高林峰

（山西陽光發(fā)電有限責(zé)任公司， 山西 陽泉 045000）

引言

山西陽光發(fā)電有限責(zé)任公司2號爐為東方鍋爐(集團(tuán))股份有限公司設(shè)計(jì)制造，2號鍋爐此前完成了機(jī)組煙氣超低排放改造與二次風(fēng)風(fēng)箱結(jié)構(gòu)改造。為了降低爐膛出口氮氧化物濃度、減少鍋爐受熱面氣溫偏差與壁溫超溫、控制SCR出口煙氣氨氣逃逸率、緩解鍋爐結(jié)焦等問題，因此開展了2號鍋爐冷態(tài)動力場及燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)。本文結(jié)合試驗(yàn)和改造的過程對鍋爐的動力場測試和鍋爐燃燒改進(jìn)的方式方法進(jìn)行介紹，以期為相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行實(shí)踐提供參考。

1 鍋爐設(shè)備概況

2號爐為東方鍋爐(集團(tuán))股份有限公司設(shè)計(jì)制造的DG1025/18.2-Ⅱ7型“W”火焰燃煤鍋爐，增容改造為330 MW汽輪發(fā)電機(jī)組；鍋爐采用亞臨界壓力、一次中間再熱、自然循環(huán)、雙拱型單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、懸吊結(jié)構(gòu)、尾部雙煙道；尾部煙道布置三分倉容克式回轉(zhuǎn)空氣預(yù)熱器、布袋除塵器、脫硝裝置等。

2 鍋爐冷態(tài)試驗(yàn)方式及試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 磨煤機(jī)入口風(fēng)量標(biāo)定結(jié)果

為保證表盤顯示風(fēng)量準(zhǔn)確表征磨煤機(jī)內(nèi)實(shí)際通風(fēng)量，對磨煤機(jī)風(fēng)量測量裝置進(jìn)行校核標(biāo)定。方法是用標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)量測量元件皮托管準(zhǔn)確測量磨煤機(jī)出口的一次風(fēng)量，扣除密封風(fēng)后同表盤風(fēng)量顯示值進(jìn)行比較，必要時(shí)對流量系數(shù)進(jìn)行修正，以保證表盤風(fēng)量顯示值的準(zhǔn)確性，為以后的熱態(tài)試驗(yàn)和鍋爐運(yùn)行提供依據(jù)[1]。

冷態(tài)下，啟動引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)，維持適當(dāng)?shù)臓t膛負(fù)壓，采用標(biāo)準(zhǔn)畢托管按等面積圓環(huán)法測量磨煤機(jī)出口各一次風(fēng)管的風(fēng)速并計(jì)算總一次風(fēng)流量，以標(biāo)定表盤磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量測量裝置的流量系數(shù)。測試過程中根據(jù)各磨煤機(jī)出口一次風(fēng)速，對各磨煤機(jī)出口粉管風(fēng)速進(jìn)行調(diào)平。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，A、B、C磨煤機(jī)入口風(fēng)量顯示偏大，D磨煤機(jī)偏小，各磨煤機(jī)入口風(fēng)量標(biāo)定系數(shù)分別為 0.95、0.83、0.92、1.22。

2.2 一次風(fēng)管冷態(tài)調(diào)平試驗(yàn)

在不同風(fēng)量下，測量磨煤機(jī)出口4根一次風(fēng)管流量，計(jì)算各自的風(fēng)速及流量偏差，測定磨煤機(jī)出口各煤粉的風(fēng)量分配特性，如果風(fēng)速偏差超過5%,可通過一次風(fēng)管上的可調(diào)縮孔進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得風(fēng)速偏差在規(guī)定范圍內(nèi)，同時(shí)對各一次風(fēng)管靠背管進(jìn)行標(biāo)定，計(jì)算各一次風(fēng)靠背管系數(shù)。

調(diào)整前A、B、C磨煤機(jī)出口粉管一次風(fēng)速偏差超過了±5%，通過調(diào)整磨煤機(jī)粉管縮孔開度，已將各磨煤機(jī)出口粉管一次風(fēng)速偏差調(diào)整到了國標(biāo)要求的范圍內(nèi)（±5%），D磨煤機(jī)出口粉管一次風(fēng)速偏差達(dá)到了國標(biāo)要求范圍內(nèi)，未進(jìn)行調(diào)整。

2.3 二次風(fēng)風(fēng)門特性試驗(yàn)

冷態(tài)時(shí)，在二次風(fēng)風(fēng)門常用開度范圍內(nèi)，調(diào)整二次風(fēng)風(fēng)門開度分別為15%、35%與50%，對爐內(nèi)各層二次風(fēng)噴口風(fēng)速進(jìn)行實(shí)際測試，得到各二次風(fēng)噴口的風(fēng)門特性。測試內(nèi)容包括所有輔助風(fēng)風(fēng)門與燃盡風(fēng)風(fēng)門。

冷態(tài)下，分別在A、B側(cè)二次風(fēng)量表盤顯示值分別為400 kN·m3與465 kN·m3左右時(shí)對其進(jìn)行標(biāo)定，A、B側(cè)二次風(fēng)量表盤顯示值偏大，實(shí)測風(fēng)量比表盤顯示值小，調(diào)整A、B側(cè)二次風(fēng)量表盤值標(biāo)定系數(shù)分別為0.9、0.88，之后滿足要求。

3 鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)探究

3.1 原鍋爐運(yùn)行中存在問題

2號爐改造后，運(yùn)行期間暴露出諸多問題。

1）2015年度運(yùn)行期間，發(fā)生過三次爐膛負(fù)壓高滅火：6月28日、8月9日、8月24日。另外，運(yùn)行期間，鍋爐發(fā)生約23次無故冒正壓（其中有兩次冒正壓較高，瀕臨滅火：8月9日，+1 483 Pa；8月29日，+1 379 Pa）。

2）鍋爐結(jié)焦嚴(yán)重，有大焦多次掉落在2C渣斗中。另外，拱部區(qū)域結(jié)焦，頻繁堵塞火檢孔。

3）鍋爐右側(cè)8 m看火孔看火，火焰表現(xiàn)為下沖過大。渣斗水封槽右側(cè)鋼板偶爾燒紅。

4）二次風(fēng)箱壓力低。相對1號爐同等負(fù)荷，低負(fù)荷（180 MW）低 70 Pa、高負(fù)荷（290 MW）低 200 Pa。風(fēng)箱壓力最高時(shí)只有800 Pa。

5）2015年9月8日因鍋爐爆管停運(yùn)。鍋爐冷卻后進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)：水平煙道底部新加的吹灰器蘑菇頭掉落，造成受熱面吹損引發(fā)鍋爐爆管。

6）受熱面壁溫超溫。高溫過熱器出口第15片管屏4號、5號管最高達(dá)到了597℃，高溫再熱器出口第24片管屏6號管最高達(dá)到了600℃，高再熱器第26片2號、42片1號、2號、5號、6號、42片2號、6號、54片6號最高達(dá)到了600℃，高再熱器第42片、54片5號最高達(dá)到了633℃；超溫時(shí)間長，超溫程度嚴(yán)重。

3.2 拱上風(fēng)風(fēng)門開度優(yōu)化調(diào)整

優(yōu)化調(diào)整前，鍋爐各燃燒器拱上風(fēng)門開度長期均等開度，基本保持在35%～40%范圍內(nèi)均等配風(fēng)，且隨著負(fù)荷變化，拱上風(fēng)開度基本保持不變，未投用磨煤機(jī)各燃燒器拱上風(fēng)門開度基本與投用磨煤機(jī)各燃燒拱上風(fēng)風(fēng)門開度相同[2]。

首先將未投用磨煤機(jī)各燃燒器拱上風(fēng)門開度恢復(fù)至冷卻位置，開度保持在20%，其次將3號與6號所有燃燒器噴口拱上風(fēng)門開度加+5%偏置，4號加-5%偏置，其他未增加任何偏置。從拱上風(fēng)門開度優(yōu)化前后鍋爐沿寬度方向煙氣氧量及CO分布測試可以看出，優(yōu)化后鍋爐沿寬度氧量分布不均現(xiàn)象有所改善，最左側(cè)煙氣CO濃度有所降低。

3.3 運(yùn)行氧量優(yōu)化調(diào)整

機(jī)組負(fù)荷290 MW時(shí)，將表盤二次風(fēng)量由750 kN·m3/h升高至780 kN·m3/h左右時(shí)，表盤氧量由3.0/2.6L升高至3.4/3.0L，A、B側(cè)脫硝入口煙氣NOx質(zhì)量濃度分別由763 mg/m3、660 mg/m3升高至794 mg/m3、679 mg/m3，均升高了30 mg/m3左右，爐膛32 m看火孔部分實(shí)測煙氣溫度平均降低50～80℃左右，8 mA、B側(cè)看火孔實(shí)測爐膛溫度由876℃、881℃降低至854℃、864℃，均降低了20℃左右。

3.4 粉管縮孔調(diào)整對燃燒的影響

由于A5、A6粉管縮孔基本全關(guān)，單獨(dú)調(diào)整D2粉管縮孔達(dá)到全關(guān)狀態(tài)（關(guān)20圈左右）可以實(shí)現(xiàn)D2粉管風(fēng)速在18 m/s以上，粉量降低至該工況下D磨煤機(jī)各粉管平均水平，由于觀察時(shí)間較短，暫未發(fā)現(xiàn)對鍋爐燃燒有明顯促進(jìn)作用，運(yùn)行24 h后恢復(fù)。

機(jī)組負(fù)荷280 MW左右，4臺磨煤機(jī)投用，依次關(guān)閉A4、B4、C4、D4粉管關(guān)斷門，考察這4根粉管對鍋爐右側(cè)火焰下沖的影響規(guī)律。測試得到關(guān)閉D4對右側(cè)8 m處爐膛溫度影響較大，由1 052℃降低至952℃，單獨(dú)關(guān)閉其他3根粉管關(guān)斷門，對右側(cè)8 m看火孔觀測到的爐內(nèi)燃燒狀況與該出爐膛溫度測試結(jié)果影響較小。

3.5 燃盡風(fēng)開度調(diào)整

機(jī)組負(fù)荷291 MW，4臺磨煤機(jī)投用，保持，鍋爐各主要運(yùn)行參數(shù)保持不變，燃盡風(fēng)開度由50%升高至60%，調(diào)整前脫硝入口A、B側(cè)煙氣氮氧化物質(zhì)量濃度分別為820 mg/m3、680 mg/m3，調(diào)整后脫硝入口A、B側(cè)煙氣氮氧化物質(zhì)量濃度分別為750 mg/m3、700 mg/m3，高再48片5號管壁溫由612℃降低至607℃，降低了5℃左右。燃盡風(fēng)開度增加10%后，可以有效地降低脫硝入口A側(cè)煙氣氮氧化物濃度，同時(shí)對緩解脫硝入口A、B側(cè)煙氣氮氧化物濃度偏差有明顯作用。

4 結(jié)語

通過對2號鍋爐進(jìn)行的冷態(tài)動力場測試，可以及時(shí)分析一、二次配風(fēng)的有效性和合理性，便于及時(shí)調(diào)整。燃燒優(yōu)化措施的改進(jìn)可以減少鍋爐運(yùn)行中的污染物排放，改進(jìn)鍋爐的燃燒經(jīng)濟(jì)性，提升運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性。

[1]李智，王義松，宋振宇.350 MW超臨界四角切圓鍋爐冷態(tài)空氣動力場試驗(yàn)及仿真研究[J].熱能動力工程，2016，31（9）：113-118.

[2]王勇.300 MW對沖燃燒鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)研究[D].沈陽：沈陽工程學(xué)院，2017.