300MW机组锅炉低负荷下燃烧调整试验研究

300MW机组锅炉低负荷下燃烧调整试验研究

曹育发

陕投渭河发电有限公司 陕西咸阳 712085

摘要：在低负荷下切圆燃烧锅炉水平烟道烟温分布偏差不仅仅是烟气残余旋转引起的，四角粉管的煤粉浓度差异化加剧也是引起水平烟道烟温偏差的重要因素。另外，低负荷下，锅炉燃烧稳定性差的问题，也与四角粉管风粉偏差有重要关系。在低负荷运行时，风量的调平对一次风四角粉管煤粉浓度的均匀性有一定的改善作用，应进行一次风的热态调平。在低负荷运行时，在保证磨煤机运行安全的前期下，适当降低煤粉细度，降低一次风压，对燃烧的稳定性和运行的经济性是有利的。

关键词：300MW机组；锅炉低负荷；燃烧挑战试验

1、设备概况

某电厂的1号锅炉系某锅炉厂制造，型号为HG-1035/17.5-HM35，型式为：亚临界、一次中间再热、自然循环、单炉膛、平衡通风、湿式排渣、燃煤汽包炉。最大连续蒸发量1035t/h，额定蒸发量960t/h。设计燃煤为白音华煤矿褐煤，校核燃煤为霍林河煤矿褐煤。锅炉采用全钢架悬吊结构、紧身封闭布置。锅炉制粉系统采用冷一次风机正压直吹式制粉系统，每台炉配5台中速磨煤机，燃烧设计煤种时，4台运行，1台备用。每台磨煤机带锅炉的一层燃烧器。磨煤机型号为MPS200HP-II型中速磨，设计煤粉细度R90=35%，采用SLK355型静态分离器，带有手动调节挡板。

锅炉采用摆动式燃烧器，四角布置，煤粉燃烧器共5层。燃烧器采用烟台龙源有限公司独特的低氮燃烧系列技术，以提高锅炉低负荷运行的能力，垂直浓淡煤粉燃烧器是利用煤粉进入燃烧器一次风喷嘴体后，经浓缩器的分离作用，将一次风气流分离成浓淡两部分；两部分之间用水平隔板分开，燃烧器出口处设有多个稳燃钝体。浓相气流的煤粉浓度高着火特性好，即使在低负荷情况下，浓相气流的风煤比仍可保持在较合适的范围内，使着火特性不会明显恶化。钝体形成的高温烟气回流区又充分为煤粉着火提供了热源，这两者的结合为低负荷稳燃提供了保证。

2、锅炉低负荷运行情况

2.1在高负荷下，水平烟道左右侧烟温偏差在正常范围内，但在150MW负荷以下，水平烟道的烟温出现偏差增大现象，最大可达80℃，同时，左右侧再热汽温偏差可达15℃以上且低于设计值。左侧过热器一级减温水大于右侧。

2.2低负荷下，部分燃烧器燃烧火焰闪烁剧烈，忽明忽暗，着火距离时长时短，燃烧不稳定。

3、原因分析

水平烟道左右侧烟温偏差的问题以及燃烧不稳定问题，主要存在低负荷下，而高负荷下运行正常。高负荷下由于耗煤量较大，风煤比控制较低，风粉浓度相对较高，各个粉管的差异化并不明显，对烟温偏差和热偏差影响较小。低负荷下，为了避免出现磨煤机跳磨导致机组停机的风险，在本可投运两台磨运行的情况下，投运三台磨运行，单台磨煤机煤量较少，而此时一次风量不再随给煤量而变化，风煤比过大，风粉浓度较低，四角粉管风粉浓度的差异化加剧，从而导致了同层燃烧器的着火不一致，燃烧稳定性差，炉内燃烧切圆偏斜，进而加剧了烟温偏差和热偏差。

基于以上原因，进行低负荷下的精细化调整试验，主要从一次风热态调平、煤粉细度优化、一次风压优化、二次风配风方式优化等方面展开。

4、燃烧调整试验

4.1热态一次风调平

对于中速直吹式制粉系统，风量的调平对煤粉量的均匀性有一定的改善作用，因此进行一次风的热态调平，以期优化制粉系统的运行情况，降低对炉内燃烧的影响。通过热态一次风调平发现个别粉管的一次风速偏差超过10%，通过调平，使得磨煤机出口各个粉管的风速偏差在±5%以内。

4.2煤粉细度优化

针对本锅炉，在低负荷工况下，总燃料量减少，而风煤比较大，煤粉浓度较低，燃烧减弱，炉温相对较低，火焰充满度较差，使燃烧不稳定。为了提高燃烧的稳定性，加快着火速度，同时保证各粉管煤粉着火的一致性，应合理的控制煤粉细度，尽量将煤粉磨的更细些。

磨煤机采用手动调节挡板进行煤粉细度的调节，为了掌握煤粉细度随调节挡板开度的变化规律，从而作为调节各台磨煤机出口煤粉细度的调整依据，本次试验选取低负荷时投运的B、C、D磨煤机进行分离器调节挡板开度特性试验，磨煤机固定出力为35t/h。

经过特性试验发现，B、C磨煤机在初始分离器调节挡板开度均为60%情况下，煤粉细度明显偏粗，R90均超过设计煤粉细度35%，D磨煤机在原始开度60%情况下，煤粉细度低于设计值。试验结果可以看出各台磨煤机随着分离器调节挡板开度的减小，煤粉细度明显减小。根据磨煤机分离器调节挡板特性试验分析，将B、C磨煤机分离器调节挡板开度由原始开度60%，调整至50%，C磨煤机保持开度不变。

4.3二次风配风方式优化试验

4.3.1将二次风AA层#1、#4角开度由100%调整至20%，#2、#3角开度由80%调整至20%。

4.3.2将周界风B、C、D开度由35%关至0，二次风EE开度由0开至35%。

4.3.3将SOFA风1和SOFA风4的#2、#3开度由100%关至0，其他SOFA风开度保持100%不变。

采取上述第1步和第2步措施后再热汽温明显上升，采取第3步措施后再热汽温略有下降，但总体高于前期，并且波动减小，趋于稳定，同时末过烟温偏差在升高的同时也偏差逐渐减小至10℃以内。说明依靠二次风门开度进行不同角操的调整，在一定程度上缓解了汽温、烟温的偏差。

4.4一次风压优化试验

一次风压是影响锅炉燃烧的重要参数，特别是在低负荷工况下，过高的一次风压会降低煤粉浓度，增加着火热，使燃烧不稳定，经济性较差。另外，还会放大各个粉管煤粉浓度差异，加剧热偏差。150MW负荷，在习惯运行方式下，一次风压为8.6KPa左右，本次试验在8.1KPa和7.6KPa进行。

测试结果表明，随着一次风压的降低，锅炉效率有升高趋势，脱硝入口NOx浓度和过热蒸汽温度变化不明显，而再热蒸汽温度有升高趋势，在一次风压为7.6KPa时，达到额定汽温，此时一次风机电流降低明显，两侧一次风机电流之和降低了25.3A。建议在低负荷下，在保证磨煤机运行安全的前提下，尽量将一次风母管压力降低，有利于提高运行经济性，提高再热汽温。

5、结束语

综上所述，近年来，太阳能、风能等清洁能源大力发展，发电比重提升迅速，传统的火力发电利用小时数出现连年降低现象。而面临着电力行业调峰压力显著加大的趋势，火电机组进行深度调峰运行已经成为必然。2016年国家发改委、能源局印发的《电力发展“十三五”规划》、《可再生能源调峰机组优先发电试行办法》等相关文件要求，电厂需进行相应的灵活性改造，提高机组深度调峰能力。面对当前深度调峰的严峻形势，本文针对某电厂一台300MW亚临界机组低负荷下锅炉存在的问题进行研究，并展开精细化调整试验，所得的结论对深入认识四角切圆锅炉低负荷运行优化技术和运行规律有一定的参考价值。

参考文献

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