胜利石油管理局有限公司胜利发电厂 山东省东营市 257087
摘要：针对某电站煤粉锅炉的底渣含碳量高、干除渣改造后炉底漏风增加、屏式过热器管壁超温等影响锅炉经济性、安全性问题开展锅炉燃烧调整优化和燃烧器问题整治，锅炉飞灰可燃物含碳量、底渣含碳量以及管壁温度均得到显著改善。
关键词：煤粉锅炉；燃烧器；底部配风；调整优化
引言
某电站3#锅炉底渣可燃物含量高，严重时底渣中可燃物含量＞18%，因机械不完全损失大造成锅炉效率降低。2018年11月，该炉进行干除渣改造后，由链条捞渣机改造为钢带风冷干渣机，由此从锅炉底部进入部分冷风，对降低底渣含碳量没有正面效果，还挤占了燃烧有效风、有组织风，同时后屏部分管壁超温，原来习惯性锅炉底部配风方式已经不能适合安全生产、经济运行需要，进行锅炉底部燃烧配风调整优化，实现锅炉经济安全运行显得尤为重要。
一、锅炉燃烧器介绍
该炉是上海锅炉厂生产的1025t/h煤粉锅炉，炉膛下部四只切角上布置有直流式水平浓淡煤粉燃烧器，四角切圆燃烧，每只燃烧器由4层一次风喷咀，7层二次风喷咀（AA1、AA2、AB、BC1、BC2、CD、DD），2层燃尽二次风（OFA1、OFA2）喷咀组成（见图1）。各一次风喷嘴设有侧边风，摆动执行器带动喷口可上下30摆动，用于调节火焰中心和汽温。
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图1 直流煤粉燃烧器
二、现状及原因分析
该炉底渣中的块状炉渣占比偏少，而粉末状黑色煤灰占比大。为了冷却钢带干渣机内高温炉渣，风冷干渣机在箱体侧壁和箱体头部设有冷却风门，箱体内的气流在炉膛负压作用下由炉底吸入。锅炉底部漏风较干除渣改造前增加，屏式过热器受热面管壁温度高报警时有发生。锅炉排烟温度升高，排烟热损失和机械不完全燃烧损失大造成锅炉效率降低。管壁超温，金属会缓慢变形，产生蠕变，增加了管壁泄漏的可能性。
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图2 BC1与BC2风口之间堵板脱落
停炉期间在对该炉燃烧器检查中发现，BC1与BC2等局部燃烧器喷口之间堵板脱落，形成了高20厘米沿风口横向长度的风口（见图2），过多的无效风替代了有效风和有组织风，使得局部风量多而纵深风量不足。气流动量越大，穿透能力越大，气流便能更有力的深入炉膛内部（否则会上翘），形成燃烧所需要的炉内切圆。一次风粉气流，当其着火燃烧以后，密度急剧减小，动量衰减很快。因此，维持二次风口的风速和动量，对炉内空气动力场产生更大的影响，有利促进煤粉燃尽。
检查中还发现部分燃烧器喷口实际纵向摆角不一致，喷口实际摆角与就地摆角锁止装置开度不对应，引起切圆几何形状的改变。射流的着火过程发生于一次风的外界边缘，气流着火所需热量70%以上来自卷吸高温烟气的对流换热，其余是炉内介质的辐射换热，因此气流卷吸能力对着火过程有极大影响，对喷燃器口、摆角同步的完好程度有很高的要求。
侧边风可改善贴壁风的还原氛围，改善煤粉气流内侧和外侧的补气条件，影响切圆大小，对氮氧化物生产有少量影响，但可以对预防结焦、炉管安全有积极作用。侧边风门开度应与该喷口的煤粉量呈函数关系，若运行中不针对煤粉燃烧器煤粉多少相应改变侧边风门开度，或直接不使用侧边风，就无法实现侧边风对控制着火距离、预防结焦和高温腐蚀的作用。
三、底部配风调整方案及实践
利用停炉机会，消除燃烧器喷口变形、摆角不同步以及喷口周边漏风问题，减少无效风、无组织风，提高矩形喷燃器喷口的高宽比、引射能力和卷吸能力，减少喷口周围堵板脱落引起的漏风大问题。
在不改变燃烧区域总风量的前提下，关闭干渣机爬升段手动小风门，控制干渣机底部漏风量，提高二次风箱差压，并将底部AA1、AA2、BC1、BC2风量进行合理分配，避免“平均主义”、“撒胡椒面”式配风方式。底部燃烧调整优化技术路线是将AA1风口风量全部分配到AA2上，提高AA2风口气流动量和引射强度。根据不同负荷工况，确定二次风箱与炉膛压差值在合理范围内，保障底部合理的二次风量。首先将AA1就地四个角二次小风门全关，因风门机构设计预留有冷却位，且AA1风口在最下部，故可全部关闭不会造成二次风口烧损变形。二次风箱与炉膛压差升高幅度～0.1KPa，此时氮氧化物没有明显变化，说明二次风箱与炉膛压差升高0.1KPa后，没有因此造成主燃区与燃尽区二次风量分配的明显变化。逐渐开启AA2，抵消掉二次风箱与炉膛压差升高的幅度值0.1KPa，AA2风门由35%开大至73%。优化调整后达到预期效果，从AA1风口标高下2米的观察孔观察炉底部火焰金黄色且稳定，钢带机上块状炉渣含量占比较调整前增加，粉末状煤灰颜色由黑色趋向灰色，分析底渣含碳量降低2.1%。调整后锅炉飞灰可燃物平均值为2.47%（见图3），较优化前降低0.8%。DCS中氧量波动幅值由1.6%缩小至0.7%，更趋向稳定，氮氧化物无明显变化，过热器管壁温度由557度降至545度。
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图3 调整后锅炉飞灰可燃物分析
四、结束语
合理的二次角风箱与炉膛压差值，是满足干除渣改造后锅炉底部区域、主燃区和燃尽区风量合理分配的重要指标。将底部AA1、AA2、BC1、BC2风量进行合理分配，避免“平均主义”、“撒胡椒面”式配风方式，在风量一定条件下提高底部二次风动量和引射能力，避免了下层煤粉的离析。合理控制风冷干渣机风量，避免从锅炉底部进入切圆中心风量过多造成燃烧切圆直径扩大，有效预防了部分区域管壁超温的问题。消除燃烧器喷口变形、摆角不同步以及漏风问题，减少无效风、无组织风，提高燃烧效率。
参考文献：
[1] 黄新元、电站锅炉运行与燃烧调整（第三版）、2016
[2] 赵晓东、锅炉燃烧调整与运行优化分析、2019
[3] 刘炜、燃烧优化调整防止锅炉结焦、2019
作者简介：
张颂国，男，汉族，50岁，中共党员，山东莱州人，1998年毕业于上海电力学院 发电厂及电力过程自动化专业，现为胜利油田锅炉运行技能大师。