油改煤锅炉燃烧优化研究_关风一.pdf

年第 卷第 期东北电力技术 油改煤锅炉燃烧优化研究关风一，宋金礼，赵 阳，李含琼，王 博（辽宁东科电力有限公司，辽宁 沈阳）摘要：分析了某电厂油改煤锅炉前墙冷灰斗区域频繁发生水冷壁爆管现象的原因，根据现象分别进行了变二次风试验、不均等配风试验、煤粉倒塔型分配试验及变煤气喷嘴投运方式试验。经过一系列燃烧优化调整，结果表明，采用合理的二次风配比、煤粉量分配以及煤气喷口组合投运措施，对缓解冲刷水冷壁引起的爆管效果显著。关键词：锅炉；油改煤；冷灰斗；爆管中图分类号 文献标志码 文章编号（），（，）：，：；世纪 年代初期，全球爆发能源危机，石油能源掌握着现代工业的命脉，是保证国家经济安全的基石。我国是能源消费大国，现代化建设需要大量化石燃料来做支撑。我国的能源结构分布为少油贫气富煤，节约和替代工业燃油是我国维持经济发展的唯一手段。在此背景下，国内很多台燃油锅炉经过改造，实现了由燃油到燃煤的改变。近年来，国家不断出台环保方面的政策，为了满足国家环保要求，选择对燃烧器低氮改造和尾部烟道进行还原性脱硝。随之而来的是锅炉在运行中出现燃烧不完全、再热汽温偏低、水冷壁结焦、过热器及水冷壁爆管等问题。本文以某电厂油改煤锅炉为例，分析其水冷壁爆管原因，通过燃烧优化调整，缓解了该现象。设备概况某电厂锅炉为上海锅炉厂制造的超高压、单汽包、中间再热自然循环.型燃油锅炉，设计与 汽轮发电机组成单元机组，实际与捷克 汽轮发电机组配套。该炉于 年 月 日投产，后由燃油锅炉改为.型燃煤锅炉。该锅炉呈 型布置，炉膛四周布满了膜式水冷壁，炉膛上方布置前屏过热器，在炉膛出口布置后屏过热器。水平烟道由斜坡水冷壁、侧包墙管和顶棚过热器围成，水平烟道内依次布置对流过热器和再热器热段，转向室和竖井由前包墙管、后包墙管、侧包墙管和顶棚过热器围成。在尾部竖井烟道内依次布置再热器冷段、省煤器、回转空气预热器。该炉采用辐射和对流相结合、两次交叉混合、两级喷水减温的过热器系统。两级汽温调节均采用给水喷水减温，一级进行粗调，二级进行细调。再热器设有事故喷水减温器。锅炉采用四角切圆燃烧方式，燃烧器设置 层共 个一次风喷口、层共 个二次风喷口、最下层布置 支煤气喷嘴。一次风喷口设有周界风，周界风由手动门控制，二次风由电动调节门控 东北电力技术 年第 卷第 期制。单角燃烧器布置见图。在四角布置的直流燃烧器中，号角和 号角采用对冲方式，号角和 号角为一次风逆时针切圆，二次风方向与一次风方向相同。炉膛横截面为.长方形，见图。图 锅炉燃烧器布置示意图图 锅炉截面示意图为了适应国家环保政策，锅炉后加装了 脱硝系统，同时在炉膛出口两侧分别加装了 个 喷口，在前、后墙分别加装了 个 喷口。制粉系统为钢球磨中间储仓式乏气送粉系统。甲乙两侧各 套，两侧煤粉仓各自独立，相互之间无输粉装置。锅炉主要设计参数见表，锅炉设计煤质参数见表。爆管原因分析冷灰斗水冷壁管在近 个月内，在同一位置出现 次爆管现象，爆管位置如图 所示。.第 次爆管后，对爆管区域水冷壁管进行切割，分别进行了宏观形貌观察、金相组织、硬度、垢样化验。从爆口的形态分析是由于短期过热表 锅炉主要设计参数项别设计值额定蒸发量（）汽包工作压力（表压）.过热蒸汽出口压力（表压）.额定过热蒸汽出口温度 再热蒸汽进口压力（表压）.再热蒸汽进口温度 再热蒸汽出口压力（表压）.再热蒸汽出口温度 给水温度 冷风温度 热风温度 排烟温度 计算燃料量（）.炉膛高度.过热汽一级减温水量（）.过热汽二级减温水量（）.再热器减温水量（）.一次风速（）一次风温 一次风量（）二次风速（）二次风温 二次风量（）锅炉效率.表 锅炉设计煤质项别设计煤质校核煤质.，（）造成的，由于制水车间设备故障，导致汽水品质下降，在水冷壁内结垢，管壁瞬时过热。.锅炉受热面内壁经过酸洗，启炉后发生第 次爆管现象。通过对炉内观察，爆管区域有煤粉气流冲刷，排除金属管壁自然老化的因素，造成此 年第 卷第 期关风一，等：油改煤锅炉燃烧优化研究 图 爆管位置示意图次爆管的主要原因是煤粉气流冲刷水冷壁，造成局部热负荷过高。燃烧优化试验根据观火孔的现场观察，将气流冲刷冷灰斗水冷壁的原因归纳为炉膛内火焰偏向于前墙，则针对于该现象制定了变二次风、不均等配风、煤粉倒塔型分配、变煤气喷嘴投运方式等试验方案。各工况试验说明如表 所示。表 工况说明编号工况说明工况 原始工况工况 改变二次风挡板开度，三排二次风，四排二次风 工况 改变二次风挡板开度，三排二次风，四排二次风 工况 改变 号二次风挡板开度，各层减少 工况 关闭 号、号给粉机工况 关闭 号、号给粉机工况 减少 号、号给粉机煤量工况 号、号燃气喷口投运 号、号燃气喷口投运.变二次风试验增加上两排的二次风挡板开度，目的是减少炉膛下部的二次风量，进而提高火焰中心位置。从飞灰可燃物质量分数的数据上看，随着上层二次风挡板开度增加，飞灰可燃物质量分数呈上升趋势，可以说明火焰中心位置升高。观察炉内燃烧效果，刷墙现象无明显改善。可以说明仅仅通过改变二次风分布对提高整体火焰位置效果不够明显。试验期间数据见表。.不均等配风试验从左侧看火孔，观察火焰行走轨迹后发现，火焰偏向于前墙可能是 号角二次风动量过大造成的，在工况 的基础上将 号角各层的挡板开度减小，为工况。试验期间数据见表。表 变二次风试验数据项别工况 工况 工况 发电负荷 一排二次风挡板开度 二排二次风挡板开度 三排二次风挡板开度 四排二次风挡板开度 主蒸汽温度（甲 乙）.主蒸汽压力（甲 乙）.给水流量（）.给水温度.一级减温水量（甲 乙）（）.二级减温水量（甲 乙）（）.再热器出口汽温（甲 乙）.再热器减温水量（甲 乙）（）.再热汽压（甲 乙）.飞灰可燃物质量分数.表 不均等配风试验数据项别工况 工况 发电负荷 一排、号角二次风挡板开度（号角）二排、号角二次风挡板开度（号角）三排、号角二次风挡板开度（号角）四排、号角二次风挡板开度（号角）主蒸汽温度（甲 乙）.主蒸汽压力（甲 乙）.给水流量（）.给水温度.一级减温水量（甲 乙）（）.二级减温水量（甲 乙）（）.再热器出口汽温（甲 乙）.再热器减温水量（甲 乙）（）.再热汽压（甲 乙）.飞灰可燃物质量分数.东北电力技术 年第 卷第 期从表 可以看出主蒸汽甲乙两侧温度对调，同时甲侧炉膛出口温度大幅度上升，由.升至.，乙侧炉膛出口温度由.降至.。试验结果表明采用不均等配风方式调整，可以影响甲 乙两侧烟温分布，对火焰刷墙无明显作用。.煤粉倒塔分配试验试验期间，焦炉煤气分别由一层 号、号喷嘴和二层 号喷嘴投入。工况说明：工况 为在工况 的基础上将 号、号燃烧器停运；工况 为将 号、号燃烧器停运；工况 为减少下排燃烧器的给粉量，增加、排的给粉量。试验数据见表。以上工况都是以不同方式减少炉膛下部给粉量。表 煤粉倒塔型分配试验数据项别工况 工况 工况 发电负荷主蒸汽温度（甲乙）.主蒸汽压力（甲乙）.给水流量（）.给水温度.一级减温水量（甲乙）（）.二级减温水量（甲乙）（）.再热器出口汽温（甲乙）.再热器减温水量（甲乙）（）.再热汽压（甲乙）.号给粉机转速（）号给粉机转速（）号给粉机转速（）号给粉机转速（）号给粉机转速（）号给粉机转速（）号给粉机转速（）号给粉机转速（）号给粉机转速（）号给粉机转速（）号给粉机转速（）号给粉机转速（）号给粉机转速（）号给粉机转速（）号给粉机转速（）号给粉机转速（）比较工况 和工况 发现，当投运一排不同对角燃烧器时甲 乙两侧主蒸汽温度有明显变化，对炉膛下部燃烧无明显改善，炉内仍然比较浑浊。考虑到工况 煤气投入较为分散，不便于比较是否为烧煤气影响炉内燃烧，将煤气由二层、号喷嘴供入。工况 是在工况 的基础上减小 号和 号给粉机转速，同时降低 号角一次风速由.降至.。试验结果可知，飞灰可燃物质量分数由.升至.，同时炉渣可燃物质量分数也上升，说明在进行煤粉倒塔型分配后，煤粉在炉内行程变短，导致燃烧不够充分。减温水量调整后在维持正常汽温的前提下有一定增加，结合以上 点可以说明火焰中心位置上移。通过观察各工况下燃烧情况，火焰刷墙现象得到了一定缓解。.变煤气喷嘴投运方式试验工况 是在工况 的基础上改变煤气喷嘴投运方式，由、号喷嘴变为、号喷嘴。试验数据见表。改变煤气喷嘴投运方式后，由试验数据可知，主、再热蒸汽温度、减温水量和 排放量均在正常范围内，同时观察炉内燃烧情况，跟工况 比较，火焰刷墙现象得到了解决。表 变煤气喷嘴投运方式试验数据项别工况 工况 发电负荷 主蒸汽温度（甲 乙）.主蒸汽压力（甲 乙）.给水流量（）.给水温度.一级减温水量（甲 乙）（）.二级减温水量（甲 乙）（）.再热器出口汽温（甲 乙）.再热器减温水量（甲 乙）（）.再热汽压（甲 乙）.飞灰可燃物质量分数.炉渣可燃物质量分数.排放量（）.（下转第 页）年第 卷第 期南 鸥，等：基于专家系统的故障诊断模块应用 高加疏水温度进行参数训练，当训练得到的 号高加疏水温度标准值与实际值的差值大于定值时触发该条件，定值根据历史数据或运行专家分析确定。条件 为 号高加液位上升。通过逻辑组态来识别 号高加液位上升。结语总结近年来的事故案例，很大一部分原因是由于运行人员无法在第一时间发现报警源头或者报警信号产生时留给运行人员应急处理时间太短，造成了非停事故。以故障根源分析、智能预警等为目标，以专家系统为手段的智能报警系统，能够有效确保电厂高效生产、提高可靠性，降低人力成本、提高企业市场竞争力，同时有效避免安全生产事故的发生。参考文献：屠学伟，郑亚锋 智慧电厂建设探讨 自动化博览，（）：许承顺 智慧电厂与智能发电典型研究方向及关键技术综述 智能城市，（）：尹 峰，陈波，苏烨，等 智慧电厂与智能发电典型研究 方向 及关键 技术综 述 浙 江 电 力，（）：，李振杰，李 强，程 金，等 智能技术在电力系统自动化中的应用探析 科技创新导报，（）：耿 路，颜伟，朱达，等 智能技术在电力系统自动化中的应用 电子技术与软件工程，（）：黎楚越 电力系统自动化中智能技术的应用 电子元器件与信息技术，（）：蒋超颖 智能技术在电力系统自动化中的应用 电子技术与软件工程，（）：郑灿楷 智能技术在电力系统自动化中的应用探析 现代工业经济和信息化，（）：刘吉臻，胡勇，曾德良，等 智能发电厂的架构及特征 中国电机工程学报，（）：华志刚，郭 荣，汪 勇.燃煤智能发电的关键技术 中国电力，（）：作者简介：南 鸥（），女，硕士，工程师，从事火电厂运行分析方面的工作。（收稿日期）（编辑：赵 涛）（上接第 页）结论.燃油锅炉改为燃煤锅炉，由于炉膛几何尺寸没有改变，种燃料的截面热负荷不相同，因此会出现因热负荷过高而超温的问题。.中储式制粉系统锅炉出现火焰偏斜时，可采用同层煤粉或二次风不均等的型式配风调节。.通过从不同角度投入焦炉煤气，对缓解锅炉火焰偏斜效果较好。参考文献：黄新元.电站锅炉运行与燃烧调整 .北京：中国电力出版社，：蔡新春，武卫红，祝康平，等 锅炉中储式制粉系统优化试验研究 山西电力，（）：张 相，蒋红，李刚，等 低氮燃烧技术对锅炉燃烧系统的影响分析 能源工程，（）：，郑准备，李秀广，杨占君 火电厂 锅炉水冷壁管泄漏原因分析 热加工工艺，（）：李继康，黄进峰，李文成 锅炉水冷壁管爆裂原因分析 物理测试，（）：作者简介：关风一（），男，硕士，工程师，从事火电厂锅炉性能试验及设备改造工作。（收稿日期）（编辑：刘 娟）节约能源一起来，共创美好的未来