侧煤仓对冲燃烧锅炉一次风粉调平的试验研究

吕宏彪，史恒惠

(国家电投集团河南电力有限公司 技术信息中心，郑州 450001)

侧煤仓对冲燃烧锅炉一次风粉调平的试验研究

吕宏彪，史恒惠

(国家电投集团河南电力有限公司 技术信息中心，郑州 450001)

侧煤仓锅炉实际运行中经常发现各燃烧器出口煤粉分配严重不均，即靠近扩建端的各燃烧器煤粉流量大、风速高，而固定端一侧的煤粉流量偏小、风速低。这是导致燃烧不均、一次风管堵塞的主要原因。研究了一种新型的风速调整装置，安装在各一分二分配器后、燃烧器前，有效地对各支管风粉速度进行在线调平，较好地解决了锅炉燃烧不均衡的问题。

侧煤仓；锅炉；燃烧器；煤粉分配；风粉速度；在线调平；风速调整

0 引言

某电厂锅炉为东方锅炉股份有限公司生产的1 000 MW、超超临界参数、变压直流、单炉膛、一次再热、平衡通风、露天岛式布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、对冲燃烧方式、Π型锅炉。燃烧设备系统为前后墙布置，燃烧系统共布置48只燃烧器，风、粉气流从煤粉燃烧器、燃尽风喷进炉膛后，各燃烧器在炉膛内形成一个独立的火焰。前、后墙各布置3层燃烧器，每层8个。

该锅炉自投运以来，一直存在一次风速分布不均匀，一次风管堵塞、磨损严重，一次风管缩孔卡涩、调节困难等问题。造成锅炉燃烧不充分，火焰中心偏斜，炉膛出口两侧烟温偏差大。

1 设备概况

该电厂锅炉制粉系统采用侧煤仓布置方式，磨煤机布置在2台锅炉中间位置，共设置6台磨煤机，每个磨煤机有4个一次风母管，煤粉通过一次风主管输送，最后通过一分二煤粉分配器后分为2个支管进入燃烧器。锅炉主要参数见表1，电厂设计燃煤及校核燃煤特性见表2。

该电厂锅炉实际运行中发现，各燃烧器出口煤粉分配严重不均，即靠近扩建端的各燃烧器煤粉流量大、风速高，而固定端一侧的煤粉流量偏小、风速低[1]。分析认为，这是导致燃烧不均匀、一次风管堵塞、磨损严重的主要原因。

各一次风粉管路流动阻力的差异是造成各燃烧器出口风粉流速偏差的主要原因[2]。因此，研究在各一次风支管上加装流速均衡装置，保证主管段和支管段整体风粉流动阻力的均衡，从而实现燃烧器出口煤粉流速的均衡和调平[3]。

表1 锅炉主要参数

注：BMCR工况是指锅炉最大出力工况，THA工况是指热耗率

考核工况，BRL工况是指锅炉额定负荷工况。

2 工程实践研究

锅炉一次风主管中的风粉混合物经过一分二分配器进入一次风支管，通过在一次风支管上加装阻力调节装置，使分配器到燃烧器管段的阻力均衡，从而保证支管内的风粉混合物流速均衡[4]。传统可调缩孔是常见的管道阻力调整设备，但现场勘察发现，一次风各支管布局密集，管道上方无足够空间安装传统可调缩孔调节设备。

表3 B磨煤机各出口管道流速分布情况 m/s

注：B磨煤机煤量、风量、出口风温均值依次为73.9 t/h，126.2 t/h，96.8 ℃。

表2 燃煤特性

针对现场安装空间有限，且从分配器到燃烧器间可加装调节设备的管段均为水平管段的问题，设计了3种方案并择优确定如下改造方案。

将调节挡板安装在分配器到燃烧器间的水平管段，每个燃烧器入口一次风管道上装设1个，每台磨煤机装设8个。调节挡板只对管道上截面进行阻流，其中挡板和旋转轴采用稀土耐磨合金钢。挡板结构及开关如图1所示，图中：挡板全关设定为90°，挡板全开设定为0°。

图1 挡板结构

本调节挡板结构简单，安装受现场空间限制较小，阻挡特性线性度较好，不容易卡涩，旋转轴置于煤粉直接冲刷环境外且旋转轴置于耐磨挡板的背面，进一步保护旋转轴，在全开状态下不影响管道流通面积。

3 工程试验验证

3.1 煤粉流速调整装置调节特性试验

在进行各磨煤机燃烧器出口煤粉流速调平之前，对流速调整装置调节的有效性进行测试。选择2台磨煤机煤粉流速高的管道进行测试，测试调整机构的有效性。

3.1.1 特性试验1： B5-B6流速偏差大的调整

首先利用风粉在线监测数据分析B磨煤机各管道的流速分布情况，见表3。

观察发现，B5-B6之间偏差明显。开始逐渐关小B5，B5流速调整阀从0°(挡板全开)逐渐关小，每次10°，关至50°时，B5和B6的流速接近，并持续保持良好的平衡，如图2所示。

3.1.2 特性试验2：F1-F2流速偏差大的调整

分析F磨煤机的风粉监测数据发现，F磨煤机F1，F2的流速偏差较大。开始逐步调整F2管道安装的煤粉流速调整阀从全开到60°位置，F1-F2管道煤粉流速发生明显变化，并最终相互接近[5]。调整的过程如图3所示。

3.2 煤粉流速热态调平方法及试验

通过随机选取B和F磨煤机进行的煤粉流速调整装置调节特性试验，检验了流速调整的有效性。基于此进行各磨煤机燃烧器出口煤粉流速的热态调平。

3.2.1 分析磨煤机各支管流速分布

以主力磨煤机C磨煤机调平试验为例进行说明。调平前，利用风粉在线煤粉流动监视数据，分析C磨煤机各支管流速的分布情况，见表4。

根据数据分析，可以得到如下认识：C1，C2之间偏差很小，整体在均值19.3 m/s附近波动，流速较低；C3，C4之间有小幅偏差(C4高于C3约3.0 m/s)，整体在21.2 m/s附近波动；C5，C6之间偏差较大(C5比C6高3.7 m/s)，且这两个管的流速整体高于其他管道，在均值25.9 m/s附近波动；C7，C8之间偏差很小，整体在均值21.1 m/s附近波动。

根据第1步的数据分析，可以获得调整方向：C1，C2可不调整，流速调整阀保持全开位置；C4流速调整阀应关小；在不调整主管可调缩孔的情况下，C5，C6调整阀都应关小，但C5关的幅度应比C6大；C7，C8可不调整，流速调整阀保持全开位置。

3.2.2 实施调整策略

根据调整方向，边调整边观察流速调整的效果，经过多次调整后，当达到比较满意的效果时，停止调整。C磨煤机阀位调平试验前后的阀位开度比较见表5。

3.2.3 调平效果检验

调平后，除调平后的一段时间外，还应观察其他时间段类似工况下调平的情况。取相似工况下的两段数据进行对比，看流速的分布情况。

根据C磨煤机调整后的运行数据可以得到如下结论：C5，C6比其他管道煤粉流速普遍偏高的情况得到了改善，说明同时调整C5，C6的阻力，使得C5，C6从主管到分支管路的阻力都得到了平衡。由于C5，C6主管上的原有可调缩孔无法调整，限制了进一步缩小各管间流速偏差的能力[6]。C4调整关小煤粉流速调整阀位后，C3，C4之间的偏差得到了有效改善，再次表明了流速调整的有效性。

图2 B磨煤机出口管流速偏差调整图(2015-07-11)

图3 调试测试前后F1-F2管道煤粉流速的变化

项目C1C2C3C4C5C6C7C8均值19.319.319.622.827.724.021.221.1Max20.921.921.725.431.328.023.022.7Min18.117.217.920.924.120.719.018.7组别(C1,C2)(C3,C4)(C5,C6)(C7,C8)组内偏差0.03.2-3.7-0.1组均值19.321.225.921.1

注：C磨煤机煤量、风量、出口风温均值依次为72.4 t/h，131.6 t/h，94.4 ℃。

表5 C磨煤机调整前后流速调整装置阀位变化 (°)

4 结论

工程验证及煤粉流速调平试验表明，磨煤机出口粉管煤粉流速调平装置灵活可调，能有效地对各支管风粉速度进行在线调平。试验对A-F磨煤机进行反复调平后，单个管道的流速相对偏差可控制在7%以内，各磨煤机各管道煤粉流速与平均流速的平均偏差可控制在1%～5%，较好地解决了锅炉燃烧不均衡的问题。

[1]李强，陈敏.600 MW亚临界锅炉燃烧优化试验研究[J].华电技术，2013，35(1)：10-15.

[2]熊钟，文震林.景德镇电厂锅炉一次风系统优化调整[J].能源研究与管理，2012(3)：93-96.

[3]尹民权，高西.锅炉燃烧工况异常状态诊断分析[J].华电技术，2008，30(6)： 36-39,63.

[4]高峰.锅炉热经济性燃烧调整分析[J].锅炉技术，2007，38(4)：43-46,60.

[5]杨兴森.一次风管内流动特性与流速测量[J].仪器仪表学报，2006，27(z2)： 1194-1195.

[6]何晋，杜瑞铭，聂利辉.锅炉飞灰含碳量偏高原因分析及处理对策[J].热力发电，2003，32(9)：32-33.

TK 229.6

A

1674-1951(2017)12-0001-03

2017-06-20；

2017-11-22

国家科技支撑计划项目(2015BAA03B01)

(本文责编：白银雷)

吕宏彪(1970—)，男，河南平顶山人，高级工程师，从事锅炉技术及设备节能管理方面的工作(E-mail:18538163820@163.com)。