330MW燃煤鍋爐燃燒優化調整淺析

（甘肅大唐國際連城發電有限責任公司，甘肅 蘭州 730332）

引言

某發電廠330MW機組所配1025噸/小時燃煤鍋爐，是由東方鍋爐有限責任公司制造的亞臨界參數自然循環汽包爐，采用中間一次再熱、四角切圓燃燒、平衡通風、固態排渣?！啊恰毙尾贾闷仩t。燃用煤種屬高揮發份、中等發熱量的混合煙煤。該爐配有五臺HP-823中速磨煤機，制粉系統為冷一次風正壓直吹系統，并配有兩臺三分倉豪頓華回轉式空氣預熱器。自投產運行以來，受煤炭市場影響，所用煤種多元化、煤質變化大，低位熱值逐年下降，偏離設計煤種，造成設備磨損嚴重，燃燒工況惡化，消耗增大。歷年低位熱值、磨煤機、制粉系統單耗統計如下表1：

表1 歷年低位熱值、磨煤機、制粉系統單耗統計

一、燃燒調整的目的和任務

l.保證鍋爐參數穩定在規定范圍并產生足夠數量的合格蒸汽以滿足外界負荷的需要；

2.保證鍋爐運行安全可靠；

3.盡量減少不完全燃燒損失，以提高鍋爐運行的經濟性；

4.使NOx，SOx及鍋爐各項排放指標控制在允許范圍內。

燃燒工況穩定、良好，是保證鍋爐安全可靠運行的必要條件。燃燒過程不穩定不但將引起蒸汽參數發生波動，而且還將引起未燃燼可燃物在尾部受熱面的沉積，以致給尾部煙道帶來再燃燒的威脅。爐膛溫度過低不但影響燃料的著火和正常燃燒，還容易造成爐膛熄火。爐膛溫度過高、燃燒室內火焰充滿程度差或火焰中心偏斜等，將引起水冷壁局部結渣，或由于熱負荷分布不均勻而使水冷壁和過熱器、再熱器等受熱面的熱偏差增大，嚴重時甚至造成局部管壁超溫或過熱器爆管事故。

二、制粉系統優化調試

制粉系統運行參數的合理與否，對鍋爐機組的安全、穩定、經濟運行都有著直接的影響，因此，制粉系統優化調整是整個燃燒優化工作的基礎所在，只有制粉系統處于較佳的運行工況，后續的燃燒優化調整才能夠有效開展。

制粉系統的優化調整包括：磨煤機出口溫度優化、磨煤機通風量標定及一次風率優化、一次風熱態調平、分離器擋板開度優化、煤粉細度優化以及磨煤機最大出力試驗等。

三、磨煤機出口溫度優化

熱態調整前，運行人員把各臺磨出口溫度基本控制在80℃左右，并且有個別磨的冷風門在運行中保持一定的開度。對于這種冷一次風正壓直吹式制粉系統，我們根據現有燃用煤質及鍋爐運行情況，對磨煤機的出口溫度做出了調整，從80℃左右逐步提升到90～100℃以上，磨煤機運行穩定，煤粉氣流著火較調整前明顯提前，爐膛出口煙溫正常。按目前的燃用煤種磨煤機出口溫度運行在90-100℃之間比較合理。

磨煤機出口溫度的提升所帶來的好處是多方面的:

首先，能夠有效提升磨煤機的干燥出力；其次，燃燒穩定性提高；最后，磨煤機出口溫度的提高，對空預器的換熱效果也會增強。另外，提高一次風溫還能在低負荷時穩定燃燒；值得注意的一點是：在提高磨煤機出口運行溫度以后，要求在停磨時，將磨內余粉吹掃干凈，防止由于磨內存留余粉而引起自燃。

四、磨煤機通風量標定及一次風率優化

一次風率對煤粉氣流著火速度和著火穩定性有著直接的影響，因此，保持合理的一次風率顯得非常重要。調整前磨煤機的實際通風量相比表盤通風量有明顯的偏離，表盤顯示通風量偏小，這樣給運行人員的判斷帶來很大困難，在平時運行過程中運行人員無法對鍋爐燃燒狀況做出較為準確的調整，只有放大磨煤機通風量來調整。

一次風率過大對鍋爐燃燒造成如下不利：

1.一次風率過大時，噴口一次風速較高，煤粉氣流的剛性較大，著火推遲，焦炭顆粒在爐內的停留時間縮短，燃燒效率降低；

2.一次風率過大時，煤粉濃度也隨著降低，煤粉氣流的著火的穩定性降低；

3.在同樣的爐膛出口過量空氣系數條件下，一次風率升高就會導致二次風率的下降，這樣，一方面造成進入爐內的有效熱空氣量減少，另一方面，由于二次風率的下降，各二次風噴口的二次風動量也相應降低，不但影響到爐內燃燒組織，而且影響到燃燒后期的湍動混合，致使鍋爐燃燒效率下降，飛灰、爐渣可燃物含碳量上升。

4.過高的一次風率對制粉系統的磨損加劇也是一個不可忽視的問題；從2011年9月噴燃器磨損圖片（下圖）：

顯示出煤粉噴口周圍磨損比較嚴重，高溫造成噴口四周燒毀變形，箱體部分已被磨穿。

表2 不同給煤量下的風煤比

值得注意的是：磨煤機的最低出力要保證額定值的40%～50%以上，否則過低的給煤量、磨盤上過薄的煤層會造成磨輥的強烈磨損和振動。磨煤機的最小通風量盡量控制在45T以上，否則過低的通風量會造成一次粉管內煤粉的沉積和磨煤機風環風速的降低，從而造成石子煤排放量的驟增。

五、二次風配風優化試驗

配風方式不僅影響燃燒穩定性和燃燒效率，還關系到結渣、火焰中心高度的變化、爐膛出口煙溫的控制。對于燃燒器采用四角、逆時針、雙切圓布置，兩個假想切圓的直徑分別為Φ548mm和Φ1032mm。每角燃燒器分上下兩組，上組燃燒器有6層噴口，下組燃燒器有7層噴口。所有燃燒器噴口都能上下擺動±30°，燃燒器為水平濃淡燃燒器。這種燃燒器在設計上考慮了防渣和低氮功能。因此，在配風方式上不能有很大的隨意性。

一方面，得出在不同負荷工況、不同磨煤機組合方式下，提出相對合理的配風方式；另一方面，與運行人員進行廣泛的交流，以期能夠形成相對統一的配風思想，以利在以后的運行過程中較好的進行爐內燃燒組織。

在運行中，二次風箱差壓處于較低的水平，低負荷時差壓低于0.2KPa，這會導致二次風速度偏低，對于爐內燃燒組織非常不利。其主要因素：一是一次風率偏大；二是各二次小風門調節性太差。二次小風門從表盤顯示的指令和反饋來看，差別過大，這將影響到二次風箱壓力的保持。為了讓主力二次風速度盡可能的達到設計值水平，必須要保持二次風箱與爐膛的差壓，因為二次風是在煤粉氣流著火后混入的，由于高溫火焰的粘度很大，二次風必須以很高的速度才能穿透火焰，以增強空氣與焦碳粒子表面的接觸和混合；才能有力的穿透煤粉火焰達到補氧托粉的目的。

二次風配風方式，受到煤質狀況、鍋爐負荷、磨煤機運行方式以及工質參數等諸多方面的影響，需要在平時運行過程中根據實際情況，做出實時調整。

四角二次風小風門只能層操，不能單操。另外，二次風門的可調節性非常差，從表我們可以看出，指令和反饋偏差很大。由于小二次風門存在以上問題和不足，容易造成爐膛出口煙溫偏差，也容易引起爐內燃燒組織混亂。給燃燒調整帶來很大的困難，尤其對于調整煙溫偏差缺少了必要的手段。因此，司建議對二次風小風門的執行機構以及控制系統進行改造，并增加單操功能。

六、爐膛出口過?？諝庀禂祪灮?/h2>

通過改變爐膛出口過量空氣系數，跟蹤飛灰、爐渣可燃物含碳量變化、工質參數變化，并綜合考慮送吸風機電耗等因素，確定較佳的爐膛出口過量空氣系數。

在滿負荷工況下，爐膛出口氧量保持在3.5%左右相對合理。當負荷較低時，為保證爐內燃燒組織，可適當增大爐膛出口氧量。制粉系統進行了優化，由于設備自身的原因，制粉系統的運行還沒有處于最佳工況下運行，其中煤粉細度偏粗是最大影響因素。如果爐膛出口氧量保持較低，鍋爐燃燒效率將會下降，導致飛灰可燃物含碳量上升。

七、結束語

通過燃燒優化調整，制粉系統運行狀況相比燃燒調試之前得以改善（溫度、風量、風速、煤粉細度等），經濟效益也十分明顯，爐內燃燒組織得到優化，一次風率得以改善，二次風配比趨于合理，鍋爐的飛灰、爐渣含碳量降幅較大，其中飛灰含碳量控制在1%內，鍋爐三大風機電耗、磨煤機電耗、制粉單耗、飛灰、爐渣含碳量較調整前有了大幅度的下降，如下表所示：

表3