660MW前后墙对冲燃烧锅炉结焦原因分析与治理

时间：2024-07-28

陈飞

（大唐淮北发电厂，安徽淮北 235000）

陈飞

（大唐淮北发电厂，安徽淮北 235000）

针对某厂两台采用前后墙对冲燃烧方式锅炉机组临检后出现的结焦严重问题，对结焦的原因进行分析并采取了严格管控入炉煤质、调整运行参数及燃烧方式等措施，结焦现象明显好转。

前后墙对冲燃烧锅炉；结焦；煤质；煤粉细度；空气动力场

0 引言

锅炉结焦问题不仅严重影响机组日常运行的安全性，还大大降低了电厂的经济性。大型燃煤机组特别是新投产的机组，由于调试本身的原因加上运行人员经验上的欠缺，锅炉结焦现象尤为突出。由于各电厂燃用煤种、建设炉型不同，结焦原因也不尽相同。某厂两台新建机组临检后出现严重的结焦问题，在对锅炉结焦问题进行细致的分析后，采取有针对性的调整手段，目前已有效控制结焦问题。

1 设备概况

该厂＃1锅炉为东方锅炉（集团）股份有限公司制造的一次中间再热、变压运行、带内置式汽水分离器启动系统、固态排渣、单炉膛平衡通风、Π型布置、全钢构架悬吊结构、露天布置的超临界本生直流锅炉。炉膛为单炉膛，宽19.419m，深15.457m。锅炉顶棚管中心线标高约68m，炉膛截面积为300.2 m2，炉膛体积为18181m3。设计煤种为贫煤与烟煤的混煤，制粉系统为中速磨煤机直吹系统，配置6台HP1003型中速磨煤机，燃烧设计煤种时，锅炉最大连续蒸发量（BMCR）工况下5台运行，1台备用。燃烧方式为前后墙对冲燃烧，采用24只HT-NR3型旋流煤粉燃烧器，前后墙各12只，分3层对称布置，炉顶层配置燃尽风。该燃烧器配备双层调风机构，当煤质发生较大变化时要及时作出调整，以获得稳定的燃烧工况。

2 结焦现象综述

据统计，＃1机组在2013年12月和2014年6月发生过2次长时间较为严重的结焦，采取一系列运行调整措施后结焦现象明显减轻。从处理时炉内的结焦情况来看，焦块呈块状高温熔融状并不时伴有大焦块掉落，部分冷却后的焦块有明显的管排痕迹，断面分层清楚，炉内结焦倾向严重。处理出的焦块外表呈砖红色且质地较硬，应该是煤粉中铁离子被高温还原所致，间接地表明炉膛部分区域火焰温度高且集中缺氧。根据除焦人员的反映和后期调整情况来看，焦块质地较硬主要是煤粉过细导致的。掉焦时炉膛负压波动幅度不大，可见结焦的位置不高，主要集中在中下层燃烧器之间的高温区域。

3 结焦原因分析

（1）分析整个调整过程可知，锅炉结焦的主要原因是入炉煤质失控。因煤场场地的限制，无法有效控制入炉煤，使入炉煤与设计煤种相差较大，加上该锅炉为瘦高型，运行中所采取的措施只能减缓结焦的程度而不能从根本上防止结焦。

（2）煤粉过细是发生结焦的重要原因。煤粉过细，则炉膛燃烧器区域的热负荷集中，燃烧中心温度高，易发生结焦。机组检修前，因磨煤机热风关断门内漏严重，磨煤机磨辊和磨盘运行一段时间磨损后间隙过大，运行中无法对间隙进行重新调整，造成煤粉细度过大，燃烧器区域的炉膛温度较低，不容易结焦。机组检修期间对各磨煤机的磨辊间隙进行了调整，因煤粉取样器所取的煤粉样品没有代表性，所化验的煤粉细度较大，导致运行人员出现误判断，磨煤机动态分离器仍保持检修前的转速，实际煤粉细度较小。

（3）为了控制炉膛出口氮氧化物指标，运行中氧量控制在设计范围的低限值，且两侧氧量偏差约1%。炉内空气量不足，容易产生一氧化碳，使灰熔点降低，引起炉膛内结渣，特别燃用高挥发分的煤时，更容易出现这种现象。燃料与空气混合不充分，即使供应足够的空气，也会造成有些区域空气多些，另一些区域空气少些，空气少的区域就会出现还原性气体，使灰熔点降低，造成局部结渣。

（4）锅炉内空气动力场不正常。调试过程中炉内空气动力场试验时间较短，在侧煤仓布置方式下，各磨煤机的4个出口一次风速未调平，炉内空气动力工况失常，引起火焰偏斜或煤粉气流贴壁。火焰偏斜，使最高温的火焰层移至炉壁处，导致水冷壁产生严重结渣。

4 处理措施

4.1 严格管控入炉煤质

现场来煤复杂，且没有合理的混煤设备，以往简单分时、分仓上煤的混烧方式造成入炉煤质多变、不可控。底层F，C仓长期燃用高挥发分的等离子煤，造成炉膛底部区域燃烧剧烈，高温区域集中；中上层煤仓则上灰分、硫分大的煤种，在燃尽风和底层燃烧器中间形成一个高温燃烧区域，极易形成结焦。由此看来，这种粗放的上煤方式不能满足机组长期经济运行的需要。应根据入厂煤质的挥发分、发热量、灰分，综合考虑燃烧的安全性、经济性以及环保达标排放要求制订入炉煤掺配方案。严禁未经化验的煤种入炉；上煤时灰熔点低的煤种和灰熔点高的煤种同时混合取入，高挥发分的煤种中适量掺配高灰熔点的煤种，避免某台或某几台磨煤机长期燃用挥发分高的煤种而造成局部区域结焦。

4.2 煤粉细度的调整

联系动态分离器厂家，做好分离器调整工作，保证煤粉细度和均匀性合格。参照飞灰含碳量在线检测结果和炉渣日化验报告确定运行中分离器的转速。将各台磨煤机的动态分离器电机频率由原来统一的30Hz，降至A和D为27Hz，B和E为25Hz，C和F为23Hz，使煤粉细度R90接近设计值13%，减少因煤粉过细造成局部热负荷偏高而结焦的可能。考虑到磨煤机运行一段时间后磨辊间隙将会变化，应根据煤质、煤粉细度、飞灰含碳量、灰渣含碳量等参数建立动态分离器动态跟踪调整机制。

4.3 风量及旋流强度的调整

风量调整一方面要根据炉膛出口氧量适当提高总风量，增加燃烧器区域的氧量，降低燃烧区的还原性气氛；另一方面，牺牲部分NOx效益，对运行中的二次风门挡板开度进行调整：75%额定负荷以上时，最下层由60%调整至80%，中间层由50%调整至65%，上层视对应磨煤机组运行情况保持30% ～45%的开度，燃尽风视再热蒸汽温度尽量保持全开；另一方面，要严格控制一次风速，将结焦前的平均风速28m／s降至24～26m／s（设计值为20～24m／s），既可避免磨煤机堵塞，还能减少对炉墙的贴壁冲刷。旋流强度的调整重点是将燃烧器外二次风旋流强度降低，增加整个风粉的射流刚性，进一步减少煤粉贴壁的可能。根据炉膛测温情况对各燃烧器的内、外风门进行了重新调整：将C，F层的外二次风门开大，内二次风关小，以增加内二次风的射流刚性，减轻火焰偏斜。＃1锅炉燃烧器调整前、后调节装置参数见表1，调整前平均每2 h就会发现落焦，调整后平均落焦时间为7 h，且少有大焦块落下。下一步将积极联系安徽省电力科学研究院，在运行中做各台

表1＃1锅炉燃烧器调整前、后调节装置参数

磨煤机出口4个煤粉管的风速调平试验。制订待机进行空气动力场调整试验的计划，特别对C，F层的＃1，＃4喷燃器扫边情况进行控制。

4.4 燃烧方式调整

锅炉设计为前后墙3层对冲燃烧，所以在实际运行中应尽量采用对称方式投入磨煤机组，特别要防止某个磨煤机检修时间过长造成单侧燃料投入过多而增大局部结焦的可能；其次，对上下层燃烧器的出力进行了调整，分散各燃烧器的出力，避免单个燃烧器喷口出力过大、炉膛温度过于集中；最有可能结焦的F，C层（最下层）两侧燃烧器轮流切换运行。

5 结论

经过上述一系列调整后，＃1锅炉结焦现象明显好转。结焦问题的妥善处理保证了机组迎峰度夏顺

5 结束语

本文搭建了一个用于光伏逆变侧低电压穿越测试的电网模拟器，具有很高的灵活性，同时由于能量可以实现回馈，在满功率性能测试时，仅需要很小的能量消耗，对于大功率光伏逆变器的测试，节能效果明显。

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（本文责编：白银雷）

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（本文责编：刘芳）

作者简介：

陈飞（1989—），男，江苏徐州人，助理工程师，从事火电厂集控运行工作（E-mail：chenfeihd＠163.com）。

TK 229.6

：B

：1674-1951（2015）04-0062-02