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0、引言
    大唐華銀金竹山火力發(fā)電有限公司（簡稱“金竹山電廠”）二期擴(kuò)建工程lx600MW3號機(jī)組鍋爐系北京巴威公司生產(chǎn)的世界上首臺600 MW超臨界W型火焰鍋爐，其型號為B＆WB-1900/25.4-M，一次再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、單爐膛、W型火焰燃燒、丌型布置，利用擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫，懸吊結(jié)構(gòu)，露天布置，設(shè)計(jì)燃用金竹山劣質(zhì)低揮發(fā)份無煙煤。
    3號機(jī)組于2009年5月23日鍋爐首次點(diǎn)火吹管，2009年6月17日進(jìn)入整套啟動試運(yùn)，6月20日首次并網(wǎng)，6月23日首次帶至滿負(fù)荷網(wǎng)．7月4日順利通過168 h試運(yùn)。
    機(jī)組在試運(yùn)中存在分級風(fēng)管和冷灰斗護(hù)板燒紅的現(xiàn)象，影響了鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。需要指出的是該類型鍋爐在燃用無煙煤時無論是300 MW鍋爐還是600MW鍋爐，都容易出現(xiàn)分級風(fēng)管燒紅的現(xiàn)象，如何防止或減緩600 MW超臨界機(jī)組W火焰鍋爐分級風(fēng)管燒紅等問題，是生產(chǎn)中急需解決的課題。富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)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。
1、鍋爐燃燒系統(tǒng)及設(shè)備
    鍋爐燃燒系統(tǒng)主要由24只濃縮型EI-XCL雙調(diào)風(fēng)旋流燃燒器、24只乏氣噴口、48分級風(fēng)噴口、燃燒器二次風(fēng)和分級風(fēng)風(fēng)箱等組成，燃燒器錯列布置在爐膛前后拱上．其結(jié)構(gòu)見圖l。在燃燒器調(diào)風(fēng)器入口設(shè)有二次風(fēng)調(diào)風(fēng)套筒．調(diào)整調(diào)風(fēng)套筒的開度可以控制進(jìn)入單個燃燒器的二次風(fēng)量�？刂普{(diào)風(fēng)盤位置可改變內(nèi)外二次風(fēng)風(fēng)量比例。
    在下爐膛前后墻位置布置分級風(fēng)，采用風(fēng)墻的形式引入爐膛，形成了水冷壁四周的富氧氣氛。分級風(fēng)的控制與燃燒器的投入和停運(yùn)相關(guān)聯(lián)。實(shí)現(xiàn)分級燃燒，既可有效地抑制NO.的生成，也能防止水冷壁的結(jié)焦。
    制粉系統(tǒng)采用雙進(jìn)雙出鋼球磨冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹系統(tǒng)，配6臺磨煤機(jī)。
2、分級風(fēng)管燒紅情況及已采取的措施
2.1  分級風(fēng)管燒紅情況
    鍋爐帶高負(fù)荷試運(yùn)中，出現(xiàn)分級風(fēng)管燒紅，具體現(xiàn)象如下。
    分級風(fēng)噴口前約0.5 m長風(fēng)管燒紅，用紅外測溫儀測量管子壁溫達(dá)800～900℃。以6月23日為例，發(fā)現(xiàn)分級風(fēng)管燒紅現(xiàn)象，前墻有燒紅的，后墻有9個燒紅，外護(hù)板變色，測量C3、B3、F2、A2等分級風(fēng)管處溫度約600℃，測量分級風(fēng)管處爐膛煙溫約800℃；調(diào)整分級風(fēng)量后，前墻已不紅，后墻中間幾個仍較紅，未投運(yùn)的燃燒器對應(yīng)的分級風(fēng)管也有燒紅的，后墻比前墻嚴(yán)重一些。爐膛溫度實(shí)測為1500-1600℃。冷灰斗護(hù)板燒紅。鍋爐燃用無煙煤。
    分級風(fēng)管噴口處管道材質(zhì)為lCr20Ni14Si2．作為非受壓件最高使用溫度為1 050℃，因此運(yùn)行中必須控制分級管噴口燒紅，防止其燒熔和冷灰斗護(hù)板燒紅。
2.2防止分級風(fēng)管噴口燒紅采取的措施
    北京巴威公司設(shè)計(jì)制造的W火焰鍋爐在湖南耒陽電廠300 MW亞臨界鍋爐、貴州黔北電廠300 MW亞臨界鍋爐、云南滇東電廠600 MW亞臨界鍋爐、華潤電力湖南公司(簡稱“鯉魚江電廠”)600 MW亞臨界鍋爐等也存在分級風(fēng)管燒紅現(xiàn)象，且鍋爐均燃用無煙煤。
    鯉魚江電廠600 MW亞臨界鍋爐為減輕分級風(fēng)管噴口燒紅，在云南滇東電廠600 MW亞臨界鍋爐燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上已做了如下改進(jìn)。
    (1)分級風(fēng)管噴口中心離燃燒器噴口中心位置間距增加了520 mm；
    (2)分級風(fēng)管噴口中心離衛(wèi)燃帶間距由318 mm，提高到818vmm，提高500 mm，以降低分級風(fēng)噴口處爐膛溫度，減輕分級風(fēng)噴口燒紅。
    實(shí)際上鯉魚江電廠鍋爐分級風(fēng)噴口燒紅現(xiàn)象與之前投產(chǎn)的鍋爐有改善，但問題依然存在。
    金竹山電廠600 MW超臨界W火焰鍋爐設(shè)計(jì)燃用的無煙煤比鯉魚江電廠600 MW鍋爐沒計(jì)的無煙煤灰份更高、水份高、低位發(fā)熱量低10%，見表l。北京巴威公司在鯉魚江電廠600 MW亞臨界W火焰鍋爐設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對金竹山電廠600 MW超臨界W火焰鍋爐燃燒系統(tǒng)作如下改進(jìn)：提高分級風(fēng)量，由492 t/h提高到505 th;分級風(fēng)噴口與燃燒器一對二布置，提高分級風(fēng)速度；調(diào)整分級風(fēng)噴口角度由35。改為25。，其中靠側(cè)墻的為100；一次風(fēng)速由21.8 m/s降低至19.61 m/s，以防止分級風(fēng)噴口和冷灰斗護(hù)板燒紅。
3分級風(fēng)管燒紅原因分析
3.1直接原因
    (1)高負(fù)荷時，爐膛溫度實(shí)測約1500~1600℃，分級風(fēng)溫度約360℃，爐膛強(qiáng)烈的輻射熱量使分級風(fēng)噴口管壁燒紅。
    (2)火焰中心下移，加劇分級風(fēng)管燒紅，甚至造成冷灰斗護(hù)板燒紅。
    (3)分級風(fēng)風(fēng)量偏小。
    (4)分級風(fēng)管噴口處材質(zhì)為lCr20N114Si2，做為非受壓件最高使用溫度為1 050℃，高負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行一段時間后若此處溫度不是很高，應(yīng)該不會造成安全問題，由于高負(fù)荷時爐膛溫度一般至少有1480℃，分級風(fēng)溫度360℃，即使調(diào)整也可能會有局部燒紅現(xiàn)象。
3.2二次風(fēng)調(diào)風(fēng)套筒開度偏小，旋流較弱，火焰中心下移
    投運(yùn)燃燒器二次風(fēng)調(diào)風(fēng)套筒開度一般為60%—80%．未投運(yùn)燃燒器二次風(fēng)開度在冷卻位置20%，造成已投運(yùn)燃燒器內(nèi)外二次風(fēng)量偏小，旋流較弱，火焰中心下移：同時由于二次風(fēng)量偏小，延后煤粉的燃燼，也會使燃燒中心下移。
    另外，內(nèi)二次風(fēng)旋流葉片為350，外二次風(fēng)旋流葉片為580．調(diào)風(fēng)盤為120舢，煤粉氣流旋流強(qiáng)度相對較弱。
3.3分級風(fēng)量不足
    在高負(fù)荷時分級風(fēng)開度只有30%。55%，分級風(fēng)量為400—470t/h，分級風(fēng)量不足。
3.4衛(wèi)燃帶較多．爐膛溫度高
    鍋爐設(shè)計(jì)衛(wèi)燃帶面積92lm2．較鯉魚江電廠600 MW亞臨界W火焰鍋爐718m2．多204 m2。試運(yùn)期間當(dāng)實(shí)際燃用煤質(zhì)接近設(shè)計(jì)煤種，揮發(fā)份比設(shè)計(jì)煤質(zhì)高，導(dǎo)致下爐膛溫度較高，實(shí)測爐膛溫度最高達(dá)l600℃，鍋爐試運(yùn)初期爐膛存在一定的結(jié)焦，結(jié)焦的主要部位在兩側(cè)墻分級風(fēng)噴口高度至拱部燃燒器高度，結(jié)焦厚度最大約0.3m。
3.5實(shí)際燃用煤質(zhì)較好
    鍋爐實(shí)際燃用山西潞安貧煤和湖南本省劣質(zhì)無煙煤的混煤，低位發(fā)熱量18000—20 000 kj/kg，干燥無灰基揮發(fā)份為9%~12%．入爐煤熱值與設(shè)計(jì)煤質(zhì)接近，揮發(fā)份略高于設(shè)計(jì)煤質(zhì)，見表2。
3.6一次風(fēng)速偏高
    為防止一次風(fēng)速造成堵管．運(yùn)行中一次風(fēng)速控制在25—27 m/s．一次風(fēng)速偏高，一次風(fēng)剛性強(qiáng)、下沖行程較長，火焰中心下移。
4、防止分級風(fēng)管燒紅的技術(shù)措施及效果
4.1加大氧量，開大燃燒器調(diào)風(fēng)套筒，降低爐膛溫度
    加大送風(fēng)量、開大燃燒器調(diào)風(fēng)套筒80 %—100%，保證旋流強(qiáng)度，減小火焰剛度，提高火焰中心。高負(fù)荷下表盤氧量控制在3.5%—4.0 %．可降低下爐膛溫度，實(shí)測約l 300—1 450℃。
    高負(fù)荷運(yùn)行時，適當(dāng)切除爐膛中部區(qū)域的火嘴，全開中部燃燒器調(diào)風(fēng)套筒。二次風(fēng)風(fēng)箱開度保持不變，不但能防止結(jié)焦，還可以在不降低穩(wěn)定性的前提下補(bǔ)充氧量。
4.2調(diào)整燃燒器調(diào)風(fēng)裝置．減弱煤粉氣流旋流強(qiáng)
    度，減少火焰下沖行程
    內(nèi)二次風(fēng)旋流葉片由350調(diào)至380，外二次風(fēng)旋流葉片由580調(diào)至620，提高旋流強(qiáng)度；調(diào)風(fēng)盤由120 mm調(diào)至130mm，增大內(nèi)二次風(fēng)，減少火焰下沖行程。
4.3提高分級風(fēng)量，保證分級風(fēng)量在500t/h
    分級風(fēng)行程設(shè)定為30 %—100 %，不要有全關(guān)位置，對于未投運(yùn)燃燒器對應(yīng)的分級風(fēng)可以開30%。從300 MW至600 MW相應(yīng)的分級風(fēng)擋板開度從30%增大至60%以上。
    分級風(fēng)采用中間大向兩邊逐步遞減的開度方式，在這種方式下開大分級風(fēng)總門，保證中部風(fēng)量充足。由于前墻風(fēng)壓相對后墻低，因此應(yīng)保持總風(fēng)門開度前墻大、后墻小，分級風(fēng)量在500 t/h左右。
4A適當(dāng)降低一次風(fēng)速
    在保證磨煤機(jī)出口干燥出力、不堵管的前提下，適當(dāng)降低一次風(fēng)速，一次風(fēng)速控制在19—23 m/s，以提高火焰中心高度。
4.5煤粉細(xì)度調(diào)整
    調(diào)整磨煤機(jī)出口分離器折向檔板，保證煤粉細(xì)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求尺帥≤4%，可使煤粉較快著火和燃燼，也有利于火焰中心上移。
4.6其它措施
    (1)運(yùn)行中可以選擇多投制粉系統(tǒng)的方式，如450MW負(fù)荷時投入5套制粉系統(tǒng)，使投入的火嘴更均勻。
    (2)運(yùn)行中對于燒紅的分級風(fēng)管應(yīng)開大對應(yīng)的分級風(fēng)電動調(diào)節(jié)擋板；在投油助燃1：況下，應(yīng)每一小時定時切換油槍，防止局部熱負(fù)荷長時間過大。
    (3)對分級風(fēng)管燒紅嚴(yán)重的需調(diào)整燃燒器內(nèi)外二次風(fēng)旋流葉片角度，適當(dāng)提高旋流強(qiáng)度。
4.7效果
    采取以上措施后運(yùn)行至今，3號鍋爐分級風(fēng)管和冷灰斗護(hù)板無燒紅的現(xiàn)象；運(yùn)行和爐內(nèi)檢查表明鍋爐無明顯結(jié)焦，燃燒穩(wěn)定，取得了明顯效果。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
5、結(jié)束語
    (1)世界上首臺燃用無煙煤W型火焰超臨界鍋爐出現(xiàn)分級風(fēng)管和冷灰斗護(hù)板燒紅的現(xiàn)象，其主要原因是拱上燃燒器一次風(fēng)和二次風(fēng)剛性強(qiáng)、下沖行程較長，導(dǎo)致分級風(fēng)及以下區(qū)域爐膛溫度過高。
    (2)采取加大氧量、開大分級風(fēng)擋板開度、增加分級風(fēng)量、減弱煤粉氣流旋流強(qiáng)度、降低拱上燃燒器一次風(fēng)速等措施，解決了鍋爐分級風(fēng)管和冷灰斗護(hù)板燒紅難題，且鍋爐無明顯結(jié)焦，燃燒穩(wěn)定，取得明顯效果。
    (3)建議按以下運(yùn)行方式：
    (a)在不同負(fù)荷下分級風(fēng)擋板采取不同的開度，即負(fù)荷從300 MW至600 MW相應(yīng)的分級風(fēng)擋板開度從30%增大至60%以上，在保證氧量的前提下適當(dāng)減少燃燒器二次風(fēng)總量，增大分級風(fēng)風(fēng)量，避免火焰下沖。
    (b)調(diào)整燃燒器調(diào)風(fēng)裝置，內(nèi)二次風(fēng)旋流葉片為38°．外二次風(fēng)旋流葉片為620．調(diào)風(fēng)盤130 mm，增大內(nèi)二次風(fēng)，降低火焰下沖。
    (c) -次風(fēng)速度控制在19~23 m/s。
    (d)高負(fù)荷下表盤氧量控制在3.5%～4.0%。