摘要：文章以某火电厂600MW超临界机组为例，其在锅炉在燃烧褐煤的过程中出现了较为严重的水冷壁结焦、水冷壁温度高、主蒸汽和再热蒸汽温度不达标以及脱硝反应器入口NOx质量浓度超标等问题，因此对这些问题的原因进行分析并提出了相应的改造和调整措施，希望能给其他同类机组提供借鉴。
关键词：600MW超临界机组；褐煤燃烧；锅炉；问题
1设备概况
以某火电厂为例，其所采用的发电机组为2×600MW超临界机组，所用的锅炉为超临界变压直流锅炉，锅炉形式为一次再热、单炉膛、前后墙对冲燃烧方式、尾部双烟道结构、采用烟气挡板调节再热汽温、固态排渣、平衡通风、全钢构架、露天布置、全悬吊结构Π型炉。每台炉配6台HP1003型磨煤机，设计5台运行可满足BMCR工况出力。每台磨煤机出口5根输粉管对应一层煤粉燃烧器，6台磨煤机对应前后墙各3层（前墙：上－D，中－C，下－E；后墙：上－A，中－F，下－B）燃烧器。
锅炉燃烧系统采用中心给粉旋流煤粉燃烧器，燃烧方式采用前后墙对冲燃烧。该燃烧器具有较好的自稳燃能力和较大的调节比，在炉膛中布置的节距较大，相邻的燃烧器之间不需要相互支持。燃烧器前后墙对称布置方式，沿炉膛宽度方向的热量输入均匀分布，使炉膛及水平烟道过热器、再热器区域的烟气温度也更加均匀，锅炉热偏差小。在煤粉燃烧器的上方前后墙各布置2层燃尽风，共四层燃尽风，每层5只风口。空气预热器为三分仓容克式。锅炉设计煤种为山西大同塔山洗精煤。目前以燃烧褐煤或掺烧褐煤为主，此煤种煤质参数如表1.1所示。
表1.1 煤质参数
参数数值
全水分%33.4
收到基灰分%8.66
干燥无灰级挥发分%46.65
收到基碳42.97
收到基低位发热量MJ/kg15.15
变形温度℃1150
软化温度℃1160
2常见问题及原因分析
2.1存在的常见问题
针对此电厂中的600MW超临界机组进行褐煤燃烧时，主要存在的问题有以下几个方面：由于存在较为严重的水冷壁结焦问题而导致机组运行中的负荷被迫降低的问题。还出现较高的水冷壁温以及局部水冷壁超温的问题，甚至还出现了较多次数的水冷壁超温爆管的事故。另外还有运行中主蒸汽温度以及再热蒸汽温度没有达到设计温度的问题。以及SCR脱硝反应器入口的NOx质量浓度超过标准要求并导致具有较大的液氨消耗量的问题。而上述所有问题都会降低锅炉效率并且增加供电煤耗，同时也增加脱硝装置的运行成本，对机组的安全运行也产生了不利影响。
2.2原因分析
首先是对燃煤也就是所用的褐煤的特性进行分析。本机组锅炉中燃烧所用的煤种为褐煤，其不仅具有较高含量的水分，而且挥发分比较高且发热量比较低，此外还具有较强的结渣性。在对此种褐煤进行燃烧时主要表现出容易结焦、具有较短的火焰以及容易燃尽等问题。而且如果出现所用的燃煤与设计煤种的各项指标差距比较大的问题时，更为出现较为显著的锅炉结焦问题。此外还会由于不够合理的锅炉受热面布置而导致出现主蒸汽和再热蒸汽温度不达标的问题。
其次就是从锅炉设计的角度进行分析。由于此机组中所用的锅炉采用的燃烧方式，而且还存在较为严重的火焰气流贴墙问题。此外，在冷炉时对分割屏以及末级过热器的位置进行检查可知，没有出现结渣的问题，但是在标高为30~60m区域中的水冷壁部位却存在较为严重的挂焦痕迹，而且在部分水冷壁管中也出现了超温鼓包的问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此就可以分析，正是由于火焰贴墙燃烧的问题而导致出现了上述结焦以及超温爆管的问题，而且由于在锅炉设计上也出现了蒸发受热面与过热受热面的面积不匹配的问题也会导致主蒸汽以及再热蒸汽温度不达标的现象。此外还由于所用的褐煤具有较短的火焰以及较低的火焰中心，也就无法采用分级燃烧的方式，这也会导致在脱硝反应器入口的NOx质量浓度超标的问题发生。
3常见问题处理措施
3.1改造措施
针对上述问题以及原因所提出的改造措施就是对此机组锅炉中的燃烧器喷口进行改造的措施，将其改造为带有向炉内偏转20°导向隔板的喷口。在通过上述改造之后就可以实现在一次风粉喷射角度的原设计基础上向炉内进行20°偏转的现象，这就会降低炉内的火焰切圆直径，至少会降低3m以上。但是同样会确保二次风分口的设计喷射角度不会发生改变，确保水冷壁附近的氧化分为形成风包粉的结构要求。
3.2调整措施
首先就是针对结焦问题的调整措施，而且可以确保在炉膛截面上形成二次风在外、一次风在内的风包粉结构。而且可以确保在水冷壁的位置形成氧化氛围来实现对上述问题的有效预防。为此还需要通过以下调整措施来做好结焦问题的预防。一是要对煤种进行控制来确保实际所选用的煤种尽量与设计煤种相符。主要是通过专人来对所采购的煤品进行煤质检测，做好严格的煤质化验工作。二是对适当的周界风速进行选择和控制。由于本机组中的燃烧器在运行中具有较短的风粉喷射距离以及容易变形的问题。这就需要为了对炉内的燃烧效果进行优化，就需要对煤粉燃烧器的周界风速进行合理选择来来确保其适当。在本机组中经过试验分析之后得出其最佳的周界风速需要控制在20~40%的周界风门开度范围之内，如果超过此范围而导致风速过快或过慢，都会导致煤粉气流变形而出现扫墙问题，也就会导致结焦问题的出现。三是对炉膛与大风箱的差压进行降低。在此调整措施的基础上还需要对一次风率进行适当降低以及对一、二次风出口风粉动量进行降低。这样就可以实现对墙式切圆上游燃烧器风粉栋梁进行降低以及对下游燃烧器风粉气流的变形扫墙问题进行缓解，也就是对贴壁燃烧结焦的问题进行有效预防。在此机组中的主要调整操作就是将BMCR工况的上述差压降低到500Pa，而且将一次风率也降低到35%的方法。四是对主燃烧区的氧气体积分数进行适当提高。此种调整措施可以避免出现由于缺氧而导致的燃烧还原性气氛的问题，在此机组中需要通过上述调整来确保省煤器出口的氧气体积分数在4%以上来起到有效的防止结焦的目的。
然后就是对脱硝反应器入口的NOx质量浓度进行降低的调整措施。在上述对锅炉的燃烧器喷口进行改造之后，实现了一次风向的偏转但是二次风喷口的喷射角度保持不变，这就增加了一、二次风分离间距，使得二次风延迟不如和煤粉燃尽时间的延长，火焰中心的上移，这就会对汽温无法达到额定数值的问题进行解决。而且在火焰中心上移之后而增加了燃尽风开启的空间来满足分级燃烧的要求。此外，为了实现脱硝反应器入口NOx质量浓度的大幅度降低，还需要在上述改造和调整措施的基础上对锅炉的原设计约束进行突破，降低炉膛与风箱的压差数值，保证在低负荷运行时对燃尽风挡板进行开启，还要将下部辅助风门挡板进行关小来对风箱与炉膛压差进行维持。此外，还要将上部燃尽风挡板进行尽量开启来实现总风量的降低，通过分级燃烧以及低氧燃烧来满足上述要求。
4结语
在本文所介绍的火电厂600MW超临界机组中，由于使用了褐煤燃烧且存在锅炉设计上本身存在的缺陷问题，而导致在运行中出现较为严重的水冷壁结焦、水冷壁温度高、主蒸汽和再热蒸汽温度不达标以及脱硝反应器入口NOx质量浓度超标等问题。因此在对引起上述问题的原因进行分析之后，提出了对燃烧器喷口进行改造以及针对结焦问题和脱硝反应器入口NOx质量浓度抄表问题的有效调整措施。经过在本机组中的实际应用之后，实现了对上述问题的有效解决，证明此改造和调整措施的有效性。
参考文献：
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[3] 彭泉源. 试析600MW超临界褐煤直流锅炉新型燃烧技术的应用[J]. 军民两用技术与产品, 2016(2).
论文作者:吴瑶
论文发表刊物:《科技新时代》2019年5期
论文发表时间:2019/7/24
标签：褐煤论文; 锅炉论文; 结焦论文; 水冷论文; 机组论文; 炉膛论文; 措施论文; 《科技新时代》2019年5期论文;