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引言
    華能瑞金電廠鍋爐型號是HG -1100/25.4 -PMI，為一次中間再熱、超臨界壓力變壓運行螺旋管圈直流鍋爐，單爐膛、采用前后墻對沖燃燒方式、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼架、全懸吊結(jié)構(gòu)π型布置。鍋爐采用引進(jìn)三井巴布科克公司技術(shù)的低NOx軸向旋流煤粉燃燒器(LNASB)，燃燒方式采用前后墻對沖燃燒，前墻布置3層后墻布置2層，每層布置4只，在煤粉燃燒器的上方前后墻各布置2層燃盡風(fēng)，每層有4只風(fēng)口。鍋爐制粉系統(tǒng)采用中速磨冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式系統(tǒng)，每爐配5臺磨煤機(jī)，帶額定負(fù)荷時啟運4臺磨煤機(jī)，每臺磨煤機(jī)供布置于前墻或后墻的同一層燃燒器。
    由于國內(nèi)煤炭供應(yīng)緊張、價格持續(xù)高位，使得華能瑞金電廠機(jī)組投產(chǎn)后長期燃用高于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的印尼煤種，因此鍋爐的燃燒特性隨之改變。機(jī)組投入商業(yè)運行初期，鍋爐發(fā)生了鍋爐燃燒器噴嘴結(jié)焦而燒損、受熱面結(jié)焦、飛灰含碳量偏高等燃燒異常情況，為確保鍋爐的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運行，本研究就鍋爐燃燒調(diào)整措施進(jìn)行了探討與分析。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、鍋爐燃燒煤種的煤質(zhì)特性分析
    鍋爐設(shè)計煤種為淮南貧煤，現(xiàn)燃用煤種為印尼煤，其煤質(zhì)特性分析如表1所示。
    由表l中各項指標(biāo)分析可知，鍋爐燃燒的印尼煤與設(shè)計煤種的煤質(zhì)特性相差很大。印尼煤具有高揮發(fā)分、高水分、低灰分、低硫分、低灰熔點的特點，按揮發(fā)分指標(biāo)判斷，屬褐煤。印尼煤的著火特性為極易著火，燃盡特性為極易燃盡，結(jié)渣傾向為嚴(yán)重結(jié)渣。
2、鍋爐燃用印尼煤時存在的問題及原因分析
2.1燃燒器噴嘴易結(jié)焦而燒損和鍋爐受熱面易
    結(jié)焦
    投產(chǎn)初期，1號爐D3、E2燃燒器因噴口處結(jié)焦而燒損，致使嚴(yán)重變形，如圖1、圖2所示，其主要原因是所燃用印尼煤的揮發(fā)分為設(shè)計煤種的2倍多，著火點溫度低，容易在燃燒器噴口處著火，使燃燒器噴嘴結(jié)焦，造成噴嘴超溫而燒損。
    另外，由于印尼煤灰熔點低，灰的變形溫度、軟化溫度、熔融溫度各值之間相差不超過30℃，并且各值均低于設(shè)計煤種，使鍋爐受熱面易結(jié)焦，主要表現(xiàn)為爐膛及高溫受熱面結(jié)焦較嚴(yán)重，如圖3、圖4所示。
2.2鍋爐出力下降
    在鍋爐設(shè)備正常狀況下，鍋爐出力取決于制粉系統(tǒng)磨煤機(jī)的出力。磨煤機(jī)設(shè)計額定出力為
44.2t/h，而燃用印尼煤時實際出力達(dá)到40 t/h時易堵塞，從而降低了鍋爐出力。其主要原因是煤種變化和干燥出力減小。
2.2.1煤種變化
    燃用煤種改變?yōu)橛∧岷置汉螅�哈氏可磨指�?shù)為45，低于設(shè)計煤70較多，相對較難磨，磨煤機(jī)出力降低；水分增大，干燥出力下降，磨煤機(jī)出力下降；揮發(fā)分升高，鍋爐對煤粉細(xì)度的要求也就降低，磨煤機(jī)出力增加，但為了控制飛灰含碳量不允許煤粉細(xì)度過大。綜合以上3方面因素，磨煤機(jī)磨制印尼煤時出力明顯下降。
2.2.2干燥出力減小
    (1)設(shè)計一次風(fēng)熱風(fēng)溫度為290℃，但鍋爐改燃用印尼煤后，為防止煤粉自燃，控制磨煤機(jī)人口一次風(fēng)混合后的溫度在160～210℃之間；
    (2)磨煤機(jī)設(shè)計上為保證煤粉的均勻性，一次風(fēng)噴嘴環(huán)方向與磨盤轉(zhuǎn)動方向相反，即與熱一次風(fēng)方向相反，存在熱一次風(fēng)壓風(fēng)現(xiàn)象，而且動態(tài)離心分離器旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心風(fēng)也壓制熱一次風(fēng)，降低了熱一次風(fēng)壓；
    (3)傳動盤噴嘴環(huán)同心度偏差大，后經(jīng)熱校、修改處理，部分位置間隙變大，使得熱一次風(fēng)出口壓頭減小。
    以上3方面原因降低了干燥出力，從而減小了磨煤機(jī)出力。
2.3鍋爐飛灰含碳量偏高
鍋爐燃用印尼煤時，對飛灰樣進(jìn)行化驗，飛灰含碳量偏高，平均8.5%。經(jīng)分析，其主要原因是煤粉細(xì)度控制不當(dāng)和煤的內(nèi)在水分高，由于內(nèi)在水分在燃燒過程中吸熱并汽化，降低燃燒溫度，增加著火熱，同時降低了爐內(nèi)煙氣溫度，使得煤粉氣流卷吸的煙氣溫度以及火焰對煤粉的輻射熱均降低，不利煤粉燃盡，致使飛灰含炭量上升。
2.4鍋爐排煙溫度升高
    鍋爐排煙溫度設(shè)計值為124℃，而實際值超過140℃，其原因：一方面從運行角度考慮，由于實際所燒煤種為印尼煤，揮發(fā)分高，使得磨煤機(jī)出口實際控制溫度60℃低于設(shè)計值90℃，一次熱風(fēng)量利用不足，造成排煙溫度偏高。另一方面從設(shè)備本身考慮，空氣預(yù)熱器進(jìn)口煙溫高于設(shè)計值，表明空氣預(yù)熱器前受熱面存在吸熱量不足的問題；同時空氣預(yù)熱器進(jìn)出口一次風(fēng)溫差、煙溫差均低于設(shè)計值，表明空氣預(yù)熱器存在吸熱量不足的問題，空預(yù)器受熱面布置偏少。
3、350 MW超臨界鍋爐燃燒印尼煤時的調(diào)整措施
3.1防止燃燒器結(jié)焦而燒損的燃燒調(diào)整措施
    (1)增大燃燒器二次風(fēng)量，使著火點保持在合適位置。燃燒試驗發(fā)現(xiàn)，在內(nèi)二次風(fēng)量套筒全開的情況下內(nèi)二次風(fēng)量遠(yuǎn)不能達(dá)到設(shè)計值，故將內(nèi)二次風(fēng)套筒置于全開位置，并將內(nèi)二次風(fēng)的三角形進(jìn)風(fēng)口沿周向擴(kuò)大1.1倍，通過風(fēng)量套筒更大范圍的調(diào)節(jié)內(nèi)二次風(fēng)量。
    (2)減小燃燒器二次風(fēng)旋流強(qiáng)度。將燃燒器噴口外擴(kuò)口傾斜角度由45。調(diào)為30。，以減小外二次風(fēng)旋流強(qiáng)度，減輕噴燃器周圍掛焦?fàn)顩r。
    (3)降低燃燒器噴口附近區(qū)域熱負(fù)荷。控制一次風(fēng)速在25—28 m/s之間，提高一次風(fēng)的穿透力，以延遲煤粉著火，減少煙氣回流，可有效降低噴口附近區(qū)域熱負(fù)荷，減少結(jié)焦。
    (4)調(diào)整中心風(fēng)。中心風(fēng)可以將一次風(fēng)的著火距離推后，保護(hù)燃燒器噴口，因此，運行中將燃燒器中心風(fēng)擋板開度設(shè)置在50%～100%之間，根據(jù)煤質(zhì)的優(yōu)劣對中心風(fēng)擋板開度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
    (5)全開燃燒器周界風(fēng)門，開大燃燒器之間的二次風(fēng)門，提高燃燒區(qū)域的二次風(fēng)量，適當(dāng)降低燃燒區(qū)域的溫度l3J。
3.2防止鍋爐受熱面結(jié)焦的燃燒調(diào)整措施
    鍋爐受熱面結(jié)焦的根本原因是熔化狀態(tài)下的灰沉積在受熱面上，但結(jié)焦的因素很復(fù)雜，防止結(jié)焦的基本原則是改善產(chǎn)生結(jié)焦的基本條件。根據(jù)燃用印尼煤的實際情況，制定燃燒調(diào)整措施：
    (1)保證爐膛出口溫度不超過設(shè)計值。鍋爐BMCR負(fù)荷下出口煙溫為1020℃，保證不超過印尼煤熔點1120℃，防止過熱器、再熱器及水平煙道的結(jié)焦。
    (2)保持省煤器出口氧量在3.5%左右，防止
爐內(nèi)因缺氧導(dǎo)致結(jié)焦加劇。
    (3)調(diào)整二次風(fēng)及燃盡風(fēng)配比，使燃燒中心下移，防止燃燒負(fù)荷過度集中；盡量使燃燒器配風(fēng)均勻，防止火焰中心偏斜和貼邊，防止灰渣附在爐壁而形成結(jié)渣。
    (4)調(diào)整每臺磨煤機(jī)的煤量，盡量使得前、后墻熱負(fù)荷均勻；調(diào)整每臺磨煤機(jī)的粉管出粉量，盡可能使同層燃燒器的煤粉量均勻。
    (5)鍋爐受熱面定期吹灰，防止受熱面積灰后影響傳熱；發(fā)現(xiàn)受熱面結(jié)焦及時清除，防止繼續(xù)惡化。特別是高負(fù)荷時，應(yīng)加強(qiáng)對爐膛受熱面的吹灰工作。
3.3提高鍋爐出力的調(diào)整措施
    (1)通過提高熱一次風(fēng)壓和增加熱一次風(fēng)量來提高干燥出力，盡量減小因燃用印尼煤而降低磨煤機(jī)出力的影響。提高一次風(fēng)母管壓力到12kPa以上，維持一次風(fēng)速在25-28m/s間；一次風(fēng)量由設(shè)計煤種的額定值16.9 kg/s提高至18 kg/s左右，以控制風(fēng)煤比大于2.0。
    (2)調(diào)整動、靜環(huán)間隙為7 mm左右，進(jìn)行噴嘴試驗，提高噴嘴出口壓力，提高風(fēng)速；更換磨煤機(jī)動、靜環(huán)，改變動環(huán)葉片方向，盡量消除熱一次風(fēng)壓風(fēng)現(xiàn)象，從而提高通風(fēng)出力和干燥出力。
3.4降低飛灰含碳量的燃燒調(diào)整措施
    (1)調(diào)節(jié)煤粉細(xì)度。鍋爐設(shè)計煤種的煤粉細(xì)度為R90=11%，原來為了防止印尼煤粉自燃，把煤粉細(xì)度提高到20%左右，致使飛灰含碳量上升。后來在防止煤粉白燃的前提下，通過調(diào)整磨煤機(jī)出口旋轉(zhuǎn)分離器變頻轉(zhuǎn)速，把煤粉細(xì)度R90控制在設(shè)計值左右。
    (2)采用合適的二次風(fēng)配比。為防止燃燒器結(jié)焦而提高燃燒區(qū)域的二次風(fēng)量，在鍋爐小修時對燃燒器內(nèi)二次風(fēng)的三角形進(jìn)風(fēng)口沿周向擴(kuò)大1.1倍，但擴(kuò)口不宜過大，否則燃燒區(qū)域的溫度降低過大，不利于燃燒，致使飛灰含碳量升高。
    (3)運行中注意前期供氧的同時，加強(qiáng)燃燒后期供氧，尤其是高負(fù)荷時的后期供氧，盡量開大燃盡風(fēng)，維持爐膛出口氧含量在3.5%～4%之間。
    (4)高負(fù)荷時，加大下層（A層、E層）燃燒器給粉量，增大上層（C層、D層）燃燒器二次風(fēng)量，使火焰增長，火焰中心下移，煤粉燃燒停留時間延長，有利于燃盡。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。
3.5降低排煙溫度的技術(shù)措施
  根據(jù)本鍋爐的實際燃燒狀況，除了采取加強(qiáng)吹灰以防止鍋爐受熱面結(jié)焦積灰和防止?fàn)t膛及爐底灰斗漏風(fēng)等基本措施外，可采取以下針對性措施：
    (1)經(jīng)過技術(shù)論證，可以在原有的送風(fēng)系統(tǒng)增設(shè)熱一次風(fēng)旁路系統(tǒng)，使流過空氣預(yù)熱器的熱一次風(fēng)量增加，空氣預(yù)熱器吸收的熱量隨之增加，從而達(dá)到降低排煙溫度的目的。
    (2)由于空氣預(yù)熱器受熱面及其前面的受熱面布置偏少，存在吸熱量不足的問題，因此，在滿足鍋爐熱力計算要求的前提下，可以通過加裝空預(yù)器受熱面或省煤器受熱面來減低排煙溫度。