閆東海，劉建航

（國家能源菏澤發(fā)電有限公司，山東 菏澤 274032）

0 引言

氮氧化物（NOx）是燃煤火電廠煙氣排放的主要污染物之一，越來越受到社會各界的關(guān)注和重視［1］。根據(jù)國家環(huán)保部門對污染物排放控制標準要求，大部分火電廠應(yīng)用了脫硫、脫硝裝置和低氮分級燃燒技術(shù)［2-3］。本文針對某電廠3號鍋爐在低NOx燃燒排放改造后，出現(xiàn)的燃燒穩(wěn)定性變差、飛灰含碳量增加、鍋爐熱效率下降等問題，采取措施對鍋爐燃燒進行運行調(diào)整和優(yōu)化，提高了鍋爐燃燒穩(wěn)定性，消除了鍋爐燃燒過程中出現(xiàn)的頻繁結(jié)焦現(xiàn)象，在降低NOx排放的同時，提高了鍋爐整體熱效率，為其他同類機組運行調(diào)整提供借鑒和經(jīng)驗。

1 基本概況

該鍋爐為亞臨界壓力、中間一次再熱、自然循環(huán)、固態(tài)排渣，采用正壓直吹式制粉系統(tǒng)和W型火焰燃燒方式，露天布置［4］。鍋爐采用輕型敷管式爐墻、全懸吊鋼結(jié)構(gòu)型式。汽包中心高度49.9 m，爐膛設(shè)計成前后雙拱結(jié)構(gòu)，以膜式水冷壁構(gòu)造爐墻并內(nèi)敷衛(wèi)燃帶，在23 m高度爐拱處分為上、下兩個部分，下爐膛截面為19 320 mm×15 630 mm，呈八角形；上爐膛為19 320 mm×7 176 mm，呈長方形，爐膛容積6 557 m3。爐膛四周由上升管組成膜式水冷壁，高溫區(qū)上升管帶有內(nèi)螺紋，經(jīng)4根集中下降管把爐水引下分配到水冷壁進口聯(lián)箱。汽包內(nèi)采用旋風(fēng)子和百葉窗以及頂部孔板進行汽水分離，再熱汽溫通過爐底注入熱風(fēng)調(diào)節(jié)，并設(shè)有一級事故噴水減溫。鍋爐主要性能參數(shù)如表1所示。

3號鍋爐制粉系統(tǒng)配有3臺雙進雙出鋼球磨煤機，每臺磨煤機的兩端各連接一臺粗粉分離器，由粗粉分離器出口的一次風(fēng)管道在鍋爐本體28 m處又通過分配器分為2根［5］。3臺磨煤機共有12根一次風(fēng)管道至燃燒器前，每一管道連接一臺旋風(fēng)子分離器進行煤粉濃淡分離，分為煤粉流、乏氣流兩部分，分別進入爐膛燃燒。燃燒器設(shè)計為直流縫隙式，共有24個煤粉燃燒器，前、后拱各12個，每個煤粉燃燒器兩側(cè)各有一個二次風(fēng)噴口。二次風(fēng)前、后墻各3個風(fēng)箱，與二次風(fēng)相對應(yīng)，煤粉燃燒器前、后墻也各分為3組，每組4個燃燒器。如圖1所示。

表1 3號鍋爐主要性能參數(shù)

圖1 3號鍋爐燃燒器布置示意圖

2 存在問題及分析

該鍋爐采用環(huán)保的W型火焰低NOx燃燒技術(shù)進行了改造。改造后經(jīng)過一段時間運行，存在燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象，飛灰含碳量增加，鍋爐熱效率下降，特別是低負荷兩臺磨煤機運行時更為明顯。

根據(jù)運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，僅2017年9到11月，3號鍋爐爐膛負壓波動超過±400 Pa的情況就達14次，并且出現(xiàn)了3次因嚴重掉焦導(dǎo)致燃燒失穩(wěn)，發(fā)生除渣系統(tǒng)卡死停運事件，影響機組的正常安全生產(chǎn)。因此，需對3號鍋爐低NOx改造后鍋爐燃燒穩(wěn)定性差進行優(yōu)化調(diào)整，采取有效措施解決鍋爐運行過程中存在的問題。

3 解決措施

3.1 原因分析

通過對相關(guān)技術(shù)資料進行分析，得出了問題存在的主要原因。

1）煤質(zhì)不符合設(shè)計要求。該鍋爐低NOx改造后設(shè)計所需煤質(zhì)數(shù)據(jù)如表2所示，由于受到煤炭市場影響以及煤質(zhì)摻燒不合理，入爐煤質(zhì)變化較大，嚴重影響鍋爐的正常燃燒［6］，尤其是摻燒低熱值經(jīng)濟煤種時極易導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)定。

表2 3號鍋爐低NOx改造后設(shè)計所需煤質(zhì)數(shù)據(jù)

2）配風(fēng)方式不合理。由于燃燒過程中配風(fēng)方式不合理，導(dǎo)致爐膛內(nèi)溫度高，頻繁出現(xiàn)結(jié)焦、掉焦現(xiàn)象，致使爐膛負壓波動較大，鍋爐的整體熱效率下降［7］。特別是低負荷期間，無法停運一臺磨煤機，給低谷消缺停磨檢修帶來困難，直接影響鍋爐運行的安全性和經(jīng)濟性。

3.2 調(diào)整措施

通過對3號鍋爐低氮燃燒運行過程中存在的問題進行分析研究，制定了具體的措施進行調(diào)整優(yōu)化。

1）加強入爐煤質(zhì)摻配，盡可能穩(wěn)定入爐煤質(zhì)，并避免濕煤、粘煤直接入倉，防止制粉系統(tǒng)發(fā)生蓬煤、堵煤，影響磨煤機出力。加強制粉系統(tǒng)的定期檢修維護，確保磨煤機安全可靠運行。定期觀察飛灰、爐渣的變化，注意檢查磨煤機回粉閥動作情況，必要時手動活動回粉閥，如回粉閥動作不靈或卡澀，及時聯(lián)系檢修人員處理。

2）根據(jù)磨煤機電流及出力情況，定期補加鋼球，提高磨煤機出力。通過磨煤機優(yōu)化調(diào)整試驗［8］，確定磨煤機最佳鋼球裝載量，對3號鍋爐A磨煤機進行鋼球優(yōu)化級配，維持電流在110 A，維持B磨煤機和C磨煤機電流在120 A左右，保持磨煤機經(jīng)濟出力運行。在保證磨煤機密封環(huán)不漏粉的前提下，盡可能提高磨料位，控制磨煤機電耳料位不低于50%，維持合適的風(fēng)煤比，降低一次風(fēng)機耗電率和飛灰含碳量。

3）磨煤機運行過程中，適當(dāng)提高動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速，頻率維持在30～45 Hz，以提高煤粉細度，穩(wěn)定燃燒。無特殊情況，兩臺磨煤機運行時，盡可能停運C磨煤機或A磨煤機，以提高鍋爐穩(wěn)燃能力。當(dāng)一次風(fēng)壓持續(xù)超過9.0 kPa且升負荷困難時，及時啟動第3臺磨煤機運行。雙磨運行時，需注意調(diào)整燃燒穩(wěn)定性，并加強鍋爐受熱面管壁溫度的監(jiān)視，防止壁溫超限［9］。

4）合理優(yōu)化配風(fēng)方式。經(jīng)過運行人員認真總結(jié)，在機組正常運行中，開大拱上二次風(fēng)門80%，關(guān)小拱下三次風(fēng)門50%，提高拱上主氣風(fēng)速，在旋風(fēng)子分離器上部乏氣豎直段加裝一個12 mm厚截流擋板，保留60%的通流面積，以降低爐膛火焰中心高度，增加水冷壁的有效吸熱面積，降低主燃燒區(qū)溫度［10］。

5）燃盡風(fēng)擺角可保持在30%～50%，爐底注入風(fēng)門開度一般不超過30%，防止大量的爐底熱風(fēng)干擾主燃燒區(qū)域，合理控制氧量水平，減小兩側(cè)氧量偏差，提高鍋爐整體的燃燒效率［11］。在原有320 m2衛(wèi)燃帶的基礎(chǔ)上，去除125 m2，保留衛(wèi)燃帶面積195 m2，以適當(dāng)降低爐膛溫度。

4 試驗效果

通過對3號鍋爐燃燒系統(tǒng)運行方式進行調(diào)整，加強入爐煤質(zhì)摻配和配風(fēng)優(yōu)化，合理控制磨煤機料位以及進行磨煤機鋼球級配等措施，保持磨煤機經(jīng)濟出力運行，鍋爐燃燒穩(wěn)定性大大增強，鍋爐的整體熱效率得到提高；低負荷期間兩臺磨煤機運行爐膛負壓波動得到有效遏制，消除了3號鍋爐頻繁結(jié)焦現(xiàn)象，基本上沒有出現(xiàn)落大焦致使撈渣機卡澀被迫停運現(xiàn)象，提高了鍋爐運行的安全性和經(jīng)濟性。

同時，通過對3號鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整，保持了磨煤機最佳出力，避免了燃燒不穩(wěn)導(dǎo)致鍋爐滅火等帶來的發(fā)電量、燃油、廠用電量等經(jīng)濟損失約40萬元；提高了機組AGC的適應(yīng)能力，減少了發(fā)電廠并網(wǎng)運行管理和并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理兩個細則的考核；鍋爐的穩(wěn)定燃燒，節(jié)約了噴氨量，在符合環(huán)保要求的前提下提高了機組運行的經(jīng)濟性。

5 結(jié)語

通過對3號鍋爐燃燒器改造后鍋爐燃燒系統(tǒng)出現(xiàn)的問題進行分析，研究制定了優(yōu)化調(diào)整措施。利用低負荷停磨、加強燃燒調(diào)整、合理控制磨料位及進行磨煤機鋼球級配等措施，提高了鍋爐運行效率和機組AGC的適應(yīng)能力，降低了磨煤機耗電率和廠用電率，提高了機組運行的經(jīng)濟性，機組運行安全且環(huán)保，為同類機組運行調(diào)整提供參考和借鑒。