某電廠300 MW機組鍋爐在運行中存在著爐膛燃燒器區域結焦問題，結焦面積比較大，幾乎布滿前、后墻燃燒器區域，并造成了幾次因掉焦引起的鍋爐滅火，給機組的安全運行帶來隱患。為解決爐內結焦問題，對該爐進行了動力場試驗和熱態試驗，對爐內的燃燒情況進行了分析，并進行了衛燃帶改進和燃燒優化調整。調整后的運行和試驗證明，爐內的結焦問題得到了很好解決。
1、設備概況
    鍋爐為亞臨界參數、自然循環汽包鍋爐。鍋爐額定蒸發量為897 Uh，單爐膛平衡通風，尾部煙道倒L型布置。制粉系統采用4臺鋼球磨煤機，中間倉儲式熱風送粉系統。設計煤粉細度R90= 6010。燃燒系統采用El - DRB型旋流煤粉燃燒器，又稱為強化點火雙調風燃燒器。內二次風為軸向進風結構，外二次風為可產生較大旋流強度
的切向進風結構，以此增強外二次風的卷吸高溫煙氣的能力來強化著火。燃燒器對沖布置在爐膛的前、后墻上，前墻三層、后墻三層，每層4個燃燒器，共24個燃燒器。利用分級燃燒的原理，燃燒系統中所有燃燒器上方布置了一層燃盡風噴口，以控制燃燒過程中NO，的生成量。鍋爐燃用煤種為山西陽泉無煙煤和晉中地區貧煤的混合煤，兩種煤按I:l混合后的混煤為設計煤種。該設計煤種的揮發分含量較低，灰含量較高，為了保證煤粉的迅速著火、穩定燃燒及燃盡，采用在爐膛內燃燒器區域布置衛燃帶的方式來提高爐膛溫度。鍋爐總圖及燃燒器剖面圖分別見圖l和圖2；富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
2、結焦原因分析
    通過冷態空氣動力場試驗及熱態性能試驗結果，該爐爐膛結焦原因如下：
    (1)衛燃帶敷設方式
    試驗中測試了爐膛溫度場的分布情況，爐內高溫區主要集中在中、上層燃燒器區域，平均溫度水平在1550℃以上。燃燒器區域的各個噴口附近敷設的衛燃帶之間距離比較近，導致衛燃帶上的焦塊容易在兩個噴口之間產生“搭橋”現象，從而形成大塊的焦塊；同時局部爐溫偏高，又形成惡性循環，加劇了結焦，很容易發生大塊焦落下引起鍋爐滅火。
    (2)旋流燃燒器葉片角度
    鍋爐在運行中，前、后墻的各層燃燒器旋流葉片角度不一致，外二次風角度從30 0到50 0不等，存在燃燒器出口風速不均勻現象。EI-DRB型燃燒器的外二次風是風速很高的切向進風方式，外二次風旋流葉片角度的不同直接影響了各噴口的出口風速不均勻，導致爐內的配風不均勻，各噴口的燃燒狀況存在差別，增加了爐內結焦的可能性。
    (3)煤粉細度
    熱態試驗中進行了不同負荷工況下的煤粉細度測試，測試結果見表2。煤粉細度R90介于12.8%_14.25%，與設計細度R90 =6%的偏差較大。制粉系統在運行中存在不同負荷工況下煤粉細度不穩定現象，因為粗煤粒都需要較長的燃盡時間，往往在貼壁處形成還原性氣氛，使灰熔點降低，所以容易造成在燃燒器區域結渣現象。
    (4)前、后墻配風不合理
    冷態測試中單只燃燒器的空氣動力場情況比較良好，但前、后墻風箱風壓存在差別，不同風箱的燃燒器內、外二次風出口速度有一定的差別，其中相差較大的則導致了各個燃燒器的總二次風量不均，容易引起火焰偏斜。爐內熱負荷的不均勻增加了結焦的可能性。
    (5)爐內氧量控制不穩，配風不準確
    熱態試驗中電廠的氧量監測表誤差較大，低于實際測量值。表盤數據為3.5%時實際測試氧量已達到5%；同時機組運行時氧量不能投自動，人工控制使風量偏大。
    另外實際運行中一、二次風的比例不能按照設計運行，包括燃盡風、三次風都沒有風量顯示，爐內風量分配具體數據不清楚，也不穩定。當一次風的風速及風率運行不合理時，盡管爐內總空氣量大，但仍會出現局部區域的燃燒不完全和局部還原性氣氛，造成結焦。
3、改進及優化調整
3.1衛燃帶敷設方式的改進
    試驗期間在燃用，超過IO%的煤種時，爐膛內的著火條件比較正常，不存在著火困難的現象，因此可以通過適當減少衛燃帶來降低燃燒器區域的爐膛溫度，從而緩解結焦現象。
    在經過熱力計算及熱態試驗后，證明去掉一．部分衛燃帶也可以保證鍋爐在額定負荷下的正常運行。
    衛燃帶的改進方案見圖3和圖4。
    前、后墻上層燃燒器區域虛線以內及噴口四周的陰影部分為原有衛燃帶，改進后把此處衛燃帶全部去掉；中層燃燒器同樣虛線內部分為原有衛燃帶，改進后將陰影部分全部去掉，保留陰影外和虛線邊框部分；下層燃燒器虛線內部分為原有衛燃帶，改進后將300 mm高的陰影部分全部去掉，保留陰影外和虛線框內的其余部分。
    側墻上、中層虛線內部分原有衛燃帶，改進后按照圖4的尺寸形式去掉其中的陰影部分，保留虛線方框內的其余空白部分。按照此方案改進后的衛燃帶敷設更為分散，這樣可以分離焦塊，促進小焦塊的脫落和減少結焦。
3.2調整二次風
    通過對燃燒器內、外二次風葉片角度的調整，建立合理的燃燒工況。將內二次風葉片的角度調整在35。，增強噴口附近的旋流強度；保證煤粉迅速著火；外二次風葉片的角度根據目前煤種可以按照“倒塔”型配風方式來提高火焰中心位置，下層35°，中層40°，上層50°，以此降低燃燒器區域爐溫，緩解結焦。
3.3提高煤粉細度
    煤粉越細，在爐內燃燒時，不完全燃燒損失就越小，且有利于穩燃。如果煤粉中的粗顆粒量增加，這些粗顆粒極容易從氣流中分離出來，并粘結在水冷壁上。此外，粗煤粒都需要較長的燃盡時間，因而它們往往在貼壁處造成還原性氣氛，使灰熔點降低，造成燃燒器區域結渣。通過調整粗粉分離器擋板角度，將擋板由40°調整到35°，提高細粉比例，使Rgo在9%附近。
3.4調整前、后墻配風
    對二次風箱的風壓進行了測量和調平。調平前216 MW時前墻風壓為0.38 kPa，后墻風壓為0,45 kPa；300 MW時前墻風壓為0.51 kPa，后墻風壓為0. 57 kPa。調整后墻風箱擋板門開度至前、后風壓相同，這時前墻三層二次風門開度都為100%，后墻三層風門開度均為90%，測得前、后墻風壓均為0.56 kPa。
3.5準確控制爐內各種風量配比
準確控制送入爐膛的風量對調整燃燒至關重要。合適的一、二次風量和氧量可以保證鍋爐的燃燒穩定，減少結焦的可能性，并使排煙溫度和飛灰含碳量達到較低的水平，提高熱效率，降低風機能耗，降低煙氣流速，減輕受熱面磨損。
4、調整效果
    調整后，進行了鍋爐考核試驗。鍋爐優化調整前、后的運行參數對比見表3。
5、結語
    (1)該鍋爐結焦的主要原因是燃燒器區域衛燃帶布置不合理和燃燒調整不當。
    (2)改進衛燃帶后，鍋爐必須進一步進行燃燒優化調整。通過對燃燒器、運行氧量、一次風速、二次風箱擋板開度及煤粉細度的優化調整，爐膛結焦現象進一步減弱。同時，機組運行參數，包括減溫水量、飛灰可燃物都有所下降，主、輔機運行穩定可靠，富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。


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