300mw機(jī)組鍋爐爐內(nèi)燃燒不穩(wěn)定原因分析

300mw機(jī)組鍋爐爐內(nèi)燃燒不穩(wěn)定原因分析

1鍋爐燃燒穩(wěn)定性研究意義由于能源用戶的能源消耗不均，電網(wǎng)的能源峰谷差異日益增加，供電更頻繁地參與峰調(diào)，峰調(diào)能力日益增加。許多鍋爐長時(shí)間在低負(fù)荷下運(yùn)行，且燃煤特性變化較大。這是由于機(jī)組的不穩(wěn)定性。在嚴(yán)重的情況下，機(jī)組被迫關(guān)閉并關(guān)閉。因此,在目前電力需求增長的形勢條件下,如何進(jìn)一步擴(kuò)大發(fā)電機(jī)組鍋爐的調(diào)峰能力,提高鍋爐煤粉著火和燃燒的穩(wěn)定性,保持企業(yè)良好的經(jīng)濟(jì)性已成為發(fā)電行業(yè)須解決的重要問題之一。燃煤電廠鍋爐煤粉燃燒穩(wěn)定性是鍋爐正常運(yùn)行的基礎(chǔ),正確的燃燒工況不但保證鍋爐達(dá)到額定參數(shù),而且著火穩(wěn)定、燃燒完全、不產(chǎn)生結(jié)焦、減少燃燒設(shè)備的燒損,避免“四管”爆破和其他事故。因此,為了適應(yīng)外界電負(fù)荷和煤質(zhì)變化的要求,研究鍋爐燃燒穩(wěn)定性,提高發(fā)電機(jī)組變負(fù)荷的能力,將有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文將針對銅陵發(fā)電廠300MW強(qiáng)制循環(huán)燃煤汽包爐在日常運(yùn)行過程中,由于鍋爐負(fù)荷的改變或外界供給燃料特性發(fā)生變化引起爐膛負(fù)壓瞬間大幅地波動(dòng),爐內(nèi)燃燒極不穩(wěn)定,曾多次導(dǎo)致鍋爐MFT、機(jī)組被迫停機(jī)的事故,研究如何提高鍋爐燃燒的穩(wěn)定性。2燃燒設(shè)備概況鍋爐型號(hào):HG-1025/18.2-YM6。鍋爐型式:亞臨界、一次中間再熱、中間儲(chǔ)倉式、控制循環(huán)汽包爐。布置型式:單爐膛∏型、平衡通風(fēng)、四角切圓、擺動(dòng)燃燒器調(diào)溫、固態(tài)機(jī)械排渣、全鋼架、懸吊式、露天布置。定壓運(yùn)行保證額定汽溫負(fù)荷范圍:(70～100)%MCR?；瑝哼\(yùn)行保證額定汽溫負(fù)荷范圍:(50～100)%MCR。爐膛設(shè)計(jì)最大瞬間承受壓力:±8718Pa。爐膛設(shè)計(jì)壓力:±5227Pa。燃料量:150.1t/h(MCR)。最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷:40%MCR。鍋爐燃燒設(shè)備技術(shù)參數(shù)如下:一次風(fēng)噴口數(shù)量:4角×4層=16只,一次風(fēng)噴口型式:四角噴燃直流式(其中底層一只為雙通道自穩(wěn)燃固定式,其他三只為帶波形鈍體和濃淡導(dǎo)流隔板WR結(jié)構(gòu)的擺動(dòng)式)。噴口擺動(dòng)情況:a)固定式A;b)擺動(dòng)式B(±20°)、C(±27°)、D(±27°);二次風(fēng)噴口數(shù)量:4角×8層=32只(包括:下端部風(fēng)室、二層油風(fēng)室、中間空氣風(fēng)室、上端部風(fēng)室、三次風(fēng)口冷卻及助燃風(fēng))。周界風(fēng)數(shù)量:4角×4層=16個(gè)(其中最下層包括雙通道一次風(fēng)口的周界風(fēng)和腰部風(fēng)兩部分)。噴口擺動(dòng)情況:a)固定式AA(上、下)、AB(U、M、D)、H;b)擺動(dòng)式BC(±30°)、CD(±30°)、EE(±30°)、F(+30°～-5°)、G(+30°～-5°);三次風(fēng)噴口數(shù)量:4角×2層=8只。噴口擺動(dòng)情況:固定式。每角噴口自上而下布置方式:三、二、三、二、二、二、一、二、一、二、一、二、一、二。3回流區(qū)熱質(zhì)交換的基礎(chǔ)要實(shí)現(xiàn)電站鍋爐調(diào)峰或因煤種變化、煤質(zhì)下降時(shí)少投助燃油并保證鍋爐安全運(yùn)行的關(guān)鍵是要保證燃燒穩(wěn)定,而保證燃燒穩(wěn)定的關(guān)鍵是進(jìn)一步強(qiáng)化高溫?zé)煔獾幕亓鱽砑訜嵛慈济悍凼顾焖僦?增加燃燒的穩(wěn)定性。鈍體回流區(qū)內(nèi)高溫?zé)煔馀c回流區(qū)外的低溫燃料氣流之間通過回流區(qū)邊界進(jìn)行的質(zhì)量交換是它們進(jìn)行熱量交換的基礎(chǔ),而高溫?zé)煔馔ㄟ^回流區(qū)邊界向燃料氣流擴(kuò)散的質(zhì)量流量可以通過理論分析加以確定。根據(jù)理論分析回流區(qū)邊界的熱質(zhì)交換與速度梯度的三次方成正比。因此強(qiáng)化回流區(qū)熱質(zhì)交換的最有效方法是增加射流速度,但增加射流速度將急劇加快管道的磨損,下粉管的阻力也會(huì)增大。在同樣負(fù)荷時(shí)煤粉濃度的下降,降低了煤粉的揮發(fā)份濃度,這對著火極為不利。4銅祠變電站300mw機(jī)組鍋爐的燃燒穩(wěn)定性試驗(yàn)4.1燃料的基本功能銅陵發(fā)電廠300MW機(jī)組鍋爐燃用的煤炭為劉橋礦、淮北混煤,其煤質(zhì)主要分析成分如表1所示:4.2次風(fēng)調(diào)平試驗(yàn)為了掌握機(jī)組的燃燒穩(wěn)定性,研究鍋爐在變負(fù)荷和燃料特性改變時(shí)所產(chǎn)生的爐膛瞬間負(fù)壓大幅波動(dòng),導(dǎo)致鍋爐MFT事故發(fā)生的原因,探討解決的有效方法,及時(shí)對鍋爐進(jìn)行了燃燒試驗(yàn)。試驗(yàn)條件和主要結(jié)果如下:(1)220MW負(fù)荷試驗(yàn)試驗(yàn)煤質(zhì):Wy=8.46%;Ay=37.23%;Vy=11.95%;Qnet,ar=17.53MJ/kg鍋爐調(diào)整前各二次風(fēng)門開度(二次風(fēng)箱差壓為900Pa,氧量4.2%):鍋爐調(diào)整前各給粉機(jī)轉(zhuǎn)速(B、D制粉系統(tǒng)運(yùn)行,一次風(fēng)總風(fēng)壓為3650Pa):調(diào)整前用紅外高溫儀(Paytek牌,型號(hào)為RAYA312MSCO,ε設(shè)定為0.93,以下同)測出的爐膛看火孔溫度(最高值):燃燒器下部看火孔溫度:燃燒器上部看火孔溫度:多次調(diào)整后的各二次風(fēng)門開度(二次風(fēng)箱差壓為594Pa,氧量4.2%):多次調(diào)整后的各給粉機(jī)轉(zhuǎn)速(B、D制粉系統(tǒng)運(yùn)行,一次風(fēng)總風(fēng)壓為3650Pa):多次調(diào)整后爐膛看火孔溫度(最高值):燃燒器下部看火孔溫度:燃燒器上部看火孔溫度:(2)190MW負(fù)荷試驗(yàn)情況(蒸汽射流投用)試驗(yàn)煤質(zhì):Wy=7.79%,Ay=32.46%,Vy=13.52%,Qnet,ar=19.60kJ/kg。各二次風(fēng)門開度(二次風(fēng)箱差壓為386Pa,氧量4.3%):各給粉機(jī)轉(zhuǎn)速(A、D制粉系統(tǒng)運(yùn)行,一次風(fēng)總風(fēng)壓為3430Pa):用紅外高溫儀測出的爐膛看火孔溫度(最高值):燃燒器下部看火孔溫度:燃燒器上部看火孔溫度:(3)一次風(fēng)調(diào)平試驗(yàn)情況試驗(yàn)時(shí)機(jī)組負(fù)荷260MW以上。試驗(yàn)時(shí)將16只給粉機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)整至基本一致,安裝好16只靠背管,并裝好“U”型玻璃管,調(diào)整前的各靠背管動(dòng)壓值如下(一次風(fēng)總風(fēng)壓為3750Pa):經(jīng)反復(fù)調(diào)整后各靠背管動(dòng)壓值如下(一次風(fēng)總風(fēng)壓為3500Pa):B2可調(diào)縮孔已卡死,C2、C4可調(diào)縮孔失去調(diào)節(jié)功能。(4)160MW負(fù)荷試驗(yàn)情況試驗(yàn)煤質(zhì):Wy=5.0%,Ay=35.51%,Vy=12.97%,Qnet,ar=19.29MJ/kg。21:00機(jī)組負(fù)荷為280MW,省調(diào)用AGC方式以3kW/min的速率開始降負(fù)荷,21:48機(jī)組負(fù)荷降至160MW。8月2日22:00時(shí)的各二次風(fēng)門開度:此時(shí),鍋爐氧量為4.7%,二次風(fēng)箱差壓為270Pa,A、D制粉系統(tǒng)運(yùn)行,一次風(fēng)總風(fēng)壓為3400Pa,鍋爐總風(fēng)量為643km3/h,10只給粉機(jī)運(yùn)行,各給粉機(jī)轉(zhuǎn)速和CRT一次風(fēng)動(dòng)壓分別如下:8月2日22:30時(shí)用紅外高溫儀測出的爐膛看火孔溫度(最高值):燃燒器下部看火孔溫度:燃燒器上部看火孔溫度:8月3日0:00時(shí)用紅外高溫儀測出的爐膛看火孔溫度(最高值):燃燒器下部看火孔溫度:燃燒器上部看火孔溫度:(5)260MW負(fù)荷時(shí)爐膛溫度測量8月4日9:00時(shí)用紅外高溫儀測出的爐膛看火孔溫度(最高值):燃燒器下部看火孔溫度:燃燒器上部看火孔溫度:(6)300MW負(fù)荷時(shí)的爐膛溫度8月4日9:40時(shí)用紅外高溫儀測出的爐膛看火孔溫度(最高值):燃燒器下部看火孔溫度:燃燒器上部看火孔溫度:(7)爐膛溫度與負(fù)荷的關(guān)系燃燒器上部溫度的平均值與負(fù)荷的關(guān)系如下:在220MW試驗(yàn)工況下,調(diào)整前的燃燒器上部平均溫度為1240℃,調(diào)整后的燃燒器上部平均溫度為1271℃,提高了31℃。結(jié)合上述分析,影響鍋爐燃燒穩(wěn)定性的因素有很多,其主要因素如煤炭品質(zhì),煤揮發(fā)分較低特別是灰分、水分較高,當(dāng)熱值較低時(shí),著火熱增高,著火溫度上升,難以著火,燃燒不穩(wěn)定。這時(shí)如果煤粉過粗,一次風(fēng)速過高,燃燒區(qū)過?？諝庀禂?shù)較大,著火熱和著火溫度將更高,著火區(qū)更遠(yuǎn),更難穩(wěn)定燃燒,一旦風(fēng)、粉有所波動(dòng),即使此時(shí)鍋?zhàn)o(hù)帶高負(fù)荷運(yùn)行,也可能出現(xiàn)燃燒不穩(wěn)定和鍋爐滅火的現(xiàn)象。另一方面,通過調(diào)整爐內(nèi)空氣動(dòng)力場的切圓大小可起到對爐內(nèi)燃燒的穩(wěn)定作用。調(diào)整一、二次風(fēng)的風(fēng)速、風(fēng)率,使鍋爐保持良好的爐內(nèi)空氣動(dòng)力特性,使燃燒過程處于最佳狀況。當(dāng)燃料品質(zhì)變差時(shí),在保證不堵管的條件下,應(yīng)盡量減少一次風(fēng)速和風(fēng)率,提高燃燒區(qū)的煤粉濃度,從而降低著火熱和著火溫度,使煤粉氣流的著火時(shí)間提前,著火距離縮短,增強(qiáng)燃燒穩(wěn)定性,達(dá)到穩(wěn)燃的目的。對于四角切圓燃燒鍋爐爐內(nèi)實(shí)際切圓大小對煤粉著火和燃燒穩(wěn)定的影響很大。當(dāng)切圓直徑較小時(shí),上游鄰角火焰在爐膛較中心的地方與下游一次風(fēng)煤粉匯合,使煤粉著火較晚,容易使燃燒不穩(wěn)定;當(dāng)切圓直徑較大時(shí),上游鄰角火焰在煤粉氣流的根部進(jìn)行點(diǎn)燃,但此時(shí)容易引起水冷壁或燃燒器周圍結(jié)焦;而當(dāng)切圓直徑大小適中時(shí),上游鄰角火焰在煤粉氣流的根部進(jìn)行點(diǎn)燃,使煤粉著火和燃燒穩(wěn)定,且又不會(huì)導(dǎo)致爐內(nèi)結(jié)焦。因此對于四角切圓燃燒鍋爐爐內(nèi)實(shí)際切圓直徑應(yīng)維持最佳值,才能保證鍋爐的正常安全地運(yùn)行。5鍋爐配風(fēng)方案由于銅陵發(fā)電廠300MW機(jī)組爐內(nèi)瞬間負(fù)壓大幅波動(dòng),曾多次導(dǎo)致鍋爐MFT事故的發(fā)生,為此對鍋爐實(shí)際運(yùn)行工況進(jìn)行了一系列試驗(yàn),得出了提高鍋爐燃燒穩(wěn)定性的技術(shù)措施。(1)機(jī)組正常運(yùn)行中,禁止鍋爐吹灰、排渣、啟停制粉系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行。(2)鍋爐吹灰、排渣應(yīng)在機(jī)組負(fù)荷210MW以上進(jìn)行。(3)鍋爐排渣前投入AB2、AB4油槍穩(wěn)燃。(4)A層給粉機(jī)轉(zhuǎn)速保持在650rpm運(yùn)行;B、C層給粉機(jī)轉(zhuǎn)速保持在620rpm左右運(yùn)行;無論負(fù)荷高低,長時(shí)間運(yùn)行給粉機(jī)轉(zhuǎn)速不應(yīng)低于350rpm;正常情況下,嚴(yán)禁缺角運(yùn)行。(5)保持較低的一次風(fēng)壓,提高鍋爐穩(wěn)定燃燒性能。(6)鑒于我廠長期燃燒煤種:Qdwy=20MJ/kg、Vf=10～12%、Ay=27～35%,現(xiàn)鍋爐總體配風(fēng)方式更改為束腰型配風(fēng),各負(fù)荷段風(fēng)門開度保持如表2值。(7)鍋爐氧量應(yīng)根據(jù)機(jī)組負(fù)荷的大小,維持在3～5%,低負(fù)荷時(shí)氧量應(yīng)適當(dāng)提高,高負(fù)荷時(shí)應(yīng)保持相對較低的氧量。(8)為減少鍋爐各部漏風(fēng),在保持爐膛不出現(xiàn)正壓的前提下,將爐膛負(fù)壓的設(shè)定值設(shè)為-35Pa。(9)為保證低負(fù)荷時(shí)鍋爐燃燒穩(wěn)定,機(jī)組負(fù)荷180MW及以下或煤質(zhì)差時(shí)投入蒸汽引射,機(jī)組負(fù)荷180MW以上或煤質(zhì)好轉(zhuǎn)時(shí)退出蒸汽引射。6影響鍋爐燃燒穩(wěn)定性的因素和措施鍋爐燃燒穩(wěn)定性問題是燃煤火力發(fā)電機(jī)組普遍存在的重要問題之一,研究燃燒穩(wěn)定性問題對于提高鍋爐安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有顯著的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。通過對四角切圓燃燒鍋爐燃燒穩(wěn)定的研究,得出了維持鍋爐穩(wěn)定燃燒的技術(shù)措施。(1)影響鍋爐燃燒穩(wěn)定性的因素有很多,其主要因素如煤炭品質(zhì),煤揮發(fā)分、灰分、水分和熱值。(2)采用先進(jìn)的燃燒