330MW燃煤锅炉燃烧优化调整浅析

（甘肃大唐国际连城发电有限责任公司，甘肃 兰州 730332）

引言

某发电厂330MW机组所配1025吨/小时燃煤锅炉，是由东方锅炉有限责任公司制造的亚临界参数自然循环汽包炉，采用中间一次再热、四角切圆燃烧、平衡通风、固态排渣。“∏”形布置汽包锅炉。燃用煤种属高挥发份、中等发热量的混合烟煤。该炉配有五台HP-823中速磨煤机，制粉系统为冷一次风正压直吹系统，并配有两台三分仓豪顿华回转式空气预热器。自投产运行以来，受煤炭市场影响，所用煤种多元化、煤质变化大，低位热值逐年下降，偏离设计煤种，造成设备磨损严重，燃烧工况恶化，消耗增大。历年低位热值、磨煤机、制粉系统单耗统计如下表1：

表1 历年低位热值、磨煤机、制粉系统单耗统计

一、燃烧调整的目的和任务

l.保证锅炉参数稳定在规定范围并产生足够数量的合格蒸汽以满足外界负荷的需要；

2.保证锅炉运行安全可靠；

3.尽量减少不完全燃烧损失，以提高锅炉运行的经济性；

4.使NOx，SOx及锅炉各项排放指标控制在允许范围内。

燃烧工况稳定、良好，是保证锅炉安全可靠运行的必要条件。燃烧过程不稳定不但将引起蒸汽参数发生波动，而且还将引起未燃烬可燃物在尾部受热面的沉积，以致给尾部烟道带来再燃烧的威胁。炉膛温度过低不但影响燃料的着火和正常燃烧，还容易造成炉膛熄火。炉膛温度过高、燃烧室内火焰充满程度差或火焰中心偏斜等，将引起水冷壁局部结渣，或由于热负荷分布不均匀而使水冷壁和过热器、再热器等受热面的热偏差增大，严重时甚至造成局部管壁超温或过热器爆管事故。

二、制粉系统优化调试

制粉系统运行参数的合理与否，对锅炉机组的安全、稳定、经济运行都有着直接的影响，因此，制粉系统优化调整是整个燃烧优化工作的基础所在，只有制粉系统处于较佳的运行工况，后续的燃烧优化调整才能够有效开展。

制粉系统的优化调整包括：磨煤机出口温度优化、磨煤机通风量标定及一次风率优化、一次风热态调平、分离器挡板开度优化、煤粉细度优化以及磨煤机最大出力试验等。

三、磨煤机出口温度优化

热态调整前，运行人员把各台磨出口温度基本控制在80℃左右，并且有个别磨的冷风门在运行中保持一定的开度。对于这种冷一次风正压直吹式制粉系统，我们根据现有燃用煤质及锅炉运行情况，对磨煤机的出口温度做出了调整，从80℃左右逐步提升到90～100℃以上，磨煤机运行稳定，煤粉气流着火较调整前明显提前，炉膛出口烟温正常。按目前的燃用煤种磨煤机出口温度运行在90-100℃之间比较合理。

磨煤机出口温度的提升所带来的好处是多方面的:

首先，能够有效提升磨煤机的干燥出力；其次，燃烧稳定性提高；最后，磨煤机出口温度的提高，对空预器的换热效果也会增强。另外，提高一次风温还能在低负荷时稳定燃烧；值得注意的一点是：在提高磨煤机出口运行温度以后，要求在停磨时，将磨内余粉吹扫干净，防止由于磨内存留余粉而引起自燃。

四、磨煤机通风量标定及一次风率优化

一次风率对煤粉气流着火速度和着火稳定性有着直接的影响，因此，保持合理的一次风率显得非常重要。调整前磨煤机的实际通风量相比表盘通风量有明显的偏离，表盘显示通风量偏小，这样给运行人员的判断带来很大困难，在平时运行过程中运行人员无法对锅炉燃烧状况做出较为准确的调整，只有放大磨煤机通风量来调整。

一次风率过大对锅炉燃烧造成如下不利：

1.一次风率过大时，喷口一次风速较高，煤粉气流的刚性较大，着火推迟，焦炭颗粒在炉内的停留时间缩短，燃烧效率降低；

2.一次风率过大时，煤粉浓度也随着降低，煤粉气流的着火的稳定性降低；

3.在同样的炉膛出口过量空气系数条件下，一次风率升高就会导致二次风率的下降，这样，一方面造成进入炉内的有效热空气量减少，另一方面，由于二次风率的下降，各二次风喷口的二次风动量也相应降低，不但影响到炉内燃烧组织，而且影响到燃烧后期的湍动混合，致使锅炉燃烧效率下降，飞灰、炉渣可燃物含碳量上升。

4.过高的一次风率对制粉系统的磨损加剧也是一个不可忽视的问题；从2011年9月喷燃器磨损图片（下图）：

显示出煤粉喷口周围磨损比较严重，高温造成喷口四周烧毁变形，箱体部分已被磨穿。

表2 不同给煤量下的风煤比

值得注意的是：磨煤机的最低出力要保证额定值的40%～50%以上，否则过低的给煤量、磨盘上过薄的煤层会造成磨辊的强烈磨损和振动。磨煤机的最小通风量尽量控制在45T以上，否则过低的通风量会造成一次粉管内煤粉的沉积和磨煤机风环风速的降低，从而造成石子煤排放量的骤增。

五、二次风配风优化试验

配风方式不仅影响燃烧稳定性和燃烧效率，还关系到结渣、火焰中心高度的变化、炉膛出口烟温的控制。对于燃烧器采用四角、逆时针、双切圆布置，两个假想切圆的直径分别为Φ548mm和Φ1032mm。每角燃烧器分上下两组，上组燃烧器有6层喷口，下组燃烧器有7层喷口。所有燃烧器喷口都能上下摆动±30°，燃烧器为水平浓淡燃烧器。这种燃烧器在设计上考虑了防渣和低氮功能。因此，在配风方式上不能有很大的随意性。

一方面，得出在不同负荷工况、不同磨煤机组合方式下，提出相对合理的配风方式；另一方面，与运行人员进行广泛的交流，以期能够形成相对统一的配风思想，以利在以后的运行过程中较好的进行炉内燃烧组织。

在运行中，二次风箱差压处于较低的水平，低负荷时差压低于0.2KPa，这会导致二次风速度偏低，对于炉内燃烧组织非常不利。其主要因素：一是一次风率偏大；二是各二次小风门调节性太差。二次小风门从表盘显示的指令和反馈来看，差别过大，这将影响到二次风箱压力的保持。为了让主力二次风速度尽可能的达到设计值水平，必须要保持二次风箱与炉膛的差压，因为二次风是在煤粉气流着火后混入的，由于高温火焰的粘度很大，二次风必须以很高的速度才能穿透火焰，以增强空气与焦碳粒子表面的接触和混合；才能有力的穿透煤粉火焰达到补氧托粉的目的。

二次风配风方式，受到煤质状况、锅炉负荷、磨煤机运行方式以及工质参数等诸多方面的影响，需要在平时运行过程中根据实际情况，做出实时调整。

四角二次风小风门只能层操，不能单操。另外，二次风门的可调节性非常差，从表我们可以看出，指令和反馈偏差很大。由于小二次风门存在以上问题和不足，容易造成炉膛出口烟温偏差，也容易引起炉内燃烧组织混乱。给燃烧调整带来很大的困难，尤其对于调整烟温偏差缺少了必要的手段。因此，司建议对二次风小风门的执行机构以及控制系统进行改造，并增加单操功能。

六、炉膛出口过剩空气系数优化

通过改变炉膛出口过量空气系数，跟踪飞灰、炉渣可燃物含碳量变化、工质参数变化，并综合考虑送吸风机电耗等因素，确定较佳的炉膛出口过量空气系数。

在满负荷工况下，炉膛出口氧量保持在3.5%左右相对合理。当负荷较低时，为保证炉内燃烧组织，可适当增大炉膛出口氧量。制粉系统进行了优化，由于设备自身的原因，制粉系统的运行还没有处于最佳工况下运行，其中煤粉细度偏粗是最大影响因素。如果炉膛出口氧量保持较低，锅炉燃烧效率将会下降，导致飞灰可燃物含碳量上升。

七、结束语

通过燃烧优化调整，制粉系统运行状况相比燃烧调试之前得以改善（温度、风量、风速、煤粉细度等），经济效益也十分明显，炉内燃烧组织得到优化，一次风率得以改善，二次风配比趋于合理，锅炉的飞灰、炉渣含碳量降幅较大，其中飞灰含碳量控制在1%内，锅炉三大风机电耗、磨煤机电耗、制粉单耗、飞灰、炉渣含碳量较调整前有了大幅度的下降，如下表所示：

表3