亚临界600MW机组锅炉运行燃烧风量优化控制措施

亚临界 600MW机组锅炉运行燃烧风量优化控制措施

杜学慧

华电内蒙古能源有限公司包头发电分公司 内蒙古包头 014000

摘要：我国虽然各种能源矿产丰富，但是由于近年来各领域发展对能源需求量的加大，能源供应趋于紧张，火电生产中使用燃料进行电能转换时需要燃烧大量的煤炭材料才能够为区域生产、人民生活提供足够的电能，而在电能生产中积极运用节能降耗技术能够有效保障电能生产的环保效果以及可持续性，锅炉燃烧风量优化控制就是一种常见的电能生产节能降耗技术。

关键词：亚临界600MW机组；锅炉运行燃烧风量；优化控制措施

1 亚临界机组锅炉燃烧控制的作用分析

在电厂生产中锅炉过热器出口位置对应的蒸汽压力测试值在某个区间内，这种锅炉机组就被成为亚临界机组，一般来讲亚临界状态的蒸汽压力值设置在14到22MPa之间。我国是一个人口数量居世界第一的国家，在经济发展中各领域对电力能源的需求量极其巨大，加上当前各领域都在积极运用电气化设备，电力需求量也在随时间推进加大。我国电力生产过程种火电的最常用生产设备就是锅炉，而锅炉作为将矿物质燃烧转化为热能的装置，燃烧热能的生产效率影响着锅炉生产的整体能效，并且通过燃烧控制能够有效控制有害污染物的产生，在保证燃料充分燃烧的同时降低污染，优化电力生产的环保价值。而将电力锅炉燃烧控制中风量调节技术在电力行业中推广就能够有效在大范围内降低电力生产的能耗，在电力生产行业中实现节能效果的优化。

2 在亚临界机组锅炉燃烧运行中控制NOx的方法及常出现的问题分析

在进行火电厂锅炉环保效果优化改造项目生产时，通常会采用低氮燃烧器降低锅炉燃烧的氮氧化合物量，或者会使用催化还原的方式进行脱硝降污染。两者都能够有效降低燃烧废气中氮氧化合物的排放量，而为了有效解决锅炉燃烧生产中煤粉燃烧器运行中中心扩锥磨损的异常问题，当前在锅炉燃烧器选择上有了一个新选项，就是中心给粉旋流煤粉燃烧器。

在锅炉运行中自一次风输粉管道中输送而来的煤粉会被送到燃烧器中心而后经由一次风喷口进入锅炉的炉膛，为了保证燃烧位置正好与燃烧器中心回流区对应，在生产中煤粉在穿越中心回流区时由于煤粉量发生了增加，煤粉穿越的时间也就会因此延长，这就会使得煤粉先在还原性较强的环境中进行燃烧，进而控制氮氧化物的生成。而在一次与二次风口位置上进行扩口设备安装能够有效推迟两次风量的混合时间，进而降低氮氧化物的排放问题。在二次风道中的空气在进入燃烧器后就会被分为内外两部分，从而产生分级燃烧的效果，这样的燃烧环境下被分化后的含氧空气就会与煤粉结合产生氮氧化物。锅炉在运行中会出现如下一些问题：首先是锅炉燃烧生产的效率较低，燃烧生产中存在超温现象；其次生产中氮氧化物排放量较大，没有达到环保需求；最后，生产中飞灰可燃物含量增大，甚至在一定条件下达到了10%。

3 亚临界机组锅炉运行中出现节能效果不佳问题的主要原因

经过专业人员的检测与分析，发现锅炉燃烧器不存在故障，磨煤机部件也正常运行，煤粉细度也符合标准，所以以上原因均可排除。最终考虑问题发生原因是由于锅炉燃烧过程的总风量不充足，二次风量和风速没有达到平衡状态而导致的锅炉燃烧本应形成的中心回流区没有按照合理方式形成，进而影响了锅炉的优化效果，导致优化方案失败。确定问题原因后，相关工作人员及时组织了调试试验，通过对锅炉氧量和风量的控制，记录锅炉在各运行阶段同负荷条件下的运行氧量需求数值，然后计算其耗能最低的风量需求。

通过该试验，工作人员总结得出结论，之前各阶段锅炉运行所供给的风量都存在不足现象，导致锅燃烧并不充分。推测原因大概是在对锅炉运行参数进行优化时未结合实际使用环境，该环境含氧量偏低，对风量会产生较大影响；另外，锅炉燃烧器经过改造，其工作状态也会发生相应变化，风量会受到一定影响。经过对风量的变化数据进行分析，笔者还发现，在锅炉负荷低于600MW的情况下，机组的总体需要风量是随生产负荷的增大而升高的。

在锅炉燃烧生产中如果燃烧风量未能符合该燃烧状态的需求就会因为锅炉内部空气不足而无法支持足够的氧化反应，锅炉内燃料燃烧就会不够充分，电能生产的效率也就会因此而降低。而在实际生产中部分锅炉操作人员由于未能对实际燃烧情况进行了解，只是盲目地添加煤量来尽量提升燃烧效果，但实际上锅炉生产中含氧量本来就严重不足，再填煤只会进一步造成缺氧，燃烧环境还会进一步恶化，如果不加控制就会导致锅炉的炉壁温度升高过度，煤炭燃料的燃烧也会带来更多的有毒污染物，废气中的氮氧化物的浓度也会因此增大，综合结果就是火电生产锅炉的燃烧生产性能在这样的操作环境下发生下滑。

4 亚临界机组锅炉燃烧风量控制的优化措施

为了保证锅炉燃烧效率，降低有毒污染物的产生量，需要在锅炉机组负荷上升时对燃烧风量进行调整，也就是要求操作人员在锅炉生产中通过调节二次风的给风量来为锅炉燃烧需求的满足创造条件。生产操作中还应针对锅炉运行操作系统显示的飞灰含碳量变化情况与燃烧中一氧化碳产物变化情况进行综合分析，并根据分析结果进行燃烧风量调整。

根据笔者的长期工作经验，笔者认为为了确保锅炉燃烧效率就要对两次风量的供给情况进行有效控制及调节。虽然一次风就能够达到磨煤机的需求，但是在生产中积极补充二次风也必不可少，这是由于二次风在燃煤锅炉运行中的作用主要是为了燃烧提供充足的氧气，从而对一次风燃烧阶段燃料燃烧不充分进行优化。并且，锅炉燃烧时一次风状态下部分高温火焰，而其他区域的燃烧不够充分，利用科学的二次风调节动作能够使二次风中的氧气与其火焰进行混合，强化燃烧的氧化作用，这样整体锅炉内部燃烧效率也就会因此增大，以防燃烧不充分、不均匀导致的能耗问题。因此在火电厂锅炉燃烧控制过程中，不仅要做好总风量的科学控制，还应通过科学分配一二次风风量来保证燃烧状态的可持续与高效率，进而确保锅炉负荷升高时各阶段燃烧需求的满足。

一般来讲火电厂锅炉燃烧中所用锅炉燃料为煤炭，锅炉燃烧中因为燃料纯度与形状都会对燃烧状态形成影响。必须根据实际情况进行风量调节，保证各阶段燃烧状态中氧气的供应才能够确保下层燃烧器工作中能够获取相匹配的煤粉与空气，从而使锅炉上下层都能够保持最佳燃烧状态，进而有效延长锅炉内煤粉燃烧的时间，扩大燃烧范围，减少燃烧过程中煤灰产生量，防止锅炉结焦问题的出现，优化锅炉生产的环保价值，并且还能够降低燃烧生产的煤炭消耗，降低电力生产的成本。不过在锅炉生产操作时，因为一些其他问题导致锅炉燃烧效率不达标，因此需要电力生产单位的技术操作人员做好技术总结，探索优化二次风调节技术，并要根据锅炉负荷升高的速度进行风量调节控制效率的提高。

其具体操作如下：当机组负荷上升时及时增加足够的二次风量，自动增加风量不足时人为手动增加。需启动磨煤机前先开启二次风门后再启动磨煤机，当机组负荷下降时停止磨煤机运行前先增加运行磨煤机二次风量再关小停运磨煤机二次风量。将所有运行磨煤机二次风挡板开度控制在 70%～85%，根据磨煤机煤量控制二次风挡板开度，煤量大于 60t/h，二次风挡板开度大于 80%调节二次风挡板时优先关小停运磨煤机二次风挡板开度，停运磨煤机二次风挡板开度最小可关至 20%，然后再关小下层燃尽风挡板，满负荷时下层燃尽风挡板开至 50%以上。

锅炉上层燃尽风二次风挡板尽量保证全开，可以有效控制脱硝入口氮氧化合物的生成，从而大大降低脱硝用氨量。锅炉运行中运行调整人员要根据飞灰含碳量变化及时调整锅炉运行风量，调整时优先调整二次风挡板开度，挡板全开后通过再通过增加二次风母管压力增加风量。锅炉运行中严格按规定投运吹灰器，吹灰器故障及时联系处理，跟踪吹灰器投运情况，无特殊情况不得中途退出吹灰器以保证吹灰效果。锅炉巡检时注意检查锅炉烟气调节挡板执行机构是否有脱开现象，定期活动核对确认烟气挡板开关动作正常。每班接班后必须检查核实一次炉底一级水封是否缺水，缺水时联系及时补水，避免炉底漏风。

电厂锅炉当前采用前后墙对冲燃烧方式新型双调风燃烧器。为提高锅炉的运行效率，确保锅炉燃烧工况的稳定、良好，必须对燃烧器的内部机构进行调整。在对燃烧器内部机构调整前需对一、二次风机构的完整性和可调性进行检查。为推迟旋流起始位置，需分析煤质的各项指标，以确定调整二次风套筒与燃烧器的距离。根据本厂采用燃烧器的特点，确定燃烧器的旋转方向。为避免在运行中，由于旋流扩散造成的煤粉冲刷冷水壁状况的发生，应适当增加中间燃烧器的旋流强度，降低两侧燃烧器的旋流强度。为防止燃烧器二次风量不足，尽量减少两侧燃烧的二次风进风口开度，中间燃烧器的二次风进风口可以完全打开。此外，为了确保粉煤的完全燃烧，应确保同层燃烧器配风合理，二次风配风也应均匀进入，避免出现中间燃烧器在长期低负荷运行中出现二次风箱内因积灰而出现堵塞情况。

受燃烧器内旋流叶片及中心风管外圈的稳燃节流装置的影响，容易引起燃烧器喷口烧损和结焦，为调整中心管风量及调整着火距离，需要对中心风与中心风管进行合理调节控制。隔片拆除中心风管内出口处的旋流叶片，对称保留 6 片，将中心风管外圈的稳燃节流装置割除，确保中心风管直管运行，达到提高中心风管的风速、调整控制燃烧器着火距离的目的，进而消除因燃烧器喷口着火过近而造成的高温烧损现象。此外，无论燃烧器运行与否，中心风门都应有一定开度。中心风由大风箱直接引出，并在中心风管布置了手动调节门，可调中心风量。

结语

总之，在我国电力系统发展中，采用节能降耗的生产技术能够有效提升电力生产过程中的环保价值。锅炉燃烧风量控制的过程中，需要根据锅炉生产的具体情况对风门开度、风门调整的时机等进行合理规划，提升风量调节与锅炉燃烧需氧的适应性，进而提升锅炉燃烧生产的效率。在当前智能化技术与电力生产结合的效果越来越好的历史大背景下，将智能化控制技术融入电力生产，通过智能分析与电力锅炉燃烧风量控制的结合就能够有效提升锅炉燃烧能量的利用效率，进而进一步为电力生产节能降耗提供保障。

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