浅谈600MW机组“W火焰”煤粉燃烧炉煤耗控制郑光明

浅谈600MW机组“W火焰”煤粉燃烧炉煤耗控制郑光明

郑光明闵国江陈永祥

(国电织金发电有限公司贵州毕节552106)

摘要：世界首批600MW超临界W火焰机组的技术特点，以实现该类型机组稳定、经济、环保运行为目标，基于该类型机组水冷壁超温、协调控制效果差、煤质适应性差、机组吹管与汽机启动耗油多等一系列关键技术难题进行了系统地分析和研究，率先在国内外成功研发了一整套600MW超临界W火焰机组运行调试关键技术，形成了多项创新性理论及技术发明成果。本文分析了浅谈600MW机组“W火焰”煤粉燃烧炉煤耗控制。

关键词：600MW机组“W火焰”；煤粉燃烧炉；煤耗控制；

1W火焰锅炉的主要特点

电站锅炉燃用无烟煤、半无烟煤多采用W火焰锅炉。W火焰锅炉分为上下两个炉膛,燃烧器布置在下炉膛的拱上,并布置卫燃带;一次风向下引入,可降低一次风速,增加煤粉浓度促进着火。一是W火焰炉一次风射流方向与水冷壁基本平行,煤粉不易刷墙,而且锅炉壁面上有二次风和三次风乏气引入,比重较大的黄铁矿颗粒不会贴墙。二是火焰温度最高的燃烧中心区域水冷壁上敷设了致密的碳化硅卫燃带,保护水冷壁,使炉内高温腐蚀减缓。三是由于一次风射流方向与水冷壁面平行,壁面有乏气形成风幕保护,卫燃带上结渣较轻。四是由于W火焰炉燃烧温度高,NOx排放水平较四角和墙式燃烧锅炉高,一般为(800～1200)mg/m3

2主要问题

随着锅炉容量增大、炉膛受热面热负荷增加,多通道垂直管屏结构不断改进,一般为在炉膛下部采用多次上升,在炉膛上部采用一次上升形式。这种结构采用小径管,工质质量流速高,便于冷却管壁金属。通道内管屏焓增较小,通道之间混合充分,热偏差减少。但是,由于系统过于复杂,且工质流程长,汽水系统阻力大,厂用电消耗大。另外,炉膛下部各上升管屏中的工质因流程不同,所处状态不同,管屏中工质汽化量差别较大,故管壁金属温度和膨胀程度也不同,相邻管屏交界处会因膨胀应力差而被拉伤。目前,大容量超临界直流锅炉炉膛采用一种螺旋盘管结构的水冷壁,也称螺旋管圈或螺旋管带结构。这种结构由许多平行且并联管从冷灰斗开始盘旋而上构成,在炉膛下部辐射区受热面中不再布置中间联箱。此外,采用的并联管数量可多可少,管圈倾角及管子节距可按需要选取。由于同一管圈中的管子以相同方式绕过炉膛,吸热量相近,使水冷壁出口工质及管壁金属温度偏差较小,相应的各管膨胀差较小,而便于采用膜式结构。螺旋管圈水冷壁结构复杂,尤其是燃烧器区盘绕结构,要求较高的施工工艺。另外,由于管带接近水平方向盘绕上升,管子本身不会形成支撑,螺旋管带部分需采用水平刚性梁与垂直张力板组成网格结构对于W火焰炉,因为双拱结构,炉膛轮廓形状复杂,螺旋盘绕式水冷壁绕过燃烧器及通过炉拱较难。乏气挡板用于调节煤粉主气流的煤粉质量浓度及一次风的速度，乏气挡板开大，主喷口煤粉质量浓度提高，一次风速降低，着火稳定性提高；反之，煤粉质量浓度降低，一次风速提高，着火稳定性差。因此，乏气风挡板开度对一次风煤粉气流的着火有明显影响。

3600MW机组“W火焰”煤粉燃烧炉煤耗控制

3.1氧质量分数调整控制。由于锅炉燃用高硫煤时炉膛温度较高容易结焦，二次风的加入可以适当降低炉膛温度水平。煤质较好时，省煤器出口氧质量分数维持在4.5%，一次风燃烧器喷口风速控制在25m/s；在燃烧劣质煤时为增强燃烧稳定性，需降低风量运行，但不能缺氧燃烧，省煤器出口氧质量分数维持在3.0%，一次风燃烧器喷口风速控制在20m/s。二次风箱与炉膛差压控制在0.8~1.2kPa。

3.2一次风速与乏气风速分配。一次风速过高还会对着火、燃烧造成扰动，因此需要确定合适的一次风速、燃烧器喷口风速。而实际运行中只能监视一次风管风速。由于该燃烧器的特点，在不同的乏气风门开度下，一次风管的风速、燃烧器喷口风速和乏气风速是变化的，因此当燃用煤质较好时，燃烧器喷口风速控制在26m/s；在燃烧劣质煤时为增强燃烧稳定性，燃烧器喷口风速控制在20m/s。

3.3燃用无烟煤时各阶段风门的开度。各风门中挡板对燃烧影响最大，挡板的调整应根据煤质和燃烧、减温水情况进行摸索调整，总的原则是在燃烧稳定的情况下增大拱上风的开度，适当减少拱下风的开度。提高二次风箱炉膛差压，降低火焰中心位置，能有效减少减温水量，提高经济性。挡板视燃烧情况调整，燃烧稳定性不受影响时可适当开大，燃烧稳定性不佳则关小。

3.4不同煤质下高负荷时各风门挡板开度。针对“W”火焰锅炉炉膛温度高、燃烧高硫煤时容易结焦的问题，高负荷时在燃烧稳定的前提下，要适当降低炉膛特别是燃烧器区温度。煤质好时开度在60%，煤质发热量较低时在40%～50%。燃烧所需要的二次风来自风箱。从空气预热器来的二次风经锅炉两侧风道送入前后墙风箱，从拱上和拱下的风口进入炉膛。风箱用隔板分隔，彼此独立，使每个燃烧器各为一个单元。煤质较好时，可将乏气风挡板适当关小，以提高一次风喷口速度；煤质变差时，可将乏气风挡板适当开大，增加一次风主喷口煤粉质量浓度并降低其风速，有利于煤粉的着火燃烧。但开度过大可能会影响到主喷口根部的燃烧，因此推荐开度应在50％。消旋叶片用于调节煤粉气流的旋流强度，改变消旋叶片的位置可改变煤粉射流的着火点及火焰行程，计有18格。消旋叶片上提，煤粉着火提前，着火区域温度上升，燃烧稳定性增强，火焰行程变短；反之，着火区域温度降低，燃烧稳定性削弱，火焰行程变长。消旋叶片现提升高度为自上往下数第9孔，燃烧劣质煤时可通过提升消旋叶片的方法来增强旋流强度，降低一次风刚性，使煤粉卷吸高温烟气增强，更有利于煤粉的着火。

3.5煤粉细度调整。通过下列方法对煤粉细度进行调整，确保煤粉细度R90为6％：一是调整分离器折向挡板。煤粉较粗时，关小分离器折向挡板。二是检查粗粉分离器回粉管是否堵塞。通过测量其锁气器前后温度的方法可判断其是否堵塞，如有堵塞，则煤粉变粗，应采用敲击或停磨煤机开锁气器检修孔清理的方法清空杂物。三是加钢球。通过加钢球的方法来提高制粉系统出力及球磨机效率，可提高煤粉细度和保证制粉出力，故应定期加钢球。

3.6炉膛结焦。锅炉的结焦特性与炉膛结构参数、煤的结焦特性和燃烧配风等因素有关。调试期间锅炉一直燃用高硫混煤，原煤含硫质量分数w（St，d）在4.00%以上，最高达6.76%，为此采取以下措施防止炉膛结焦。一是将燃烧器喷口风速控制在22～26m/s、省煤器出口氧质量分数控制在4%以上。为避免炉膛沾污结焦，水冷壁定期吹灰是很重要的，采取炉膛每天2次、水平和尾部烟道每天1次的吹灰制度。运行过程中应尽可能采用多投制粉系统的方式，使投入的火嘴均匀。高负荷运行时，适当切除炉膛中部区域的火嘴，但二次风开度保持不变，不但能防止结焦，还可在不降低稳定性的前提下补充氧。二是二次风采用中间大向两边逐步递减的开度方式，在该方式下开大前后墙二次风总门，保证中部风量充足。由于前墙风压相对后墙低，因此应保持总风门开度前墙大、后墙小。采取以上措施，锅炉无明显结焦，燃烧稳定，且燃烧效率高。

从运行情况看，600MW临界“W”火焰锅炉能够适应目前煤质的要求，通过采取防止锅炉结焦的措施，炉膛无明显结焦。锅炉燃烧稳定，且燃烧效率高。

参考文献：

[1]李绍国.重油燃烧不完全引起尾部二次燃烧[J].锅炉压力容器安全技术,2015(2):56.

[2]刘奋群,马建国.600MW火电机组仿真机增加尾部烟道二次燃烧故障[J].宁夏电力,2015(2):13-19.

[3]吴彦坤，高正阳，朱予东，等.“W”火焰锅炉燃烧稳定性影响因素分析［J］.锅炉制造，2016（2）:13－15.