大型燃煤机组一次风对炉膛壁温的影响分析

陆浩，伊琳

（国电荥阳煤电一体化有限公司，河南 洛阳 450100）

某2×630MW超临界燃煤机组锅炉为“W”火焰型式锅炉，磨煤机为双进双出钢球磨，并设置有入磨的容量风以携带煤粉、不入磨的旁路风以及接在分离器出口的清扫风，其中，容量风在携带煤粉经煤粉分离器进入燃烧器前，又分离出一部分乏气风进入炉膛底部，以增强炉膛的底部燃烧，其乏气风量与进入燃烧器的一次风量相等，煤粉含量与进入燃烧器的煤粉比例约为1：5。该锅炉在一次启动时，因B3清扫风门未关严，导致了炉膛燃烧长时间恶化，水冷壁温度难以调整，直至壁温超限，严重影响了水冷壁管材的使用寿命。下文将主要展开分析各种形式的一次风对锅炉燃烧工况的影响。

1 容量风

容量风在双进双出钢球磨中起到携带和干燥煤粉的作用，容量风量将影响该磨煤机的带粉出力，其风量调整可通过容量风调门实现。当运行的磨煤机驱动端容量风量增加时，将导致驱动端容量风携带煤粉量增加，而在总入磨风量不变时，自由端容量风的带粉量将降低，从而导致驱动端分离器所对应的两个煤粉燃烧器负荷增大，进入炉膛以后，其所对应的炉膛区域燃烧将增强，而另一侧的炉膛燃烧将相应的有所减弱。

容量风对炉膛工况的影响主要源于其携带煤粉量的改变，由于容量风量的变化将导致炉膛内部的燃烧平衡打破，一侧燃烧增强而另一侧燃烧减弱，并逐渐稳定在新的动力场下燃烧，一般情况下，极易造成一侧炉膛过热而引起水冷壁超温，因此，可将容量风的调整用于炉膛工况燃烧不平衡时对燃烧工况的调整，燃烧工况允许的情况下，降低壁温较高侧的容量风，也可以降低水冷壁温。

2 旁路风

旁路风在磨煤机系统中的作用在于可以调整某一侧的入炉一次风量和一次风速。一般地，由于旁路风不进入磨煤机不携带煤粉，磨煤机运行时，在增大磨煤机驱动端旁路风时，驱动端的出口总一次风量和一次风速将有所提升，但由于旁路风的排挤作用，导致容量风会有一定程度的减少，也因此降低了驱动端的煤粉携带量，该侧所对应的的炉膛内燃烧工况将减弱；然而，因旁路风的增加将导致煤粉浓度降低，提供给煤粉燃烧所需要的氧量增多，特别是在煤粉颗粒度较大时，可使得在煤粉燃烧器中煤粉的燃烧更加完善，从而改进该侧的炉内燃烧工况。

在磨煤机停运时，可操作磨煤机的风门挡板，使得一部分一次风经过停运的磨煤机通道进入炉膛，用以调整燃烧工况的平衡。若在磨煤机停运时增大驱动端旁路风，此时，由于磨煤机没有运行，并没有容量风携带煤粉，而只是冷的一次风经过旁路风通道进入对应侧的炉膛内部，将降低该侧的炉膛温度，若该侧水冷壁温度较高，用此方法进行调整将可以降低水冷壁温，也可避免燃烧器附近局部过热引起的结焦现象。但由于此调整方式改变了炉内动力场，并增大了烟气量，调整后，将对汽温偏差和再热汽温有相应的影响，需注意防止屏式过热器及二级过热器超温。

3 乏气风

乏气风携带有部分煤粉，进入炉膛时位置位于燃烧器下部、分级风的上部，用以加强炉膛的底部燃烧。若运行中的乏气风退出运行（以A1乏气风管为例），将导致A1煤粉燃烧器的过粉量增加，从而加强A1燃烧器附近的燃烧，使得炉内高温区域向A1燃烧器附近靠拢，相应的使对侧的炉膛温度降低。但是，若此时A1燃烧器本身带粉负荷较高，在A1乏气风退出时，A1燃烧器出口因过量的煤粉着火燃烧引起局部超温，可能导致燃烧器喷口结焦，进而使燃烧恶化。

乏气风作为携带少量煤粉的一次风，在进入炉膛底部时，也可由高温烟气将煤粉点燃，并借助底部的分级风形成富氧燃烧区域，但因其燃烧温度较低，也可以起到分级燃烧降低NOx生成的目的。在乏气风退出运行时，减少了进入炉膛底部的煤粉，使得炉底的燃烧工况变差，低负荷甚至深调工况时的锅炉抗扰动能力将大大降低。

4 清扫风

清扫风用作磨煤机停运后粉管的清扫用风，保证粉管内的煤粉吹空，防止长时间停运引起煤粉堆积自燃，该电厂清扫风引自冷一次风母管。在某次锅炉启动后，机组负荷300MW时炉膛火检显示正常，但就地观察发现火焰闪烁晃动，燃烧工况并不稳定。升负荷过程中，水冷壁后墙壁温大幅升高，远超经验值，后经排查发现为B3清扫风门未关闭严密导致。因B3清扫风门未关严，且其风压比进入磨煤机后的容量风风压要高，导致B3粉管中清扫风的比例较大，对磨煤机容量风起到了强烈的排挤作用，使得B3粉管出口一次风速较高但带粉很少，B磨煤机中所研磨的高挥发分的点火煤被排挤到其余粉管中，加强了其余粉管对应燃烧器的燃烧工况，使得B3粉管附近炉膛燃烧恶化，且由于大量的冷一次风进入而降低了B3燃烧器附近的炉膛温度，而其他部位的局部燃烧加强，由此而引发了水冷壁温较高而难以通过正常手段调整的问题。

清扫风只应用于磨煤机停运后的吹扫，当清扫风在磨煤机运行中介入时，会引起磨煤机出粉的不均衡，从而进入炉膛的煤粉没有得到均匀的分配，炉内燃烧工况部分过热而局部恶化，使得炉膛内部动力场不稳，大大降低了炉膛的运行安全性。

5 密封风

冷一次风可用作磨煤机和给煤机的密封风，防止筒体内的煤粉通过间隙喷出或进入轴承，一般运行中要求磨煤机的密封风压要比入磨一次风压高3～5kPa。密封风量较小且其风道一般设计为闸板门而非可调节的调门，在磨煤机启动前需投入密封风，磨煤机停运后若密封风仍投运，则其可由旁路风通道进入磨煤机，起到与旁路风同样的效果。

6 改善方案

由上述分析可以看出，一次风在炉膛燃烧的调整中起着至关重要的作用，其相较于二次风来看，有着风压大风速高的特点，为改善炉膛的燃烧工况，避免水冷壁超温或局部过热结焦等现象，本文提出以下方案：

（1）改善一次风机的运行工况。通过燃料量和一次风压的转换调节，尽量使得一次风母管在低风压工况下运行，一可降低一次风机电耗，二可防止一次风通道的突然变化引起的风机失速，三可使得磨煤机出粉颗粒度相对较细而容易燃尽，不易引起局部燃烧较强的情况。

（2）选择合理制粉系统运行方式。运行人员需了解制粉系统的运行特性，对各个磨煤机的出力情况有所掌握，当某一磨煤机出力明显较大时，及时调整运行方式或限制其出力以均衡炉内燃烧工况，防止燃烧恶化或局部过热，严重时甚至会引起燃烧器结焦烧利用停运磨煤机通风改善燃烧工况；停运的磨煤机可以调整其旁路风量，驱动端旁路风增加时可降低炉内温度，导致该侧换热减弱，汽温和壁温都将有所降低，可由此调整汽温的偏差和水冷壁的局部超温现象。

（3）运行中乏气风门可用以扰动。当炉内动力场稳定后，仍出现有水冷壁局部超温时，可通过开关其对侧的乏气风来扰动锅炉动力场，以使得炉内燃烧向低温侧偏移，达到降低局部超温的目的，同时，改善锅炉的燃烧工况。

（4）清扫风门慎用；清扫风只用作磨煤机停运后的吹扫，磨煤机运行中介入的清扫风将大大干扰炉内燃烧，使得火焰燃烧不稳，从而导致局部超温或贴壁燃烧，引起炉内工况的恶化。

（5）机组启动前做好阀门传动；保证相关风门开关正常，关闭时严密，防止机组启动后出现漏风漏粉等现象，引起炉膛外部扰动增大。

（6）完善机组控制逻辑；在磨煤机启动后，可增加逻辑至清扫风门关闭指令，并检查关状态正常，保证清扫风不在磨煤机运行时开启。

7 结语

经上文分析可以看出，一次风不论其是否携带煤粉，均对炉内工况有较大的影响，一般有两种情况，即改变入炉煤粉分配和降低局部炉膛温度。事故情况下，当运行磨煤机单一粉管退出运行时，磨煤机出粉仍会分配给其他三根粉管，虽然热负荷将分配不均，但炉内动力场也会形成新的平衡，而清扫风则因其风压高风速大的特点，使得炉内动力场时刻摆动难以稳定，可见其对炉膛燃烧工况的影响较大。