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北极星电力网技术频道 作者:佚名 2008/1/23 19:54:07
1 锅炉简介
河北国华定洲发电有限责任公司（以下简称定电公司）一期工程安装2台SG－2008／540－M903型亚临界燃煤汽包锅炉。该炉采用控制循环、一次中间再热、单炉膛、四角切圆燃烧方式、燃烧器摆动调温、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构、露天布置。锅炉的制粉系统采用中速磨冷一次风机正压直吹式系统。锅炉设计煤种为神华煤。
锅炉主要结构尺寸为：炉膛宽度19558mm，深度16940．5mm，深宽比为1∶1．154，水冷壁下水包标高为7760mm，炉顶管中心标高为73000mm，锅炉炉顶采用全封闭结构，并设有大罩壳。炉膛由51mm×5．7mm膜式水冷壁组成，炉底冷灰斗角度55°，炉底密封采用水封结构，炉膛上部布置了分隔屏、后屏过热器及屏式再热器，前墙及两侧墙前部均设有墙式辐射再热器。水平烟道由水冷壁延伸部分和后烟井延伸部分组成，内部布置有末级再热器和末级过热器。后烟井内设有低温过热器和省煤器。
锅炉燃烧器采用直流浓淡型喷燃器，采用正压直吹式制粉系统，配有6台ZGM113N（MPS225）中速磨煤机，布置在炉前。5台磨煤机可带MCR负荷，1台备用。每台磨煤机出口由4根煤粉管接至一层煤粉喷嘴。最上层喷燃器喷口中心线标高34．870m，距分隔屏底距离20．130m；最下层喷燃器喷口中心线标高25．570m，至冷灰斗转角距离5．969m。每角喷燃器风箱中设有3层启动及助燃油枪。24只直流式燃烧器分6层布置于炉膛下部四角，煤粉和空气从四角送入，在炉膛中呈切圆方式燃烧。
炉膛部分布置有90个墙式短伸缩蒸汽吹灰器，炉膛上部对流井烟道区域布置44个长伸缩吹灰器，每台空预器出口端布置2台伸缩式吹灰器，运行时所有吹灰器均能实现程序控制。
2 神华煤的煤质特性分析
2．1 煤质特性
定电公司锅炉的设计煤种与校核煤种均为神华煤，其煤质特性及灰成分分析见表1。煤种燃烧及结焦特性评价见表2。
通过对表1、表2中神华煤各项指标分析可知，本工程的设计和校核煤种煤质特性十分相近，并如下所述：煤种的结焦性较强；煤种的沾污性较强，传热特性较差；煤种的着火、燃烧稳定性及燃烬特性较好，但煤种易自燃，爆炸特性较强；校核煤种的可磨性较差；煤种的磨损性较轻。
2．2 燃用神华煤的优缺点
根据近年燃用经验，神华煤在炉内燃烧反应速度快，热负荷调节特别灵敏，即使因外界影响造成负荷大幅度波动，运行人员也能很快重新找到该负荷下的最佳风煤比。最突出的优点是锅炉负荷降至30％BM－CR时，不投油燃烧仍然稳定，因此可以较好地适应电网深度调峰的需求。神华煤有低灰、低硫的优势，对于锅炉“四管”泄漏、烟道、吸风机的磨损及腐蚀不会构成威胁，从而使设备寿命延长，检修工作量减轻。
但是，神华煤的灰分中含CaO在18％～22％，属于中度粘煤；而且灰熔点低，灰的变形温度、软化温度、半球温度、熔融温度各值之间相差不超过40℃，有的煤种不超过20℃，使锅炉受热面极易发生结焦和积灰。这主要表现在炉膛及高温受热面结焦比较严重，另外，尾部受热面的积灰也很严重。在锅炉负荷较低、尾部烟气流速下降的情况下，锅炉的频繁吹灰易造成尾部受热面烟气湿度增加，引起管壁积灰板结（特别是省煤器），危及锅炉的安全运行。
2．3 结焦、积灰对锅炉运行造成的危害
结焦可引起过热器、水冷壁超温爆管；可能造成掉渣灭火、砸伤受热面和人员伤害；使锅炉出力下降，严重时被迫停炉；结焦、积灰使排烟损失增加，锅炉热效率降低。
3 避免锅炉结焦、积灰的措施
锅炉结焦和积灰是一个十分复杂的物理化学过程，它不仅与炉型、炉膛结构参数及燃烧设备的选型有关，而且与所燃用的煤种、燃烧调整、锅炉配风和吹灰等密切相关。
3．1 锅炉设计
在锅炉设计方面应选择高大型炉膛外形，切圆燃烧直径应相对较小，以尽量减少煤粉颗粒冲刷炉膛内壁，增大灰粒向四壁流动的冷却空间。另外炉内热负荷设计相对要小，以延长燃烧气流在炉膛的停留时间，提高燃尽程度，降低炉膛出口温度，避免出口附近的受热面结焦；同时，可以降低炉膛截面燃烧强度和燃烧器区域温度，对减缓炉膛结焦和避免烧损燃烧器都有一定的效果。
目前，上海吴泾600MW机组的锅炉结构基本上与定电公司锅炉相同，设计煤种相同。从运行情况看，锅炉屏过有结焦现象，但不严重，未发生过掉大焦情况。在喷燃器区域结焦不明显，可以初步判定锅炉设计较为合理，但锅炉高度设计相对较低，如果在73m基础上再增加0．5～1．0m，屏过结焦问题完全可以避免。
3．2 保持适当的过剩空气系数
在不同负荷下使炉膛燃烧工况均处于氧化性气氛中，可人为破坏煤灰组成化合物在燃烧过程中共熔而降低灰熔点的条件，防止锅炉结焦。
3．3 经常开展热力测试工作，并提供准确测试报告
这是保证锅炉不结焦、不积灰的主要预防措施。在不同负荷下通过试验找出合适的燃烧器倾角，适当降低火焰中心，避免炉膛出口受热面结焦。调整制粉系统，保持适当的煤粉细度及较好的煤粉颗粒均匀性，也可起到提高煤粉燃尽程度、降低炉膛出口温度的作用。
3．4 坚持吹灰制度，保持受热面清洁
这是行之有效的预防结焦措施。如按神华煤设计的广东沙角C电厂（660MW机组）、上海石洞口二厂（600MW机组）都曾出现过严重的结焦。后经试验，突出选择性吹灰，使锅炉达到了连续大负荷运行。但是，吹灰也有负面效应，如介质损失、受热面管子磨损、低负荷尾部烟道易积灰板结、管子产生热应力等。在运行的电厂往往仅重视其正面效应而忽视了负面效应，以至于出现了许多问题。合理安排锅炉吹灰器投运频率，是避免吹灰产生负面影响的主要措施。
3．5 保证炉膛出口温度不超过设计值
定电公司锅炉BMCR负荷下后屏出口烟温1027℃，而设计神华煤灰熔点在1120℃以上，只要保证炉膛出口烟温不超过设计值，就可以防止过热器管圈及水平烟道的结焦。因此当通过喷燃器倾角调整再热汽温度时，必须注意监视炉膛出口烟温不超过设计值；同时应加强炉膛短杆吹灰器的定期吹扫，避免炉壁上形成大焦块而影响锅炉传热。
4 锅炉调试运行中的注意事项
4．1 通过燃烧调整试验，建立合理的燃烧工况
为防止锅炉结焦，在锅炉调试运行期间必须进行一系列的燃烧调整试验，将通过试验得出的结论和工况定值，作为运行人员保持锅炉良好燃烧和防止结焦的操作依据。锅炉的主要运行控制参数推荐如下：
a．维持氧量3％～3．5％；
b．每台磨的一次风量不小于27kg／s（风速大于26m／s）；
c．燃料风100％，辅助风开度65％（风箱压差约2kPa）；
d．磨煤机折向板开度40％。
4．2 提高一次风速，降低磨煤机出口温度
燃用神华煤时，若一次风速过低，燃烧器出口着火点过早，会造成喷口附近热负荷很高，容易烧坏喷嘴，因此，在不影响着火的基础上必须尽量提高一次风速；锅炉喷燃器具有水平分离板，能形成浓相和稀相气流，具有易着火和燃烧稳定的优点，一次风速的提高有助于燃烧切圆的形成和防止煤粉气流贴壁所造成的缺氧。
由于定电公司锅炉实际选用的一次风机设计容量偏小，在空预器中的扇形板间隙调不到最小位置时，因漏风大会造成一次风压下降，因此要经常监视一次风压的动态变化，及时进行运行调节和处理。根据实测的一次风量，修订原设计一次风量的控制曲线。建议在试运中对于设计的一次风量27kg／s（风速26m／s）适当进行提高，磨煤机出口温度应降低到70℃。国华盘山电厂运行经验表明，降低磨煤机出口温度既能保证制粉系统安全稳定运行，也可减轻燃烧器的结焦。
4．3 改变磨煤机的运行方式
为防止冷灰斗区域的结焦，应改变磨煤机的运行方式，调整各台磨煤机的负荷分配，最低层、最高层磨煤机所带负荷应合理分配，并减小燃烧器摆角下倾的角度，尽量降低炉膛下部热负荷。
4．4 适当控制锅炉运行氧量
根据炉内实际的结焦情况，及时检测排烟中的CO和飞灰可燃物含量，消除或降低炉内的还原性气氛，以减少炉膛内结焦。锅炉运行氧量控制在3％～3．5％较为合适。
4．5 及时合理吹灰
要加强对锅炉各受热面的吹灰，以有效防止受热面结焦和积灰。国华已投运的几家电厂，由于当初对吹灰系统重视不够，加之对锅炉运行特性尚不了解，致使锅炉水冷壁结焦严重，造成主蒸汽及再热蒸汽温度升高，燃烧器摆角则随温度的不断升高而下倾，事故喷水开足；后又造成冷灰斗大面积结焦。因此，应充分重视吹灰器的调试，并提早与锅炉同步投运，机组负荷首次达到50％以上时就应该开始吹灰，尤其是加强对水冷壁的吹灰。从国华盘山电厂运行结果看，及时对锅炉各受热面进行吹灰，可以有效减轻各受热面的结焦和积灰。增强吹灰是燃用神华煤最重要的技术措施之一。
由于锅炉所有受热面全部采用蒸汽吹灰，使其尾部受热面积灰板结的几率相对增加，因此必须严格控制吹灰器吹灰频度。
4．6 降低燃烧器区域热负荷
应控制一次风速使之大于26m／s，以延迟煤粉着火，减少烟气回流，北仑电厂的实践证明，提高一次风速可有效降低该区域热负荷，减少结焦。
磨煤机出力应控制在小于48t／h，以防止燃烧器区域的热负荷超过MCR设计水平。锅炉设计规定600MW为5台磨运行，500MW为4台磨运行，350MW为3台磨运行，此规定需在调试运行期间进行探讨和确认。
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