600 MW超临界锅炉燃烧优化调整及试验研究1 2王文兰1王巍2崔艳艳2

　　600MW超临界锅炉燃烧优化调整及试验研究12王文兰1王巍2崔艳艳2（1.内蒙古工业大学电力学院，2.中国神华能源有限公司胜利能源分公司）物排放，所以对电站锅炉燃烧调整试验的优化提出了新的要求。优化包括对600MW超临界锅炉运行进行燃烧调整，直流燃烧器和旋流燃烧器的燃烧调整。同时，进行对锅炉优化燃烧调整试验研究，对试验结果进行详细分析，找到提高锅炉机组运营效率、节能降耗的佳优化方案。

　　随着社会的发展，能源问题日益突出。提高火电机组的运行效率、实现节能减排的目标，越来越受到各国的重视。

　　电厂优化运行的目的是以现有设备为基础，采用现代化的信息技术手段，尽可能提高机组效率，节能降耗。燃烧优化控制是基于先进控制技术的燃烧优化，为电厂提供优化运行工况，保证机组的安全经济运行。

　　新投产的超临界、超超临界锅炉因其参数高、炉膛尺寸大，容易出现炉内火焰充满度差、受热面不均匀等问题，导致锅炉受热面爆管、水冷壁高温腐蚀、炉膛结渣、运行经济性不高、污染物排放严重，因此更应该注意进行燃烧调整试验，以期获得好的运行方式。因此可以认为，超临界、超超临界煤粉锅炉燃烧调整试验目的，就是为了寻找锅炉佳燃烧方式并转化成为热工自动控制系统。

　　1 600MW超临界锅炉运行燃烧优化调整锅炉运行中的任务是进行参数调整，以适应各种条件的变化，但终要归结为燃烧调整，由燃烧过程来实现参数变化。所以燃烧调整是锅炉运行的主要工作内容。

　　燃烧过程是锅炉工作的主要过程，过程的好坏直接关系到锅炉的生产能力及生产过程的可靠性和经济性。燃烧调整的目的是：①保证正常稳定的蒸汽参数；②稳定着火，完全燃尽，火焰均匀充满炉膛；③减少污染物的生成。

　　要实现优化燃烧的目的，就需要保持合理的风煤配合、一二次风配合、送引风配合以及燃烧器运行方式。合理的风煤配合就是保持佳过量空气系数；合理的一二次风配合就是合适的一次风率和二次风配风方式，保证着火迅速和完全燃烧；合理的送引风配合就是保持合适的炉膛负压，稳定燃烧；合理的燃烧器运行方式就是合理的燃烧器间的负荷分配和投停方式。当运行工况发生变化时，这些配合比例的调节适当，就可以保证锅炉的稳定高效的运行。

　　1.1直流燃烧器燃烧调整600MW超临界机组锅炉为上锅引进阿尔斯通技术生产的超临界锅炉，直流燃烧器四角切圆燃烧。燃烧器共设置6层煤粉喷嘴，锅炉配置6台HP1003型中速磨煤机，每台磨煤机出口由4根煤粉管接至炉膛四角的同一层煤粉喷嘴，锅炉MCR和ECR负荷时均投5层，另一层备用。燃烧器设6层煤粉喷嘴，自下而上分别是A、B、C、D、E、F层。

　　锅炉冷态通风试验。严查核对所有一二次风风门挡板的位置准确，调节灵活，调整各磨煤机出口煤粉管道缩孔，进入一次风调平、二次风挡板特性试验机及水平烟道分布测表1氧量对锅炉效率的影响从表1中可以看出，在各种试验负荷下，随着氧量的增加，固体不完全燃烧热损失中下降，但排烟热损失必却随之增加。在氧量小于5.3时，中的下降值大于必的增加值，锅炉热效率随着氧量的增加而升高；当氧量大于5.3时，中的下降值小于仍的增加值，锅炉热效率随着氧量的增加而下降。在氧量为5.3时，三种负荷的热效率都达到高值。因此，针对该炉的情况，省煤器后氧量控制在5.3时为佳，其对应的过量空气系数为1.338.负荷特性试验。从表1中还可以看出，在相同的运行参数下，在省煤机出口氧量都为5.3时，不同负荷下锅炉热效率不同。随着负荷的升高，热效率下降，额定负荷的热效率比低负荷时低。

　　造成该炉低负荷热效率高的原因：一是随着负荷的降低，虽然此时炉温降低，但煤粉气流在炉内的停留时间增加；二是该炉采用变压运行方式，随着负荷的降低，在相同运行氧量下，仍可保证汽温参数，因而使排烟热损失下降；三是该炉燃烧器改造后，低负荷稳燃性能好，炉内温度水平变化不大。

　　高负荷时热效率低，说明炉膛高度与燃用煤种的燃尽特性不匹配，使固体不完全燃烧热损失中难以达到设计值1.5.试验时屮小为3.44，正常运行时屮一般为4 6.这是造成高负荷时热效率低的主要原因。

　　煤粉经济细度试验。在维持其他运行参数不变的情况下，不同煤粉细度对锅炉效率的如表2所示。

　　表2煤粉细度对效率的影响负荷/MW表3磨煤机投运方式及循环风变化试验结果项目磨煤机投运方式再循环风门开度4台磨煤机运行磨煤机全停负荷/MW从表2中看到，当煤粉细度。由12.5下降到8.6时，固体不完全燃烧热损失中下降了0.3，锅炉热效率提高了0.39.另外，煤粉细度降低，会使制粉系统的电耗升高。

　　对于具体情况，存在一个经济煤粉细度。对该炉及燃用煤种，其经济细度。为810.三次风对锅炉热效率的影响。在其他运行参数不变的情况下，磨煤机的投运方式和再循环风门的开度对锅炉热效率的影响如表3所示。从表中可以看出，4台磨煤机全停时，即没有三次风的效率比有三次风时高1.19；在循环风对比试验中，再循环风量大，即三次风量小，效率要高于三次风量大的工况。由此可见，三次风会降低锅炉效率。原因是三次风温度低，水分含量较高，进入炉膛后会影响燃烧。

　　因此，在制粉系统允许的前提下，为提高锅炉效率，应减小三次风量。

　　―次风压对锅炉效率的影响。在控制省煤器出口氧量及其他运行参数不变的条件下，通过调节一次风机挡板开度，调节一次风总风压，从而改变一次风的份额及一次风出口速度，结果如表4所示。在表中可以看出，一次风压在28003300Pa时，3种负荷下锅炉热效率均随着一次风压的降低略有增加，但增加幅度很小，大仅为0.25.原因是运行中的一次风压变化较小，对各风管的风速影响不大，因而对燃烧工况影响较小。

　　表4一次风压对效率的影响负荷/MW工况一次风压/Pa（6）配风方式试验。在维持其他运行参数不变的条件下，改变二次风的配风方式，在3种负荷、4种配风方式下，测量其对锅炉热效率的影响。结果如表5所示。

　　从表5中看出，在210MW负荷下，配风方式对锅炉效率影响很小，锅炉效率相差大为0.2.这可能与210MW负荷下煤粉气流在炉内的停留时间相对较长的因素有关。在260MW负荷下，在4种配风方，宝塔型配风方式效果差，比其他方式的效率低1.6以上，显然不宜采用。其他3种方式差别不大。在300MW负荷下，结果与260MW类似。其中倒宝塔型配风方式效率高。因此，在该炉的运行中，宜采用倒宝塔型配风和均等配风两种配风方式，以增强燃烧后期混合，达到较高效率的目的。

　　（7）水冷壁近壁面气氛测量。壁面气氛测量共布置24个测点，分三层布置在水冷壁面上。由于AB两侧受大风箱的限制，12个测点分别布置在燃烧器层和第二层的前后墙上，另12个测点布置在燃烧器上方大约1.5m处第三层的四面墙上。、二、三层测点标高分别为20.85m、23.659m和28m.3种负荷下气氛测量结果如表6所示。

　　从表6中看出，、二层测点处，近壁气氛中CO含量明显高于第三层，而2却明显低于第三层，第三层测量处近壁区域O2含量均大于4，这说明燃烧器区域的还原性气氛明显高于燃烧器上方，1号炉的高温腐蚀主要发生在燃烧器区域。

　　在燃烧器区域，除编号13的测孔不能用外，编号16、23和26测点处的CO含量均大于6，O2含量大都小于1，编号11、14、21和24测点处的CO含量大部分小于1，O2含量都大于4.而编号12、15、22和25测点处的CO、2含量波动较大，这说明该测点区域处于高温腐蚀边缘。

　　燃烧器区域高温腐蚀主要发生在一次风粉气流流向下游邻角处水冷壁壁面上，这和大修期间炉内观察到的现象十分吻合，并且有一定的挂渣。这说明1号炉燃烧器区域水冷壁处还原性气氛是引起高温腐蚀及结渣的主要原因。

　　针对高温腐蚀问题，应该采取改善壁面气氛的措施加以解决。主要方法是保证壁面附近的氧化性气氛，如采用贴壁风技术等的方法解决问题。或采用改进燃烧器的方法，如双通道煤粉燃烧器，改型燃烧器是在大速差射流原理基础上发展而来的。由于其改善了煤粉气流对壁面的冲刷，能够改善水冷壁的近壁气氛。实践表明，该型燃烧器能够减轻高温腐蚀问题。

　　（8）额定负荷的考核试验。额定负荷下的热效率考核试验在燃烧调整试验得到佳运行工况下进行，即：省煤机后氧量为5.3，煤粉细度办。为810和采用倒宝塔型配风方式。主要测量结果见表7所示。表5配风方式对效率的影响配风方式负荷/MW注：x表示缩腰型配风；表示倒宝塔型配风；△表示宝塔型配风；□表示均等配风。

　　测点编号300MW测点编号表6气氛测量结果表7试验结果工况负荷/MWFdaf/ kg-1W实测值过热蒸汽电导率/w表8漏风试验结果次数入口2/入口出口2/出口漏风率/平均性能试验规程的许可范围内。

　　（9）空气预热器漏风试验。在投入自封闭情况下，空气预热器的漏风试验结果如表8所示。

　　在没有投自封闭时，测得的漏风率平均为26.88，投自封闭后，平均为17.28，可降低约10，这对降低锅炉排烟热损失、改善满负荷燃烧时缺氧状况，提高运行的经济性极为有利。

　　3结论（1）运行参数对锅炉效率影响较大。针对电厂1号炉，保持省煤器后氧量为5.3，煤粉细度尺90为810，减小三次风量及采用倒宝塔型配风和均等配风方式，能达到较的效率。

　　燃烧器区域水冷壁近壁存在还原性气氛，导致高温腐蚀及结渣，可采取改善炉内氧量分布的措施解决高温腐蚀问题。

　　投运空气预热器自封闭装置，能降低漏风，对降低锅炉排烟热损失、改善满负荷燃烧时缺氧状况，提高运行的经济性极为有利。口