摘要：国电南宁电厂2141t/h锅炉原设计卫燃带面积914.5㎡，由于实际燃煤与设计煤种偏差较大，运行中经常出现卫燃带结焦严重情况，并且掉焦频繁，为了达到稳定燃烧、同时避免炉膛大面积结焦影响锅炉安全稳定运行的目的，根据“W”型火焰燃烧锅炉的特点，提出了“W”型火焰燃烧锅炉卫燃带调整布置方案，使锅炉满足实际煤种和安全稳定运行的需要。
关键词：“W”火焰；卫燃带；结焦；调整
引言
国电南宁发电有限公司 2×660MW 工程#2锅炉为东方锅炉（集团）股份有限公司的国产超临界参数复合变压本生直流锅炉，锅炉型号 DG2141/25.4-Ⅱ12 型，锅炉为一次再热，平衡通风，固态排渣，露天布置，全钢构架，全悬吊结构，“W”型火焰燃烧方式。每台炉共配有24个双旋风煤粉浓缩燃烧器，与之配套的是6台沈阳重型机器有限责任公司生产的MGS4366 型双进双出钢球磨煤机，煤粉细度 R90=6%。锅炉炉拱处分为上、下两个部分。2015年4月份#2炉炉右侧掉焦导致冷灰斗处水冷壁管砸破被迫停机转大修，经技术人员分析，认为#2炉卫燃带结焦严重主要原因是锅炉卫燃带铺设面积无法适应实际煤种，又加之运行特性和参数不合适导致导致卫燃带结焦严重。经反复实践、分析提出锅炉卫燃带布置调整方案，解决了锅炉不安全稳定运行这一问题。
一、停炉检查卫燃带结焦情况
原设计在炉膛内敷设 914.5m2 的卫燃带，增加着火区辐射热量，以利煤粉迅速着火燃烧。#2锅炉停炉后检查发现局部结焦较严重，具体部位为翼墙位置（如右后墙区域翼墙焦块已从 D 喷口上沿搭接至 E 喷口下沿）、前后墙 D/F 风喷口附近（已将 D/F 风喷口完全堵死）、部分乏气喷口附近。卫燃带未见明显的大面积脱落。（如图1卫燃带结焦情况）
查阅两台锅炉在相同负荷和煤质基本相同情况下的 DCS 运行数据采集画面进行综合分析，可以看出 2 号炉空气预热器进口烟气温度和炉膛出口烟气温度比 1 号炉高。总体情况来分析，2 号炉炉膛温度水平较高；由于炉膛温度场不均匀，炉内呈不对称局部结焦现象，整体呈现前墙结焦程度大于后墙（表示前墙温度高）、右侧后切角结焦程度大于左侧前切角结焦程度现象；拱下垂直段 D 喷口堵塞还与煤粉颗粒的强粘结性有关。
二、炉内结焦初步原因分析
结焦是一个复杂的过程，涉及的因素较多，不仅与燃用煤种的成分和物理、化学特性有关，还与锅炉的设计参数有关 (如燃烧器的布置方式、炉膛热负荷、炉内空气动力结构等)，同时还受锅炉运行工况的影响(如运行氧量、煤粉细度、炉内温度水平、配风方式以及炉内空气动力场的状况等)。这些因素总的来说可分为两大类：一是燃用煤种的特性和锅炉的设计参数；二是锅炉的运行工况。从停炉后进入炉内检查情况推测：
2.1、当前 2 号锅炉入炉煤结渣倾向属于易结渣
据了解，入炉煤质主要燃烧劣质贫煤（干燥无灰基 8-11%）、低挥发份（干燥无灰基 5%）无烟煤、贵州高硫煤及石油焦等，高硫煤及石油焦易导致水冷壁结渣。在煤质和设备一定的情况下，单靠运行调整并不一定能够解决比较严重的锅炉结渣问题，这就需要从优化配煤和进行必要的设备改造等方面减轻锅炉结渣。
设计煤种为设计煤种为兴仁无烟煤，校核煤种Ⅰ为无烟煤︰烟煤为8︰2，校核煤种Ⅱ为六枝无烟煤。如表1：
2.2、运行特性和参数的不合适导致炉内结焦加剧
(1) 燃烧器热负荷不均匀，一二次风混合不良，造成炉内局部氧气供应不足和炉内气流充满度不佳，在炉膛内局部区域产生还原性气氛，燃烧器喷口和二次风喷口的结焦现场照片可以看出。解决的措施主要是进行炉内空气动力场试验，调平一次风，均匀二次风配风，优化炉内空气动力场。
(2) 机组运行中总氧量偏低。DCS 氧量表由于代表性不强、或校验周期过长等原因，运行中氧量控制不当，造成炉膛缺氧燃烧。锅炉运行氧量偏低，会在炉内燃烧器区形成大面积的还原性气氛，使低灰熔点煤更易熔融。解决的措施主要是控制合适的炉膛氧量，定期对 DCS重要表计进行校验，对于代表性不强的测点考虑移位或增加测点，提高测点的准确性和代表性。
(3) 煤粉细度的影响。煤粉颗粒粗时，火焰形状拖长，粗粉颗粒因惯性作用会直接冲刷水冷壁；另外粗煤粉颗粒燃烧温度要比烟温高很多，熔化比例高，冲墙后易引起结渣。解决的措施主要是监控煤粉细度，定期对分离器进行清理检查，保证合格的煤粉细度。
(4) 一二次风配风方式的影响。一次风速、一二次风的混合时机和比例对燃烧及其重要，优化一 、 二次风的混合，避免出现局部还原性气氛，与燃烧器热负荷分配配合使用，还可以改变火焰中心位置、降低燃烧器区热负荷，减缓结渣。从炉内燃烧器喷口被焦块堵塞可见一斑，解决措施是彻底清除喷口的焦块，并进行炉内空气动力场试验，开机后再进行燃烧调整试验。
三、本次卫燃带调整方案
卫燃带的调整布置与入炉煤质有密切关系，在目前的煤质不发生较大改变的前提下，兼顾锅炉燃烧稳定性和经济性，锅炉内卫燃带的布置需要进行相应的改变。拟减少卫燃带面积，为了尽近可能减少改造工作量，本次卫燃带的调整在原设计方案基础上进行（见附图 2、3）。改造的主体思想是根据炉内实际结焦位置，将整块状的卫燃带分割开，呈条块状间隔布置，减小单块卫燃带面积，控制卫燃带上的焦块体积集聚长大，使焦块更易脱落，从而减小结焦、掉焦对锅炉运行安全性和稳定性的不良影响。本次共减少卫燃带面积 130.3m2，去除卫燃带的主要部位和面积为：
（1）翼墙切角区域：翼墙切角区域原设计卫燃带面积约 187m2。将翼墙沿高度方向间隔分割成 4 块，避免焦块的集聚和流焦堆积，去除面积 77.24m2，翼墙切角区域剩余卫燃带面积约 109m2。
（2）D/F 二次风喷口区域：在 D 风喷口下部间隔 500mm 分割成 2块条状，去除面积 12.95×2=25.9m2。左右侧墙区域：沿水平方向间隔 800mm、高度方向间隔 486mm（约 11 根水冷壁管）分割成 6 块条状，去除面积 13.58×2=27.16m2。
四、卫燃带调整布置效果
由于是以一次实践改造调整，#2炉第一次减少卫燃带面积130.3㎡，通过运行配风及参数调整后炉膛结焦情况明显好转，并且结焦体积没有改造前大，保证了机组安全运行，后续计划对#1、2炉做进一步调整。
五、结束语
国电南宁电厂针对2#炉卫燃带先后改造了3次，#1炉卫燃带先后改造了2次，卫燃带基本全部去除，炉膛结焦、集焦情况明细改善，在不改变燃烧煤种的情况下通过最终总结了一套最佳方案，目前已完成2台锅炉的改造，运行情况良好。
参考文献：
[1] 《锅炉设备及运行》 北京：电力工业出版社出版 李恩辰、林应师。
[2] 《集控运行规程》 国电南宁发电厂 （2011） 刘成成、李昌松等编写
[3] 《性能试验报告》 湖南省湘电试验研究院有限公司
论文作者:赵建勇
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/9/12
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