摘要：本文就某600MW亚临界空冷机组锅炉两端主蒸汽温度差距较大，主蒸汽温度无法满足额定值的情况，提出了经过配风优化与提升制粉系统出口温度的处理措施。经过改变氧气含量、燃尽风开度与水平摆角、锅炉负荷等原因，分析不同运行状况下汽温与氮氧化物排放浓度的变化原则，最后确认了燃烧设备摆角与汽温变化的定量联系。从实验结果可以看出，针对没有经过燃烧设备改造的锅炉，经过配风优化，在确保锅炉可靠性的条件下，主蒸汽温度能够达到560℃，两侧汽温偏差在±5℃左右，锅炉效率增加了0.3%，脱硝入口氮氧化物浓度减少30mg/m3。
关键词：燃煤空冷机组；燃烧优化调整；主蒸汽温度偏差；锅炉效率
汽温偏差是锅炉工作中往往会造成的一些问题，不仅仅降低了锅炉工作的经济性，甚至还将出现锅炉爆管等事故的出现。由于某600MW亚临界空冷机组锅炉两端主蒸汽温度差距24℃，主蒸汽温度尚未达到标准的情况，经过燃烧优化调节导致以上问题得以有效处理。
燃烧优化调节方面已经有很多研究人员的对其进行了研究，重点集中在其中一个具体问题的实验方法，而对其中一类问题处理方案的探讨较少。结合实验结果的探讨，在没有经过低氮燃烧设备改造的锅炉，给出处理汽温偏差与减少氮氧化物排放的燃烧优化方案，同时对没有经过低氮优化的锅炉排放满足标准提出了相应的建议。
1锅炉型式及燃烧设备布置情况
本文的研究对象是上海锅炉厂制造的600MW亚临界数据变压工作直流炉，炉膛的宽度是18927mm，炉膛的深度是18927mm，炉顶中心标高是77861mm。这个锅炉采取的是四角切向燃烧方式、一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、全钢构架的II型直流炉。每角燃烧设备设6层一次风喷口，在相邻2层煤粉喷嘴之间布置有1层辅助风喷嘴，主风箱上部设有2层紧凑燃尽风帧定位改变，此外，还分配5层分离分离燃尽风，燃烧设备布置情况如图1（a）所示。最底层A层喷燃设备采取等离子点火，喷嘴固定无法调整，剩下的一次风喷嘴差异在20°之间可以调整，二次风及分离燃尽风喷嘴差异在30°之间可以调整。
随着燃料与空气进入炉膛并着火，在炉膛内就形成一个旋转的“火球”，如图1（b）所示。主燃区的火球是顺时针旋转，分离燃尽风起到消除烟气残余旋转降低炉膛出口烟温偏差的目的。
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图1燃烧设备布置图
2燃烧优化试验结果与分析
依照对锅炉工作参数与两侧主蒸汽温度偏差因素的研究，首先对分离燃尽风燃尽风水平摆角对汽温偏差影响进行了实验，接着对炉膛配风做出了优化改造，调节喷燃设备与分离燃尽风的上下摆角，让主蒸汽与再热设备温度达到额定值。在有效配风的根本上，进而做出了氧气含量优化实验，经过改善氧气含量，同时完全运用空气分级作用来减少氮氧化物排放量。最后经过增加制粉系统出口温度，将排烟温度有效降低，由此来增强锅炉效率。
2.1 分离燃尽风水平摆角调整
煤粉被点燃之后，火焰由下到上期间是正方向旋转的，上层离燃尽风5层喷嘴根据偏差在15°之间水平可以调整，能够对向上旋转火焰和烟气气流做出反向阻挡，在最大程度上的减少炉膛出口烟气残留旋转，降低两侧烟气温度偏差，保证锅炉主蒸汽、再热汽两侧换热均匀。该锅炉末端过热设备、再热设备经优化改造，机组开始运行之后，锅炉主蒸汽温度偏差最大24℃，减温水偏差可达每小时50吨。
分离燃尽风调整之后做到避免残留旋转的功能，火焰向中心移动，让两侧烟温变均匀。分离燃尽风水平摆角调节之后——减出口两侧壁温平均值沿管屏的分布。分离燃尽风水平角调整后，左侧管屏壁温提高，减温水下降至不足每小时10吨，两测汽温偏差减小，可以体现出分离燃尽风水平摆角能够合理处理汽温偏差的情况。经过分离燃尽风摆角的动作，导致“火球”出现移动，两侧烟气量变得均匀。
2.2配风优化调整
在分离燃尽风各层二次风水平角度调节之后，主蒸汽两侧偏差从最高24℃下降至12℃，接着调节分离燃尽风与帧定位改变各层二次风挡板。在不同负荷下进行试验，从锅炉配风上消除降低烟气顺时针旋转强度，达到炉膛出口烟气两侧均衡分布，彻底消除烟气残余旋转带来的汽温偏差。经过不同负荷试验，获得分离燃尽风及帧定位改变各层二次风开度与锅炉负荷的联系。降负荷期间因为煤量的迅速下降，风量也将随之下降，风门的动作相一致才可以确保出口蒸汽数据达到额定值。
2.3空预器出口氧气含量调整
一般情况下，为了兼顾锅炉效率与氮氧化物排放浓度，在运行期间采取低氧运行，经过降低炉膛的温度来降低氮氧化物的生成量与降低排烟损耗。可是过低的氧气含量会引起不完全燃烧损失增加，还可能使得燃烧设备喷嘴附近结焦的出现。因为热力型氮氧化物的生成量只占三分之一左右，所以只靠着减小火焰温度来降低氮氧化物的量具备一定的局限性，需要充分利用空气的分级作用，形成主燃区、还原区与燃尽区来降低氮氧化物的生成。同时将火焰拉长，炉内温度场更加均匀，降低容积热负荷，减轻炉膛的结焦结渣，成为燃烧优化调整降低氮氧化物的主要措施。
2.4提高制粉系统出口温度
该厂原制粉系统考虑石子煤较多，制粉系统出口温度控制较低，平均不到60℃，个别制粉系统入口冷风门开度高达60%，锅炉燃烧效率偏低。经过查看电厂生产日报表发现，飞灰可燃物在1%以上，大渣可燃物达到10%以上。并且，因冷一次风量大，进入空预器一次热风量降低，排烟温度较高。通常提高制粉系统出口温度10℃，排烟温度降低3～5℃。本次试验，神混煤制粉系统出口温度提高至72℃，锅炉排烟温度平均降低6℃左右。
如今，该厂喷嘴环已经进行了优化，风速加快之后石子煤量不高，建议提升制粉系统出口温度70～75℃，有利于炉内燃烧。升降负荷的时候，对汽温变化的干扰会有效减低，并且减小排烟温度有利于提升锅炉效率。
3结论
（1）依照主蒸汽温度与减温水情况进行上摆或下摆喷燃设备。当再热汽减温水较大时，可将喷燃设备下摆5%～10%；当温度偏差增加时，可将分离燃尽风层开大；当主蒸汽减温水量较大时可适当降低热焓校正值。
（2）降低氮氧化物应该主要靠分级燃烧来控制，试验中氧气含量增加后炉内燃烧更加充分，炉膛温度降低，氮氧化物排放在原基础上平均降低30mg/Nm3左右。
（3）在提升制粉系统出口温度至70℃后，因一次冷风量降低、一次热风量增加，锅炉排烟温度平均降低6℃，锅炉飞灰可燃物降至0.44%，大渣可燃物降至1.76%，锅炉效率提高约0.3%。控制原则以制粉系统入口温度不超过285℃为控制原则；当石子煤较多时，要縮短排渣周期，避免石子煤排渣不及时进入风室，引起石子煤自燃。
参考文献：
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论文作者:吕航
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/12
标签：锅炉论文; 温度论文; 炉膛论文; 偏差论文; 燃尽论文; 制粉论文; 蒸汽论文; 《电力设备》2018年第23期论文;