超臨界機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行鍋爐燃燒調(diào)整策略研究

1、 超臨界機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行鍋爐燃燒調(diào)整策略研究 摘要：本文以連續(xù)運(yùn)行725天的華能澠池?zé)犭姀S1號(hào)機(jī)組為研究對(duì)象，從機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行期間鍋爐調(diào)整策略入手，討論研究了消除鍋爐燃燒偏燒、金屬壁溫超限、爐膛結(jié)焦及還原區(qū)高溫腐蝕的運(yùn)行調(diào)整策略。關(guān)鍵詞：超臨界機(jī)組；長(zhǎng)周期運(yùn)行；鍋爐運(yùn)行；燃燒調(diào)整1引言華能澠池?zé)犭姀S1號(hào)機(jī)組在2018年5月25日啟動(dòng)，截止2020年5月18日連續(xù)安全穩(wěn)定運(yùn)行725天，創(chuàng)造了同類(lèi)機(jī)型運(yùn)行最長(zhǎng)記錄。鍋爐燃燒運(yùn)行復(fù)雜多變，且2019年以來(lái)為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行開(kāi)始摻燒煤泥、市場(chǎng)煤、銅川煤，發(fā)熱量、揮發(fā)份、灰份與設(shè)計(jì)煤種偏差大，且煤質(zhì)不穩(wěn)定，經(jīng)常性出現(xiàn)燃燒器噴口結(jié)焦、前后墻熱負(fù)荷偏差大、金屬壁溫

2、超限等一系列問(wèn)題，對(duì)鍋爐運(yùn)行產(chǎn)生極大安全隱患，本文從鍋爐燃燒調(diào)整入手討論了消除鍋爐燃燒偏燒、金屬壁溫超限、爐膛結(jié)焦及還原區(qū)高溫腐蝕的運(yùn)行調(diào)整策略。2設(shè)備概況華能澠池?zé)犭姀S兩臺(tái)350mw機(jī)組鍋爐型號(hào)為hg-1164/25.4-pm1，鍋爐采用前后墻對(duì)沖燃燒方式，共布置5層燃燒器，前墻三層，后墻兩層，每層布置4只，共20只低nox軸向旋流燃燒器。制粉系統(tǒng)采用中速磨煤機(jī)正壓直吹式冷一次風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，每臺(tái)鍋爐配5臺(tái)中速磨煤機(jī)，4運(yùn)1備，設(shè)計(jì)煤種為貧煤，熱值在38004100大卡左右，揮發(fā)分在3540%之間，灰分熔點(diǎn)在1280左右。3鍋爐長(zhǎng)周期運(yùn)行存在的問(wèn)題及原因簡(jiǎn)析2019年以來(lái)為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行開(kāi)始摻燒煤泥

3、、市場(chǎng)煤、銅川煤，發(fā)熱量、揮發(fā)份、灰份與設(shè)計(jì)煤種偏差大，且煤質(zhì)不穩(wěn)定，經(jīng)常性出現(xiàn)燃燒器噴口結(jié)焦、前后墻熱負(fù)荷偏差大、金屬壁溫超限等一系列問(wèn)題，對(duì)鍋爐運(yùn)行產(chǎn)生極大安全隱患，極易造成四管泄漏、惡性結(jié)焦和爐膛滅火等惡性事故造成機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)。3.1 制粉系統(tǒng)相關(guān)分析不同磨組運(yùn)行方式下，煤種煤質(zhì)不同，加之磨出口粉管一次風(fēng)速不均勻?qū)е聰y帶的煤粉量不均勻，導(dǎo)致?tīng)t膛內(nèi)的熱負(fù)荷分布不均勻，造成局部水冷壁區(qū)域輻射換熱增強(qiáng)，工質(zhì)質(zhì)量流速不變的情況下，引起鍋爐偏燒，繼而引起管壁超溫和氣溫偏差等現(xiàn)象。3.2 二次風(fēng)及燃盡風(fēng)相關(guān)分析鍋爐采用前后墻對(duì)沖燃燒方式，共布置5層20只低nox軸向旋流燃燒器。該燃燒器主要由中心風(fēng)

4、、一次風(fēng)、二次風(fēng)、三次風(fēng)道以及啟動(dòng)油槍和點(diǎn)火油槍組成。因管道布置阻力及燃燒器旋流強(qiáng)度不同導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)各層二次風(fēng)及燃盡風(fēng)流量不同，二次風(fēng)是燃煤燃燒的主要供氧方式，燃盡風(fēng)為煤粉燃盡提供最后的氧量，所以，當(dāng)二次風(fēng)及燃盡風(fēng)分配不均就會(huì)導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)燃燒強(qiáng)度、熱負(fù)荷不均，從而導(dǎo)致偏燒等問(wèn)題。3.3 鍋爐運(yùn)行氧量相關(guān)分析鍋爐運(yùn)行氧量過(guò)高不僅增加送、引風(fēng)機(jī)出力，不經(jīng)濟(jì)，而且nox排放增加，環(huán)保性能降低。鍋爐運(yùn)行氧量過(guò)低，會(huì)降低爐溫，使燃燒不夠充分，由于還原性氣體增加，使鍋爐更加容易結(jié)焦，更容易發(fā)生和加速高溫腐蝕，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行壁溫運(yùn)行條件也比較惡劣，同時(shí)會(huì)使鍋爐的燃燒穩(wěn)定性降低，不利于爐膛的安全，易發(fā)生爆燃、滅火等惡性事

5、故1。4針對(duì)存在問(wèn)題的燃燒調(diào)整策略研究根據(jù)以上敘述鍋爐長(zhǎng)周期運(yùn)行存在的一些問(wèn)題，通過(guò)不斷地燃燒調(diào)整試驗(yàn)，且通過(guò)足夠長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行觀察，鍋爐偏燒、金屬超溫等問(wèn)題得到了很大程度的改善，極大降低了鍋爐長(zhǎng)周期運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，具體討論如下：4.1制粉系統(tǒng)相關(guān)調(diào)整根據(jù)測(cè)算，五臺(tái)磨煤機(jī)出口粉管一次風(fēng)速不平（同一臺(tái)磨煤機(jī)最高風(fēng)速偏差17%，最低風(fēng)速偏差-17%），導(dǎo)致單個(gè)燃燒器功率不平衡。通過(guò)燃燒調(diào)整，磨煤機(jī)一次風(fēng)速偏差均已控制在10%以?xún)?nèi)，經(jīng)過(guò)產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)間觀察，燃燒有很大改善。與此同時(shí)，適當(dāng)提高燃燒器一次風(fēng)量，防止著火距離過(guò)近導(dǎo)致燃燒器噴口燒損及嚴(yán)重結(jié)焦。澠池?zé)犭婂仩t設(shè)計(jì)煤種為貧煤，熱值在38004100大卡左右，而經(jīng)

6、濟(jì)煤種銅川煤發(fā)熱量極高，可達(dá)6000大卡以上，燃運(yùn)銅川煤的燃燒器會(huì)造成局部熱量過(guò)高，增大偏燒、超溫風(fēng)險(xiǎn)，故而將高熱值銅川煤與低熱值煤泥按1:1比例摻混，使熱值接近設(shè)計(jì)煤種，極大改善鍋爐運(yùn)行工況。4.2二次風(fēng)及燃盡風(fēng)相關(guān)調(diào)整二次風(fēng)和燃盡風(fēng)由各自的旋流器產(chǎn)生必要的旋轉(zhuǎn)，通過(guò)燃燒器內(nèi)同心的環(huán)形通道，在燃燒的不同階段進(jìn)入爐膛，有助于nox總量的降低和燃料的燃盡。通過(guò)不斷地對(duì)二次風(fēng)及燃盡風(fēng)的旋流強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)整觀察，使?fàn)t內(nèi)燃料同煙氣充分混合，既可保證水冷壁區(qū)域呈氧化性特性，防止結(jié)渣和高溫腐蝕；同時(shí)可保證爐膛中心不缺氧，即達(dá)到高燃燒效率，也減少nox的生成，提高環(huán)保經(jīng)濟(jì)性2。4.3氧量相關(guān)燃燒調(diào)整根據(jù)鍋爐低溫

7、省煤器出口及scr入口、scr出口氧量對(duì)比分析，若出現(xiàn)較大偏差，一般伴隨著同側(cè)垂直水冷壁超溫及氧量低，說(shuō)明鍋爐確已發(fā)生偏燒，氧量低的一側(cè)燃燒劇烈，此時(shí)應(yīng)及時(shí)提高氧量低側(cè)的燃燒氧量，即提高該側(cè)進(jìn)入鍋爐的二次風(fēng)量，降低爐內(nèi)平均溫度，對(duì)壁溫超溫、偏燒及結(jié)焦有很大緩解作用。因爐內(nèi)燃燒情況復(fù)雜，煙氣成分復(fù)雜，從而導(dǎo)致省煤器出口氧量經(jīng)常出現(xiàn)不準(zhǔn)，值班員應(yīng)根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)、脫硝出口氧量、nox、co含量綜合判斷氧量測(cè)點(diǎn)是否準(zhǔn)確，若不準(zhǔn)及時(shí)聯(lián)系熱工校正氧量測(cè)點(diǎn)，以保證測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確為燃燒調(diào)整提供數(shù)據(jù)依據(jù)。關(guān)于鍋爐運(yùn)行氧量大小的控制要嚴(yán)格按照燃燒調(diào)整的試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整，因澠池?zé)犭姙闊犭娐?lián)產(chǎn)機(jī)組，帶有采暖及工業(yè)供氣，故僅根

8、據(jù)電負(fù)荷來(lái)調(diào)整氧量大小就不能滿足燃燒調(diào)整的需求，所以應(yīng)按照給水流量來(lái)調(diào)節(jié)，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)下圖1：圖1：給水流量與氧量對(duì)應(yīng)曲線5結(jié)語(yǔ)鍋爐燃燒運(yùn)行復(fù)雜多變，且2019年以來(lái)為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行開(kāi)始摻燒經(jīng)濟(jì)煤種，經(jīng)濟(jì)煤種在發(fā)熱量、揮發(fā)份、灰份及灰熔點(diǎn)等參數(shù)與設(shè)計(jì)煤種偏差大，且煤質(zhì)不穩(wěn)定，故而鍋爐易出現(xiàn)燃燒器噴口結(jié)焦、前后墻熱負(fù)荷偏差大、金屬壁溫超限等一系列問(wèn)題，對(duì)鍋爐運(yùn)行產(chǎn)生極大安全隱患，本文從制粉系統(tǒng)調(diào)整、二次風(fēng)和燃盡風(fēng)調(diào)整及鍋爐運(yùn)行氧量調(diào)整等方向進(jìn)行鍋爐燃燒調(diào)整，經(jīng)過(guò)不斷試驗(yàn)和觀察，逐漸積累經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而總結(jié)出規(guī)律措施，通過(guò)應(yīng)用上述措施，在很大程度上消除了鍋爐燃燒偏燒、金屬壁溫超限、爐膛結(jié)焦及還原區(qū)高溫腐蝕等燃燒異常，達(dá)到預(yù)期效果，為華能澠池?zé)犭?號(hào)機(jī)組72