燃烧器的二次风挡板由一个电动头共同驱动，四对挡板同步运行，如下图所示。

但由于二次风道经过多次转向，使
得风道内气流分布不均匀，挡板虽同步运行但一层四个燃烧器的二次风分配反而出现不均现象，
而且当挡板开度越小这种不平衡现象越明显。

2.1 调整方案
利用＃5炉停炉检修的机会，在＃5炉各燃烧器二次风道安装风量测量点，采集数据指导燃烧调整。

通过测量发现，同层燃烧器的二次风分配存在严重不平衡，10层的11与14燃烧器二次风量偏差高达3倍，见下表。

这样导致高风量的燃烧器出现风速高火焰开放“飞边”，低风量的燃烧器二次风不足，漩流强度不足，无法有效的卷吸热烟气，使得着火拖后，对于稳燃和煤粉燃尽均不利。

针对这种情况调整采取了两步走的方案：
第一步通过调整各燃烧器本体上的二次入口手动调节挡板开度试图平衡各燃烧器二次风量。

考虑由于同层燃烧器之间二次风量之差太大，有的高达3倍以上，仅凭调节小风门有可能解决不了问题。

如果第一步不能解决问题则进行第二步调整：调整每层四个燃烧器对应的二次风挡板分门连杆丝杠长度，以来改变各分门的相对角度。

开大低风量的燃烧器二次风挡板角度，关小高风量燃烧器的二次风挡板开度，来均匀风量。

2.2 调整过程及数据
10月23日对10-40层部分燃烧器二次风入口手动调节挡板进行了调整，并测量其二次风量如下：
燃烧器编号 11 12 13 14 21 22 23 24 原始挡板开度(% 100 100 100 100 100 100 100 100 未调整前风量(kg/s 29.0 20.512.6 9.3 13.216.4 16.9 27.3第一次调整后挡板开度（%）35 50 100 100 100 100 100 45 调整后风量(kg/s 25.5 20.713.4 8.1 7.6 13.7
21.2 24.0第二次调整后挡板开度(% 100 100 45 45 调整后风量(kg/s 11.215.9 22.8 26.9燃烧器编号 31 32 33 34 41 42 43 44 原始挡板开度(% 100 100 100 100 100 100 100 100 未调整前风量(kg/s 9.3 16.6未装测点21.5 23.518.9 12.6 7.6 第一次调整后挡板开度（%）100 100 45 10045 100 100 100 调整后风量(kg/s 8.5 19.4/ 22.8 11.720.4 13.4 5.4 第二次调整后挡板开度(% 45 50 100 100 调整后风量(kg/s 13.412.9 15.5 8.5 注：每层由于二次风测量时，机组负荷有变化，所以对同层四只燃烧器的二次风的均匀性进行比较即可，不同层之间风量比较意义不大。

通过测量发现，每层燃烧器中大风量的燃烧器可以通过截流风门降低风量，但小风量的燃烧器的风量并未因为大风量燃烧器风量的降低而增加。

决定进行第二步调整工作。

10月25日对10-40层二次风挡板分风门连杆长度进行了调整，原则为开大小风量燃烧器对应二次风的挡板相对开度，对于风量较大燃烧器的分风门开度适度调小。

并配合风量测量结果调整燃烧器本体二次风入口调节挡板的开度，尽量使同层燃烧器风量一致。

调整后测量结果如下：
10.25日燃烧器二次风量调平测试结果
燃烧器编号 11 12 13 14 调整前质量流量（kg/s 29.0 20.5 12.6 9.3 调整后质量流量（kg/s 23.9 23.2 16.3 14.0 二次风调节挡板开度(° 35 50 100 100 燃烧器编号 21 22
23 24 调整前质量流量（kg/s 13.2 16.4 16.9 27.3 调整后质量流量（kg/s 19.7 22.2
24.2 24.9 二次风调节挡板开度(° 100 100 100 60 燃烧器编号 31 32 33 34 调整前质量流量（kg/s 9.3 16.6 / 21.5 调整后质量流量（kg/s 10.8 19.6 - 16.6 二次风调节挡板开度(° 100 100 45 100（卡涩）
燃烧器管编号 41 42 43 44
调整前质量流量（kg/s 23.5 18.9 12.6 7.6 调整后质量流量（kg/s 21.0 22.4 22.4 19.0 二次风调节挡板开度(° 70 70 100 100 燃烧器编号 61 62 63 64
质量流量（kg/s 11.7 11.4 12.0 11.7 二次风调节挡板开度(° 100 100 100 100 注：由于30层二次风挡板处31燃烧器对应小风门卡涩，31和22之间的连杆变形无法进一步调整，31燃烧器二次风量仍偏小。

2.3 ＃5炉二次风调平后效果
比较调整前后飞灰可燃物情况，飞灰可燃物在调整后呈下降趋势。

日期 10.21 10.22 10.23 10.24 10.25 10.26 飞灰可燃物% 5.3 4.9 4.6 3.0 2.4 2.7 2.4 ＃6炉的二次风调整情况
在＃6炉各燃烧器二次风道安装了风量测量孔后，发现各层燃烧器二次风也存在严重的不平衡现象，见下表。

借鉴＃5炉的调整经验，＃6炉是通过调整二次风挡板各分门连杆长度来实现二次风调平的。

调整前后的参数情况
＃6锅炉燃烧器进口风量测量及调整
燃烧器编号
未调整前流量（kg/s
调整后流量(kg/s 17.2
二次校核结果
燃烧器编号
未调整前流量（kg/s 23.9
调整后流量(kg/s
二次校核结果
燃烧器编号
未调整前流量（kg/s
试验结果表明：通过连杆的调整，10～40层二次风燃烧器二次风量已基本调平。

50、60层二次风因偏差不大，投运时间有限，未对其进行调节。

3、＃5、6炉燃烧调整效果分析
为验证调平工作对燃烧经济性的影响，近期对锅炉飞灰可燃物数据进行了收集。

为取得比较全面的数据，对夜间低负荷、中班高负荷、同等负荷条件下不同分离器转速等不同工况进行了取样，并且对四个取样管均进行了取样分别化验。

第三届全国火力发电厂锅炉专业技术交流研讨会 3.1 试验数据第一组数据：（1）11 月 10 日夜间低负荷（400-450MW）工况时间南数＃1 管南数＃2 管南数＃3 管南数＃4 管 A 侧飞灰可燃物 B 侧飞灰可燃物平均飞灰可燃物 % % % 单位＃5 炉 3.34 －－ 1.32 1.32 3.34 2.33 11.10 0-8：00 ＃6 炉 1.11 2.05 3.12 3.79 3.46 1.58 2.52 （2）11 月 13 日中班高负荷（600-660MW）时间南数＃1 管南数＃2 管南数＃3 管南数＃4 管 A 侧飞灰可燃物 B 侧飞灰可燃物平均飞灰可燃物 % % % 5.19 3.56 4.90 4.91 4.91 4.38 4.64 11.13 ＃5 炉 16：00-0：00 ＃6 炉 6.5 3.51 － 5.51 5.51 5.0 5.25 从上面数据可以看出，（1）夜间低负荷运行期间锅炉南北两侧飞灰可燃物平均值差别较大能达到 2%的偏差。

而高负荷期间南北两侧飞灰可燃物平均值差别较小在 0.5-0.6%。

由于燃烧器二次风调平是在高负荷情况下进行，在此情况下各燃烧器二次风的均衡较好。

低负荷情况下燃烧器二次风又出现了新的不平衡，各燃烧器二次风量偏差增大，燃烧的不均匀性增加。

下面是＃5 炉燃烧器高、低负荷时二次风量的均衡情况。

燃烧器编号高负荷（二次风量为 85kg/s）时调平后结果低负荷（二次风量为 60kg/s）时校核结果燃烧器编号高负荷（二次风量为 85kg/s）时调平后结果低负荷（二次风量为 60kg/s）时校核结果 11 23.9 20.6 31 10.8 10.8 12 23.2 17.4 32 19.6 18.3 13 16.3 10.9 33 / / 14 14.0 10.1 34 16.6 13.2 21 19.7 11.4 41 21.0 19.2 22 22.2 15.2 42 22.4 16.4 23 24.2 19.0 43 22.4 13.3 24 24.9 20.8 44 19.0 9.6 225
第三届全国火力发电厂锅炉专业技术交流研讨会（2）可以看到高负荷情况下，靠近炉两侧的两个个取样管灰样的可燃物含量较高，而中间两个灰样的可燃物含量较低，这与偏差最大的二次风量出现在锅炉两侧燃烧器是一致的。

靠近侧墙的燃烧器如果风量过大会造成飞边现象，未燃尽煤粉靠近水冷壁温度下降不易燃尽；如果风量过小会因风量不足导致燃烧不充分。

相对来说，中间两个燃烧器一方面温度高，另一方面其二次风量最为接近设计值，不论从火焰形态还是风量配给上均是有益于燃尽的。

第二组数据为取得更多的数据，11 月 13 日中班对＃6 锅炉进行磨煤机分离器变转速试验，并取飞灰进行化验。

结果如下：试验内容分离器转速南数＃1 管南数＃2 管南数＃3 管南数＃4 管 A 侧飞灰可燃物 B 侧飞灰可燃物平均飞灰可燃物 % % % ＃6 炉 620MW， 10-40、60 磨煤机 120 转 5.85 5.83 5.25 2.32 3.92 5.84 4.88 125 转 3.33 3.43 5.79 2.81 4.3 3.38 3.84 下面为 9 月 11 日，二次风调平前＃6 炉的一组数据：试验内容试验工况 A 侧飞灰可燃物 B 侧飞灰可燃物平均飞灰可燃物 % % % ＃6 炉 550MW，10-40 磨煤机 120 转 9.52 5.29 7.4 125 转 8.64 4.50 6.6 3.2 结论 1、二次风调平后因燃烧充分，飞灰可燃物进一步下降。

燃烧调整提高锅炉经济通过两组数据的比较，可以看出：性，降低煤粉细度是一方面，各燃烧器二次风量的调平对经济性的提高作用也很强。

2、二次风调平后，南北两侧飞灰可燃物的偏差明显下降，说明燃烧更加均衡，炉内温度场更加均衡。

3、因燃烧均衡性增强，煤粉细度下降对煤粉燃尽的影响效果增强，通过降低煤粉细度可以收到更好的效果，尤其高负荷情况下尤为明显。

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第三届全国火力发电厂锅炉专业技术交流研讨会 3.3 燃烧调整后的节能效果＃5、6 锅炉经过燃烧调整，调平燃烧器二次风量，降低煤粉细度，有效降低了飞灰可燃物，提高了锅炉效率。

将燃烧调整后 10-12 月份的相关数据与 7-9 月份进行比较如下。

＃5 炉 7-9 月份 10-12 月份飞灰可燃物 4.97 3.38 锅炉效率 91.97 93.32 ＃6 炉 7-9 月份 10-12 月份飞灰可燃物 6.14 3.2 锅炉效率 91.47 92.78 其中＃5 炉飞灰可燃物降低 1.59%，＃6 炉飞灰可燃物降低 2.94%。

按照可燃物每降低 1%，供电煤耗节省 1.5 克/KWh 计算。

＃5 炉 10-12 月份供电 108835 万千瓦时，节省标煤2595 吨。

＃6 炉 10-12 供电 78258 万千瓦时，节省标煤 3451 吨。

4、调整后出现的问题及解决方法通过二次风调平工作，锅炉经济性得以提升，但调整过程中各
二次风挡板的连杆进行了调整，同层燃烧器的二次风挡板已不同步。

在调整过程中，尤其小开度情况下易出现挡板卡涩情况，而且在挡板电动头在全关状态下部
分挡板不能全关导致漏风偏大，当下层磨煤机停运时漏风量大对稳燃不利。

而且
二次风平衡状态只出现在某个工况点，不能在全工况下保证燃烧配风的均匀性，
不平衡问题仍未解决，现在低负荷期间部分屏式受热面壁温超限便说明了这一问题。

通过调整各二次风挡板连杆长度的调整方法只能作为临时手段，根本方法还
是实现各燃烧器二次挡板的独立控制和二次风的独立测量，通过挡板的调整消除
管道阻力特性导致的风量偏差。

实现燃烧的均匀性，保证火焰形态的正常，使炉
内温度场均匀平衡，对于煤粉燃尽，控制受热面超温，防止燃烧器周围区域结焦
均有积极的意义。

另外二次风实现配风平衡后，飞灰可燃物可以继续降低，这样
煤粉细度有可能适度变粗，提高磨煤机最大出力，对于降低厂用电也有好处。

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