摘要：某电厂660MW机组锅炉存在调峰时省煤器出口氧量表和CO表显示、炉内火焰倾斜、飞灰炉渣含碳量偏高、尾部两烟道NOx含量不同等问题，本文对此进行了不同运行工况下的氧量标定、一次风速测量、煤粉细度测定、SCR脱硝系统B侧入口NOx调整试验。
关键词：660MW机组；锅炉；燃烧；调整试验
1设备概况
锅炉本体是北京巴布科克•威尔科克斯有限公司设计、制造的超超临界变压运行本生直流SWUP（SpiralWoundUP）锅炉，锅炉为螺旋炉膛、一次再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、前后墙对冲燃烧方式、Π型锅炉、紧身封闭布置燃煤锅炉；炉膛宽度21962.7mm，深度15935.7mm，炉膛总高度为66000mm。
燃烧系统配有30只B&W公司研制的低NOx双调风旋流燃烧器，分三层前、后墙对冲布置；最上层煤粉燃烧器上方，前后墙各布置1层燃烬风口，每层布置7只，共14只燃烬风口；A、F层煤粉燃烧器共配有10支等离子点火器，用于点火和助燃，实现无油点火。
锅炉燃烧系统由Airejet型超低NOx双调风旋流燃烧器、XCL型低NOx双调风旋流燃烧器、OFA喷口、开式环形大风箱、等离子点火系统设备和火焰检测器等组成。本工程配有20只Airejet型煤粉燃烧器、10只XCL型煤粉燃烧器，分三层布置在锅炉的前后墙上，其中20只Airejet型煤粉燃烧器布置在前、后墙的上层、中层，10只XCL型煤粉燃烧器布置在前、后墙的最下层，每层前后排各5只燃烧器。OFA喷口布置在前、后墙最上层燃烧器上方的单独的风箱内，每个OFA风箱内有7只OFA喷口（共14只）。
2燃烧调整试验及结果分析
2.1运行氧量标定
氧量是锅炉运行的重要数据，运行人员通过烟气中氧气含量的高低来调节送风量。通常烟气中的氧含量在3%～6%。当烟气中氧量过大，意味着送入炉膛的空气过多，过剩的空气会吸收燃料的热量而降低燃料的有效利用率，同时还会增加送风机和引风机的耗电量；当氧量偏低时，燃料不能充分燃烧，造成不完全燃烧损失。如果氧量不能准确地反应炉内空气的含量，将影响运行人员的判断，进行错误的操作，严重影响锅炉运行的安全性和经济性。因此，对省煤器出口氧量进行多个工况的标定对比试验是十分必要的。
氧量标定试验相关结果表明，受到负荷波动和测试误差的影响，大多数负荷工况下，A侧省煤器出口氧量表盘显示值比实测值低0.2%～0.7%，B侧省煤器出口氧量表显示值比实测值低0.5%～1.0%。但在深度调峰工况下，B侧省煤器出口氧量表显示值比实测值高0.8%～1.2%。
测试中发现，在高负荷工况下，当表盘氧量为2.5%左右，实测氧量在2.8%～3.2%时，升负荷阶段有CO排放量超过200ppm的情况，而稳定运行时CO排放量都小于200ppm，表盘显示的CO浓度基本不变，建议对CO表进行校准。当实测氧量低于2.2%时，实测CO含量超过400ppm，数值偏高，建议实测氧量不要长时间低于2.2%。
2.2一次风速测量
一次风携带煤粉进入炉膛，如果风速过大则刚性太强，使火焰长度增加，严重时会造成结焦；当风速过小时可能会烧坏喷嘴；一次风速的偏差会造成炉内火焰倾斜，进而导致热偏差的产生。通常认为一次风速偏差在±5%范围内，同层粉管风速热态调平可以避免炉膛火焰中心偏斜，减小对炉膛出口及烟道烟气流场的影响，有效防止锅炉偏烧和结焦情况的发生。
采用经过校验的测速管测量每根一次风管内的动压及静压，并用经过校验的标准T型热电偶测量一测风的温度。通过查阅相关资料，由以下公式计算一次风风速和风量：
，
式中，k为测速管系数；A为风道截面积；pd为气流平均动压；ρql为气流密度。
式中，ρ0为标准状态下气体密度；t为气体温度；pact为当地大气压；ps为管内气体静压。管道风速偏差计算方法如下：
式中，Δϖmax为管道风速的偏差；ωi,max为风速最高（或最低）的第1根管风速；ϖ为各管风速的平均值。根据测量数据及公式计算得到：C磨煤机通风量为130.15t/h，D磨通风量为161.13t/h，E磨煤机通风量为127.8t/h，F磨通风量为158.76t/h，而A磨煤机侧孔位置不合理，计算结果没有参考价值，B磨煤机仅有一根出粉管能测量数据。将计算结果绘制成如图1所示的折线图，可以清晰地看出C磨煤机出口粉管的一测风速波动最大，整条曲线存在两个峰值，与其他磨煤机出口粉管一次风速偏差曲线存在明显差别，其他几台磨煤机波动不大。
实验结果表明：C磨煤机出口粉管风速偏差较大，其余磨煤机出口粉管风速偏差基本符合偏差在±5%范围内的要求。
通过测量发现，一次风速存在偏差，但偏差不大，需要及时作出调整。建议更改A磨煤机出口粉管取样孔位置，B磨出口粉管开孔处进行打磨处理，保证开孔大小与管座内径一致。对C磨进行风速调整，使风速偏差在允许范围内，避免因一次风速偏差引起的热偏差、偏烧等现象发生，进而影响锅炉的安全性和经济性。
2.3煤粉细度调整
煤粉越细，煤粉颗粒的表面积总和越大，与空气接触面积越大，燃烧效果越好。当煤粉较粗时，在一次风管中的预热效果差，进入炉膛与空气接触的总面积小，燃烧效果不好，使着火时间延长，造成不完全燃烧损失，低负荷时会导致炉膛灭火。为了提高机组运行的经济性，在不影响制粉系统出力的情况下，需要降低煤粉细度，从而提高煤粉着火特性，降低飞灰、炉渣中的含碳量。试验前记录制粉系统中每台磨煤机出口的粗粉分离器挡板开度。
煤粉取样在细粉分离器煤粉取样孔取样，分别称重、筛分。通过调整每台磨煤机出口粗粉分离器挡板角度来调整煤粉细度，每次调整后进行煤粉取样，做好记录。
总体上看，中间粉管的煤粉细度最大，这样使得不同的磨煤机组合会出现不同的燃烧特性，汽温分布、烟温分布、壁温分布都会出现较大的差别。建议在磨煤机分离器出口安装均粉装置，使得各个粉管煤粉细度均衡。
2.4SCR脱硝系统B侧入口NOx调整
NOx排放量一直是电厂监测的重要指标，对脱硝系统进行优化调整，有利于提高脱硝效率、延长系统使用寿命并保证系统安全运行。由于受到煤粉分配的影响，即使进风量相同，燃烧产物中的NOx也会有很大偏差，这就要根据实际情况重新调整燃尽风门开度，以保证两侧烟道的NOx值接近。
通过查看（表盘）A、B侧烟道SCR系统入口的NOx值，计算两侧偏差，实测A、B侧烟道SCR入口的NOx值，计算两侧NOx偏差。检查就地燃尽风中心直流风开度和外环旋流风开度，对于NOx偏高的一侧，开大中心直流风开度，在外环旋流风旋流强度不变的情况下，增大通风量，再测试A、B侧烟道SCR入口的NOx值，计算两侧偏差。如果偏差依然很大，尝试关小NOx偏低的一侧的中心直流风开度和外环旋流风开度，直到两侧NOx值相差不大。
结语
作出相应的调整后，深度调峰工况下B侧省煤器出口氧量实测值，CO表校核后接近实测值；C磨出口粉管风速调整后，观察到火焰倾斜现象减弱，甚至消失；安装均粉装置后，各粉管的煤粉细度均匀，灰检发现煤灰中碳含量降低，燃烧效果提高；重新调整燃尽风门开度后，两侧SCR入口的NOx排放值接近。通过对不同运行工况下的氧量标定、煤粉细度测定、一次风速测量等方面进行试验，对存在的问题提出相应的调整建议，对实际的锅炉运行有一定的指导意义。
参考文献
[1]莫浩浩.660MW超临界机组锅炉燃烧优化研究[D].东南大学,2016.
[2]高卫星.300MW机组锅炉燃烧调整及优化[J].科技创新与应用,2012(7):46-46.
论文作者:王福君
论文发表刊物:《电力设备》2019年第13期
论文发表时间:2019/11/12
标签：风速论文; 偏差论文; 锅炉论文; 氧量论文; 煤粉论文; 炉膛论文; 省煤器论文; 《电力设备》2019年第13期论文;