670th鍋爐三次風(fēng)反切對燃燒切圓的影響及對策

1、670t/h 鍋爐三次風(fēng)反切對燃燒切圓的影響及對策崔方辰，鞏漢強中石化勝利發(fā)電廠，山東東營 257087 摘要 實施三次風(fēng)反切的四角切向燃燒鍋爐， 在低負荷時因制粉系統(tǒng)啟動不當(dāng)， 或燃燒組織不合理， 存在燃燒切圓反轉(zhuǎn)的可能， 切圓反轉(zhuǎn)會對鍋爐的安全穩(wěn)定運 行帶來極大的威脅，本文對勝利發(fā)電廠 670t/h 鍋爐燃燒切圓反轉(zhuǎn)原因進行了探 析，并提出了解決這一問題的方法。關(guān)鍵詞 鍋爐 燃燒切圓 三次風(fēng)反切 制粉系統(tǒng)引言勝利發(fā)電廠一期鍋爐采用DG670/13.7-8A型超高壓中間再熱自然循環(huán)固態(tài)排渣煤粉爐，單爐膛畀型布置，鍋爐實際尺寸xxyxz=10880mmx11920mmx42500mm設(shè)計燃用晉

2、中貧煤，采用熱風(fēng)送粉， 四角切圓直流燃燒方式， 燃燒器為水平濃淡 燃燒器，一、二次風(fēng)采用 #1、#3角對沖， #2、#4角逆時針相切，設(shè)計切圓的直徑 為中736mm為消除爐膛出口的旋轉(zhuǎn)殘余，減少水平煙道產(chǎn)生的煙速偏差和煙溫 偏差，該廠對#2爐上下三次 風(fēng)口進行了反切改造，但在2 008年1 0月以來多次發(fā)生 爐內(nèi) 燃燒切圓反轉(zhuǎn) 現(xiàn)象，造成鍋爐燃燒狀況惡化 ，對機組安全穩(wěn)定運行造成嚴重 威脅。燃燒切圓反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象及危害燃燒切圓反轉(zhuǎn)發(fā)生的條件通過分析發(fā)生的燃燒切圓反轉(zhuǎn)過程，發(fā)現(xiàn)發(fā)生這種情況的時機為鍋爐啟動 過程中或深度降負荷后恢復(fù)正常負荷中。燃燒切圓反轉(zhuǎn)發(fā)生時的現(xiàn)象負荷較高時燃燒不穩(wěn)，火檢燈信號閃爍

3、嚴重，需投油穩(wěn)燃；甲側(cè)爐膛出口溫度高于乙側(cè)， 根據(jù)比照分析， 燃燒正常時都是乙側(cè)爐膛出 口溫度高于甲側(cè)；就地檢查噴燃器的向火面回火減弱， 燃燒差，噴燃器的背火面回火強 于向 火面，燃燒相對較好 ；爐膛負壓波動較大；爐內(nèi)燃燒火焰忽明忽暗，脈動較大。2.3 燃燒切圓反轉(zhuǎn) 的危害#2爐采用水平濃淡燃燒器，在正常情況下爐內(nèi)氣流的旋轉(zhuǎn)方向是逆時針方 向，濃煤粉氣流在向火側(cè)，淡煤粉氣流在背火側(cè)，當(dāng)燃燒切圓反轉(zhuǎn)后，旋轉(zhuǎn)方向 改變?yōu)轫槙r針，會對鍋爐的安全穩(wěn)定運行造成以下危害：燃燒穩(wěn)定性降低。燃燒切圓反轉(zhuǎn)后，會造成淡煤粉和側(cè)二次風(fēng)在向火側(cè)， 濃煤粉在背火側(cè)，這就違背了濃淡燃燒的基本原理，向火側(cè)著火條件好， 但煤

4、粉 濃度低，著火困難，使得煤粉氣流著火推遲，當(dāng)煤種波動和負荷變化時，對四角 風(fēng)速以及煤粉濃度均勻性影響較大， 這些因素會引起切圓直徑變大， 導(dǎo)致鍋爐燃 燒的穩(wěn)定性下降，容易出現(xiàn)滅火；鍋爐運行可靠性降低。 濃側(cè)煤粉濃度較高， 燃燒過程中需要消耗大量氧氣， 在反轉(zhuǎn)爐膛中處于背火側(cè)， 容易在水冷壁外表附近形成復(fù)原性氣氛， 加劇水冷壁 高溫腐蝕以及結(jié)渣等不良現(xiàn)象， 水冷壁局部超溫及局部熱流過大， 長期運行會損 壞受熱面，使得鍋爐運行可靠性降低；爐膛中心弱風(fēng)區(qū)過大，會使爐膛容積利用系數(shù)降低；導(dǎo)致爐膛出口煙速、煙溫偏差大。爐內(nèi)燃燒切圓反轉(zhuǎn)同樣存在殘余旋轉(zhuǎn)， 會造成爐膛出口兩側(cè)能量分布不平衡，從而造成煙速、

5、煙溫偏差大，對過熱器、 再熱器工作不利。三次風(fēng)反切在某些工況下 消旋作用 過大，引起燃燒切圓反轉(zhuǎn)，造成燃燒惡化， 探討三次風(fēng)反切情況下的燃燒調(diào)整，防止出現(xiàn)上述情況十分必要 。燃燒切圓反轉(zhuǎn)原因分析依據(jù)燃燒空氣動力學(xué)原理， 爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)火焰氣流的空氣動力工況是由空氣動力 學(xué)參數(shù)旋轉(zhuǎn)動量流率矩決定。 在采用了反切風(fēng)的復(fù)雜流場中， 爐內(nèi)氣流同時受到 反切風(fēng)及正切風(fēng)兩種射流的綜合作用。 利用反切風(fēng)來消減爐膛出口殘余旋轉(zhuǎn)所造 成的煙氣偏差。但反切風(fēng)的影響大到一定時候， 爐內(nèi)氣流出現(xiàn)反旋現(xiàn)象。 通過對 幾次切圓反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的分析，初步判斷造成 #2 爐出現(xiàn)燃燒 切圓反轉(zhuǎn)主要有以下幾 個原因。三次風(fēng)反切 動量 過大是

6、造成爐內(nèi) 燃燒切圓反轉(zhuǎn) 的主要原因2008 年 10 月以來的幾次 燃燒切圓反轉(zhuǎn) 現(xiàn)象都與制粉系統(tǒng)的啟停有很大關(guān) 系。#2爐制粉系統(tǒng)在 很長一段時間內(nèi)煤粉細度偏大 （ 比#1爐大 34） ，制粉出 力也比 #1 爐大（#1 爐制粉出力一般為 60t/h 左右，#2 爐制粉出力一般能到達 75t/h 以上 ） ，最近發(fā)現(xiàn)，在排粉機擋板開度限制在 50的情況下，磨煤機出力 仍然可以到達 80t/h ，給煤機經(jīng)常 滿負荷運行 ，這說明制粉系統(tǒng)阻力小。從而導(dǎo) 致三次風(fēng)量過大，同時帶粉增加， 進入爐膛后反切動量過大， 當(dāng)爐內(nèi)燃燒切圓較 脆弱時（比方負荷較低 、爐啟動） ，此時啟動制粉系統(tǒng)對爐內(nèi)擾動較大，

7、 操作不當(dāng) 會導(dǎo)致爐內(nèi) 燃燒切圓反轉(zhuǎn) 。噴燃器的投停方式不恰當(dāng)是造成 燃燒切圓反轉(zhuǎn) 的另一重要原因 三次風(fēng)反切消旋設(shè)計時， 為保證實際效果和保證鍋爐燃燒效率與爐膛出口煙 溫不受影響，角度選擇經(jīng)過慎重選擇。 但在鍋爐啟動初期或深度降負荷時， 燃燒 器投停方式不合理會使主旋氣流 受三次風(fēng)射流的影響 不能很好形成或發(fā)生改變， 而形成燃燒切圓反轉(zhuǎn) 現(xiàn)象，負荷越低噴燃器投停對 切圓的形成 影響越大。就 #2 爐而言， #1、3 角對沖， #2、#4角相切，在升降負荷時，增投噴燃器時應(yīng)優(yōu)先投 入 #2、#4 角；停止噴燃器時，先停止 #1、#3 角。在運行中，運行人員對次重視 不夠，也會造成 燃燒切圓反轉(zhuǎn)

8、 。3.3 正常運行中就地發(fā)現(xiàn) #2爐二次風(fēng)偏弱， #2 、#4角尤其明顯， 不能很好輔助 燃燒，在一定程度上減少了正切氣流的動量， 當(dāng)三次反切風(fēng)的動量與正切風(fēng)的動 量相等或偏大時，會造成整體的燃燒出現(xiàn)反切現(xiàn)象。乏氣送粉系統(tǒng)的投用增大了三次風(fēng)的反切動量，增加了燃燒切圓反轉(zhuǎn)的可 能。所謂乏氣送粉是指粉倉的粉通過三次風(fēng)直接送入爐膛。燃燒切圓反轉(zhuǎn)的預(yù)防和糾正 不同的運行調(diào)整方式對爐膛出口煙溫差和燃燒切圓的形成有較大影響。鍋爐 燃燒器反切改造后要根據(jù)不同的運行工況 尤其是鍋爐啟動過程中或低負荷工況 下，運用合理的調(diào)整方式， 既要保證燃燒良好， 又要保證爐膛出口煙溫差較小， 否則會造成燃燒切圓反轉(zhuǎn)等燃燒

9、惡化的情況發(fā)生。燃燒切圓反轉(zhuǎn)的預(yù)防運行調(diào)整方面由于燃燒切圓反轉(zhuǎn)都發(fā)生在鍋爐啟動初期， 所以啟動中的燃燒組織和配風(fēng)調(diào) 整十分重要， 在不啟動制粉系統(tǒng)的情況下不會發(fā)生燃燒切圓反轉(zhuǎn)現(xiàn)象， 說明啟動 制粉系統(tǒng)的時間和上層二次風(fēng)的配風(fēng)非常關(guān)鍵，由于負荷較低時啟動制粉系統(tǒng)， 上層二次風(fēng)風(fēng)量較少， 正切風(fēng)動量較弱， 遇到較強的反切風(fēng)動量時無法按照設(shè)計 切圓方向旋轉(zhuǎn)， 被三次風(fēng)射流引向反向旋轉(zhuǎn)， 所以要從運行調(diào)整上預(yù)防燃燒切圓 反轉(zhuǎn)的發(fā)生。1啟動制粉系統(tǒng)不能過早； 2合理調(diào)整制粉系統(tǒng)的運行方式，控制三次風(fēng)率，根據(jù)爐膛出口煙溫正、負 偏差適當(dāng)改變其工況，當(dāng)甲側(cè)溫度高時， 應(yīng)開大制粉系統(tǒng)再循環(huán)門， 降低三次風(fēng) 率

10、，當(dāng)乙側(cè)溫度高時，應(yīng)關(guān)小制粉系統(tǒng)再循環(huán)門或開冷風(fēng)門，提高三次風(fēng)率； 3合理配置上層二次風(fēng)，當(dāng)甲側(cè)溫度高時，應(yīng)開大上二次風(fēng)，以增強正切動 量，削弱反切動量；當(dāng)乙側(cè)溫度高時，應(yīng)關(guān)上二次風(fēng)，以增強反切動量，削弱正 切動量； 4 升降負荷時，注意噴燃器的投停方式。升負荷時，首先投入#2、#4 角噴燃器；降負荷時，先停止 #1、#3 角噴燃器，可有效保持原來氣流方向 。檢修維護方面1 利用小修對粗別離進行檢查，對內(nèi)筒、折向擋板等磨損的部位進行挖補， 減少折向擋板的角度， 調(diào)整上內(nèi)錐帽，補充細別離內(nèi)脫落的襯板可提高別離效果， 減少系統(tǒng)通風(fēng)量，進而控制三次風(fēng)量，減少三次風(fēng)量對燃燒的影響。 2仔細檢查噴燃器口

11、及一二三次風(fēng)口進行，對出現(xiàn)變形、磨損的噴燃器進行 挖補和校正，保證各噴燃器在合格范圍之內(nèi)。 復(fù)查三次風(fēng)噴燃器的角度， 保證三 次風(fēng)角度在原設(shè)計范圍內(nèi)。 3）校對二次風(fēng)門擋板，發(fā)現(xiàn)空行程及擋板操作器指示與就地不符要及時消除。 4）缺陷消除后， 進行空氣動力場試驗，對一二三次風(fēng)的切圓情況進行測量，及 時發(fā)現(xiàn)偏差，并予以消除。燃燒切圓反轉(zhuǎn)的糾正 燃燒切圓一旦反轉(zhuǎn)在高負荷下難以完成糾正， 只有在負荷較低時調(diào)整燃燒工 況才可以完成。 下面結(jié)合具體過程介紹糾正方法， 首先停止制粉系統(tǒng)逐漸降負荷 至180MW，燃燒未見好轉(zhuǎn)，逐步 停止#1-4、#3 4、#13、#3 3給粉機，解除 一次風(fēng)壓自動，加大#2、

12、#4角二次總風(fēng)壓，當(dāng)爐負荷降至130MW寸，觀察到火 檢燈突然明顯好轉(zhuǎn)，爐膛出口溫度出現(xiàn)明顯變化 ， （ 甲側(cè)溫度迅速降低 ，乙側(cè)溫 度迅速上升 ） ，撤出油槍后燃燒依然穩(wěn)定 。逐漸增投給粉機，燃燒穩(wěn)定，說明爐內(nèi)逐步恢復(fù)正常，當(dāng)爐恢復(fù)負荷200MWV燃燒良好，就地觀察著火情況，噴燃器 向火面著火明顯好于背火面，說明燃燒已經(jīng)恢復(fù)正常 。效果和效益#2 爐執(zhí)行防反切燃燒調(diào)整措施以來，未發(fā)生燃燒反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。 每杜絕#2爐發(fā)生一次切圓反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，可產(chǎn)生如下效益：1、節(jié)約燃油產(chǎn)生經(jīng)濟效益按每次發(fā)生助燃用油 10 噸計算，一年減少 5 次計算，年節(jié)約資金為： 10*6000*5=30 萬元。2、鍋爐各項參數(shù)提高產(chǎn)生的經(jīng)濟效益按每次鍋爐效率降低 1%計算，發(fā)生時間按照 50 小時計算，年節(jié)約資金： 3.474*10-3*2*105*50*800*5=27792 元。3、減少鍋爐滅火一次可節(jié)約資金 10萬元結(jié)論采用三次風(fēng)反切技術(shù)的四角切向燃燒鍋爐， 為防止發(fā)生燃燒切圓反轉(zhuǎn) 現(xiàn)象 ， 應(yīng)在低負荷啟動制粉系統(tǒng)時合理調(diào)整制粉系統(tǒng)的運行方式，防止三次風(fēng)率過大， 同時合理投停噴燃器和配置合適的二次風(fēng)。采用三次風(fēng)反切技術(shù)的四角切向燃燒鍋爐， 發(fā)生燃燒切圓反轉(zhuǎn)后，可采取降 低負荷重新組織燃燒的方法