渭河电厂四号锅炉负压波动灭火分析与改进

摘要：渭河电厂#4炉经低氮燃烧器改造后，在2016年以前，经常出现炉膛负压波动甚至频繁灭火现象，影响了生产安全经济运行。经过今几年不断完善，提出改进意见，在2017年未发生一次灭火现象，我做一下分析和讨论。

关键词：火电厂；低氮燃烧器改造；锅炉灭火；改进分析

一、4号锅炉简介

#4锅炉型号SG—1025/16.7—M315亚临界压力中间再热自然循环汽包炉，于1991年7月25日投产。本锅炉型式为单炉膛π型露天布置、燃煤、平衡通风、固态排渣、全钢架悬吊结构、四角布置切圆燃烧、亚临界压力、中间一次再热、自然循环汽包锅炉。

炉膛深为12.5米，宽为13.26米，其深宽比为1∶1.06。炉顶棚管中心标高为58米。水平烟道的底部由折焰角以30°水平夹角向后上方延伸至5.2米处形成。垂直烟道由中隔墙隔为并联双烟道。

二、4号炉改造后的低氮燃烧器

采用高级复合式空气分级低NOx燃烧技术的直流摆动式低氮燃烧器，共四组，分别布置在炉膛四角标高为19.785米至29.255米处（风壳底部到顶部）。在炉膛四角标高为33.53米至36.16米处布置有4层分离燃尽风。主风箱设有6层强化着火煤粉喷嘴，在煤粉喷嘴四周布置有燃料风（周界风）。在每相邻2层煤粉喷嘴之间布置有1层辅助二次风喷嘴及1层偏置二次风喷嘴。在主风箱上部设有1层紧凑燃尽风喷嘴，在主风箱下部设有2层二次风喷嘴。低氮控制主要采用紧凑燃尽风（CCOFA）、可水平摆动的高位燃尽风（SOFA）、预置水平偏角的辅助二次风喷嘴（CFS）及水平浓淡强化着火煤粉喷嘴来保证NOx排放要求。在CD、EF层二次风喷口内布置有大油枪，A层一次风喷口内布置小油枪。每个煤粉喷口及每个油枪喷口布置有火焰监测探头。

三、首次改造后存在问题

#4炉进行了低氮燃烧器改造。同步进行了热风改乏气送粉、引增风机三合一改造、送引风机变频器改造，再热器增加了受热面。低氮燃烧改造后解决了再热汽温偏低问题，原烟NOx由1000mg/m3左右降到了450mg/m3左右。

但是出现了炉膛负压大幅波动以致锅炉灭火、局部爆燃问题；燃烧切圆经常反转问题；大负荷再热汽温偏高、再热减温水量过大问题；主汽温偏低问题。后来对低氮燃原因仍没有确定性的认识，需要从低氮燃烧器结构上、运行调整上两方面着手，继续采取相应措施，进行分析、探讨，以彻底解决炉膛负压波动问题。

四、低氮燃烧器二次改造

将主燃烧器中每个角端部风HAA层、直吹风AB层、直吹风BC层、直吹风DE层共4层二次风喷嘴改为顺时针偏转6°的设计；直吹风CD层、直吹风EF层共2层二次风喷嘴改为顺时针偏转4.5°以增加启旋气流的动量和动量矩，保持炉膛燃烧稳定。

利用B修将114排低温再热器出口段和57排高温再热器入口段去掉2.7米，一次风逆时针角度全部去掉，改为对冲，二次风增加角度。

五、低氮燃烧器三次改造后

1、#4炉B修期间取消B层一次风管的浓淡分离器最后一块叶栅，进一步增强分离器出口淡粉气流的刚性。見下图：

运行调整同时适当增大了风量，#4炉大负荷负压波动造成的锅炉灭火大为减少，低负荷仍有灭火。

六、4号锅炉存在问题

1 炉膛负压波动原因

#4炉炉膛负压波动，基本都是在参数非常稳定的情况下发生，没有任何征兆。现对炉膛负压波动原因有以下认识：

1）折焰角塌灰影响（负压测点在折焰角上方侧墙）。

2）局部风粉混合不好，火焰突然熄灭并再次引燃。

3）托底风不足、炉膛负压偏小，煤粉旋转气流瞬间停滞、反转。

4）吸风机出力不足，大负荷时炉膛负压偏小，造成烟道积灰。

2燃烧切圆反转现象

1）切圆反转现象

顺时针切圆，甲侧主汽温高、乙侧主汽温低，氧量相对于风量偏大；逆时针切圆，乙侧主汽温高、甲侧主汽温低且整体汽温偏低，氧量相对于风量偏小。从微油火焰电视看，逆时针旋向实际为顺时针。

2）切圆反转原因

#4炉低氮燃烧器经过多次改造后，带有反切角度的有FF、COOFA二次风。SOFA1、SOFA2人为调整为反切5°。在FF、COOFA，甚至SOFA不开启的情况下，关闭一个一次风挡板、大的负压波动、启停制粉系统等仍会导致燃烧切圆反转。由于一次风喷嘴是百叶窗式水平浓淡，形成自然反切。当某一工况（低负荷多）一次风动量大于二次风动量时，燃烧切圆就会发生反转。这也是低负荷关闭某一个一次风挡板能让反向切圆变正的原因。

3、二次风特性调整

1）HAA/LAA

作为最下层二次风，同时作为起旋二次风，在任何运行方式下都应保持一定开度，有利于顺时针切圆稳定，且从底部加大补风，可适当补充主燃烧区二次风不足。

2）偏置二次风CFS

偏置二次风开大有助于形成顺时针切圆，减少水冷壁结焦倾向，提高甲侧氧量，也有助于降低原烟NOx，但是过大的偏置风开度，相当于减少了主燃烧区辅助二次风，使得主燃烧区更为缺风。

3）周界风

周界风设计是随给粉机转速增减开关的。实际中发现，多层周界风开度50%时可明显提高主汽温度。周界风有增强一次风刚性左右，也有防止火焰偏斜、烧坏喷嘴左右，还可适当补风。

4）高位燃尽风（SOFA）

燃尽风总量过大，开大有助于降低原烟NOx、提高汽温，但也会造成主燃烧区燃烧强度降低。适当关小高位燃尽风，有助于增大主燃烧区二次风量，提高二次风箱差压，稳定燃烧。

5）紧凑燃尽风（COOFA）、FF二次风

COOFA、FF处于炉膛燃烧最强区域，开大有助于提高炉膛温度，从而提高主再汽温。COOFA、FF还有反切20°，开大可以提高乙侧氧量。

4、制粉系统运行方式问题

低负荷推荐丙丁排运行，煤粉火嘴比较集中、原烟NOx也好控制，高负荷乙丙丁排运行。目前存在的问题是丙丁排运行时低负荷主再汽温偏差，而且煤质差、环境温度低时脱硝入口烟温偏低，SCR会跳闸。

低负荷乙丙排运行，汽温、脱硝入口烟温基本有保障，但是只有两个完整煤层，不利于稳定燃烧。

七、4号炉燃烧调整方案

1、二次风挡板开度参考以下调整原则：稳定底部燃烧，提高二次箱差压。

1）最下层偏置二次风保持50～100%，其余偏置二次风开度20%。

2）丁排运行时HAA、LAA保持全开；丁排停運时，HAA、LAA开度不低于30%。

3）单层燃尽风（SOFA）开度最大70%，参考原烟NOx、汽温调节；200MW及以下负荷，SOFA风保留2～3层，总开度不大于200%；

4）随负荷增加，逐渐开大SOFA风，260MW以上大负荷SOFA风开启3～4层，每层开度50～70%；

5）需要开启COOFA风调整汽温、氧量偏差时，优先使用FF二次风调整，COOFA风开度不大于50%。

2、总风量和蒸汽流量接近1比1对应关系，当氧量和总风量对应关系偏差过大时，以风量为准。燃烧切圆顺时针反转为逆时针时，选择低负荷两台排粉机运行时，关闭1到2个#1角一次风门的方法进行调整，短时间可以投油稳燃。

3、遇到燃料量突增时（连续加负荷、给粉机窜粉、启动磨煤机等），注意风量跟上，采取开大主燃烧器区二次风、增大氧量偏置、手动增大风量，及时停运异常给粉机、降低主汽压力设定等减少燃料量的措施。遇到煤质变差时，注意适当增大风量。

4、主、再汽温应维持在额定值附近，不得低于520℃，汽温偏低时主燃区摆角最大可调至70%。

5、FGD出口NOx小时均值按35～45mg/m3控制，以减少喷氨量；整点前、后5分钟NOx小时均值严禁超高限。煤质正常时，原烟NOx排放值控制在350mg/m3以下。

6、低负荷以丙丁排（脱硝入口烟温偏低时乙丙排）为主要运行方式，其余负荷以乙丙丁排为主要运行方式。负荷低于220MW（不带供热）且AGC指令继续减负荷时应及时停运丁磨煤机，尽快停运丁排粉机，避免200MW（不带供热）以下负荷三台排粉机运行。

7、排粉机出口风压按3.8～4.0kPa控制，磨煤机出口温度按73～78℃控制，尽量维持高限。走近路风时，排粉机出口温度按140℃控制。

8、低负荷最下层给粉机应保留对角运行或全停，禁止单角运行、频繁启停操作，以稳定底部燃烧。最下层给粉机因故障单角运行时应投油稳燃。

9、氧量偏差大时单侧最低氧量按2.0%控制。甲、乙侧氧量偏差过大时应通过COOFA、FF开度及喷燃器摆角、燃尽风单角摆角调整，大负荷还可以通过启停给粉机调整氧量偏差。

10、制粉系统启、停及倒风操作要缓慢，给煤机转速增减要缓慢，防止对燃烧造成较大影响。

11、粉仓粉位按5.5～7.0米控制，尽量维持较高粉位，防止给粉机来粉不正常。

12、给粉机转速控制在450r/m～550r/m燃烧比较好，不宜低于400r/m、高于600r/m。低负荷高转速少给粉机、高负荷低转速多给粉机。

13、煤粉细度按16～20%控制，过粗时及时调整。

八、结束语

#4炉通过技术改造及采用相应措施这两方面着手，至2017年未发生一起锅炉灭火现象，把#4炉首次低氮燃烧器改造后频繁灭火问题得到彻底解决，为机组的安全经济运行提供了有力保障。

参考文献：

[1]吴丽梅，安欣，肖红光，邬凯.电站锅炉工作原理与技术分类[J].黑龙江科技信息，2012（34）：66.

[2]章洋.200MW发电机组锅炉炉膛负压波动分析及处理[J].宁夏电力，2015（03）：69-72.

作者简介：

王小忙 男 汉族 陕西省三原县人 学历：本科 职称：助理工程师，研究方向：热能动力 单位 ：陕西渭河发电厂