包头第二热电厂200MW锅炉燃烧器改造

潘磊　胡建刚

摘 要：包头第二热电厂两台200 MW机组锅炉由于近年来煤质下降、煤质灰熔点低以及锅炉存在的设计性缺陷，造成炉膛结焦严重，并且造成过热器、再热器的减温水量大及壁温超温等影响经济性、安全性的问题。该文以包头第二热电厂200 MW机组锅炉为研究背景，找出导致锅炉严重结焦的问题所在，通过研究分析得到以下结论，在锅炉原设计条件下，一次风射流轨迹不同程度发生刷墙，引起水冷壁结焦，同时炉膛结焦后壁面温度提高，又反过来加重结焦，形成恶性循环。

关键词：一次风 结焦 四角切圆

中图分类号：TK223 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）06（b）-0021-02

1 设备概况

包头第二热电厂200 MW机组锅炉为DG670/13.7-22型超高压、一次再热、自然循环、固态排渣锅炉，？型布置，设计煤种为烟煤。采用直吹式制粉系统，采用三分仓回转式预热器、钢构架（双排柱）。过热蒸汽温度调节采用两级给水喷水调温。再热蒸汽温度调节采用烟气挡板，喷水作为细调措施。

炉膛边长为12 400 mm×12 080 mm。炉膛高41 m。煤粉燃烧器锅炉厂原设计采用四角布置切向燃烧、带周界风的固定式直流燃烧器，一、二次风燃烧器喷口轴线形成的炉内假想切圆的直径为Φ529 mm和Φ830 mm。每角燃烧器喷口共布置有12层喷口，其中一次风喷口5层，顶二次风喷口1层，其余6层为二次风喷口。燃烧器顶部设置顶二次风喷口（即OFA喷口），OFA喷口反切15度，旨在降低炉内气流的残余旋转，减少炉膛出口处两侧烟温的偏差。

燃烧制粉系统采用5台ZGM80G中速磨煤机冷一次风直吹式制粉系统，其中4台磨煤机运行，1台备用。设计煤粉细度R90不大于22%。

燃烧器每层风室的入口处均设有二次风门挡板，风门的控制采用层控方式。

2 现状

包头第二热电厂200 MW机组锅炉自投产以来一直存在严重结焦问题，结焦使过热器超温、减温水量比设计值高30%～50%，机组带负荷能力降低30%～40%，锅炉燃烧不稳定，结焦、超温现象严重，具体表现在以下几个方面。

（1）锅炉炉内结焦严重。锅炉出力低，机组带负荷能力降低30%～40%，不能满足生产需要。到2008年8月初机组带负荷100～130 MW。

（2）高温过热器与再热器管壁温度偏高，减温水量比设计值高30-50%，减温水量已调至极限。

（3）锅炉燃烧不稳定，发生过数次灭火保护动作（MFT）。

（4）锅炉热效率偏低。

3 原因分析

两台200MW机组投产以来，存在着全炉膛水冷壁严重结焦，炉膛出口烟温升高，高温过热器与高温再热器超温、减温水量大，锅炉排烟温度高等一系列问题。分析原因如下：（1）一次风煤粉气流的刷墙，引起水冷壁结焦，导致炉膛辐射传热量减少，炉膛平均温度升高，进而炉膛出口温度随之升高，对流烟道过热器与再热器超温。（2）一、二次风的分离，造成炉膛混合性能变差，从而燃烧推迟，炉膛火焰中心上移，这是引起屏式过热器结渣的重要原因之一。（3）导致燃烧器区域水冷壁附近还原性气氛，降低了灰熔点，加剧炉膛结焦。

4 改造对策

包头第二热电厂200 MW机组锅炉自投产以来一直存在结渣、超温等问题，严重影响机组的经济性和安全性，针对这些问题，笔者对锅炉燃烧器的仅将一次风进行反切和燃烧器进行分析、研究，分析锅炉结渣、超温的根本原因，从而提出切实可行的改进方案。

4.1 速度场、温度差数值模拟及分析

按照改造思路，将C层一次风燃烧器喷口移到F层二次风下方，并且在C层一次风燃烧器下方增加一层M层二次风，具体布置情况如图1所示，这样可以起到降低燃烧器高宽比作用。

4.2 燃烧器整体重组改造方案布置特点分析

（1）各层一次风射流与各层二次风射流形成相同实际切圆，并处于炉膛合适的中央区域。即炉膛内上下形成直径相同的柱状火焰。

（2）一次风射流因不再刷墙，因而当煤灰熔点较高煤时，可解决炉膛结焦，锅炉可以满足带高负荷要求。而当燃用低灰熔点煤时，也能有效缓解炉膛结焦的过程和严重程度，较改前有明显改善。锅炉运行可靠、安全。

（3）一次风与二次风射流得到充分混合。燃烧器区域燃烧强烈、充分。促进劣质煤的高效燃烧，提高燃烧效率。

（4）燃烧组织合理，结合EI燃烧器着火稳定性强。

（5）在减轻炉膛结焦，提高炉膛传热的同时，火焰中心较低，可以降低炉膛出口烟气温度，减少过热器、再热器减温水量，提高机组发电效率。

（6）上述改造方案下，满负荷条件下，炉膛反正切动量流率矩为-0.63，炉膛出口烟温偏差可以得到有效控制。

5 改造后效果

通过以上的分析，提出了燃烧器的最优化改造方案，并于2009年9月和2010年8月别对两台锅炉进行了改造，改造后使锅炉的结渣情况得到彻底的解决，增强了机组的带负荷能力，经济性和安全性得到了明显的提高。

2009年7月25日和12月10日分别进行了改造前后性能试验，燃烧器改造以后，燃用较好煤质具有带200 MW负荷的能力。而改造前由于锅炉结渣、超温，只能在120～150 MW之间运行，锅炉效率由143 MW负荷时的91.49%提高至200MW负荷时德92.45%。排烟温度由141.6 ℃下降到129.2 ℃，降低了10 ℃～12 ℃。其它如烟气中氧量、飞灰可燃物含量、大渣可燃物含量、各项热损失均有了不同程度的降低。

另外，锅炉的实际运行情况也有了较大的改善，具体为：（1）炉膛结焦程度较改前显著减轻。掉焦次数明显减少。炉膛出口屏过、高过、高再壁温降低，锅炉安全性得到提高。（2） 锅炉燃烧稳定，未发生过MFT。（3）炉膛混合性能提高，改造后运行氧量较改造前降低1.5%～2.0%，从而降低了排烟热损失。

6 改造后经济效益

（1）自09年9月4日，锅炉燃烧器改造完成到2010年2月底，运行总计达6个月4 320 h，增加发电量17 280万kW·h，按盈利约0.10元/kw·h计，计算得出直接经济效益为1 728万元。

（2）由于通过燃烧器改造，锅炉负荷提高，机组供电煤耗下降，根据计算，提高40 MW电负荷后的供电煤耗可降低6 g/kW·h，结合排烟温度降10 ℃，锅炉效率提高0.8%～1%，煤耗降3 g/ kW·h. 综合煤耗下降9 g/kW·h.，按照平均发电负荷150 MW计算， 6个月的节煤9 769 t（3 900 kCal/kg），折算标煤5 443 t。按照当地煤价150元/t，节省用煤146万元。

两项合计1 874万元。其中未计算入减温水减少对煤耗的影响及供热提高效益。目前投资成本已提前收回。

总体来看，燃烧器改造效果良好，经济效益显著，达到改造预期目标，为今后同类型机组锅炉改造提供技术支持，具有较好的借鉴意义。

7 结语

（1）该论文针对200 MW机组锅炉燃烧器的改造分析方法对同类型锅炉结渣、超温等的改造同样适用，可以根据各自出现的问题分别提出相应的改造方案；对于其它锅炉的分析改造也有着重要的借鉴意义。

（2）该论文通过对燃烧器改造后，提高了锅炉的带负荷能力和燃烧效率，达到了节能降耗的目的，因此该文的研究结果具有较大的推广应用价值。

参考文献

[1] 吴生来，毕政益.电站锅炉四角切圆燃烧技术刍议论[J].中国电力，1999，32（1）：15-21.

[2] 何佩鏊，赵仲琥，秦裕琨.煤粉燃烧器的设计与运行[M].北京：机械工业出版社，1987.

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