撫順某電廠NG-410/9.8 - M5型鍋爐在投運(yùn)初期，飛灰、大渣含碳量較高，鍋爐嚴(yán)重結(jié)渣，不能滿負(fù)荷運(yùn)行，經(jīng)過冷態(tài)空氣動力場試驗(yàn)以及燃燒調(diào)整試驗(yàn)，鍋爐結(jié)渣情況得到了解決，并能在滿負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，鍋爐效率達(dá)到91.4%。通過調(diào)整，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，使鍋爐能夠安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
1、設(shè)備簡介
1.1設(shè)備簡介
    NG - 410/9.8 - M5型鍋爐為高壓自然循環(huán)固態(tài)除渣鍋爐，單爐體負(fù)壓爐膛，呈Ⅱ布置，爐膛和尾部豎井之間有4 100 mm深的水平煙道。
    爐膛上部布置屏式過熱器，一級過熱器置于折焰角上方，二級過熱器布置在水平煙道中。過熱器系統(tǒng)共設(shè)置兩級噴水減溫器，一級減溫器設(shè)置在二級過熱器和屏式過熱器之間，二級減溫器布置在一級過熱器冷熱段之間，減溫水來自給水管路。
    上級省煤器下部為尾部煙道豎井，分隔為前后兩部分對稱布置上、下級空氣預(yù)熱器和下級省煤器。前后豎井中間隔倉用作上、下空氣預(yù)熱器的通用道。鍋爐配有兩級管式空氣預(yù)熱器。
    燃燒器為直流式，四角布置，采用雙切圓燃燒方式，假想切圓直徑∮798／∮366，燃燒器設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。
    因設(shè)計(jì)煤種揮發(fā)分較高，灰分又較大，同時(shí)發(fā)熱值又較低，故一次風(fēng)采用乏氣送粉，一、二次風(fēng)采用間隔布置。磨煤機(jī)的干燥劑由再循環(huán)風(fēng)、熱空氣、冷空氣組成，分別為49.6 010、48.4%、2%，干燥劑初溫195.8℃，干燥劑量1.79 kg/kg。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(shí)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。
    制粉系統(tǒng)采用鋼球磨中間倉儲式乏氣送粉系統(tǒng)，配有2臺送風(fēng)機(jī)、2臺引風(fēng)機(jī)和2臺排粉機(jī)，并配有2個(gè)粉倉，其中，甲側(cè)粉倉供5號、6號、7號、8號、9號、11號6個(gè)噴口，乙側(cè)供1號、2號、3號、4號、10號、12號6個(gè)噴口。2臺磨煤機(jī)型號為350/600，出口溫度70℃，每臺出力為46.68t/h。
1.2燃料特性
    設(shè)計(jì)煤種燃料特性見表2。
2、結(jié)渣原因分析
2.1 -次風(fēng)速過高、四角切圓偏大
    在80%額定負(fù)荷下，對鍋爐管道一次風(fēng)速進(jìn)行了測試，試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，9號、11號測孔無法打開，因此對其他風(fēng)管進(jìn)行測試。測試結(jié)果見表3，
    由表3中不難看出，除10號管接近額定風(fēng)速25 m/s外，其他管道一次風(fēng)速高于設(shè)計(jì)值4～13m/s，且有較大偏差。其結(jié)果熱必造成四角切圓過大，爐內(nèi)旋轉(zhuǎn)煙氣中刷水冷壁，引起爐內(nèi)結(jié)渣。這是造成結(jié)焦的主要原因之一。
    相應(yīng)的一次風(fēng)量大，使煤粉燃燒所需著火熱增大，導(dǎo)致煤粉著火推遲，火焰中心上移，不僅造成鍋爐主汽溫升高，而且易造成鍋爐飛灰、爐渣含碳量升高。
2.2氧量過大
    鍋爐負(fù)荷在310～320 t/h運(yùn)行時(shí)，發(fā)現(xiàn)爐堂內(nèi)火焰發(fā)亮刺眼，爐內(nèi)風(fēng)量明顯偏高。此時(shí)，DCS顯示排煙溫度甲、乙側(cè)分別為190℃、181℃，甲、乙側(cè)氧量分別為9%、8%，一、二級噴水量已達(dá)最大量，給水溫度150℃，低于額定給水溫度215℃。
    過高的氧量雖然能使?fàn)t內(nèi)燃料處于氧化氣氛，但會使火焰中心溫度升高，在實(shí)際四角切圓過大的情況下，熔融的灰渣沿墻壁下落時(shí)，很容易在爐膛四周結(jié)焦。
2.3燃燒器噴口處設(shè)計(jì)不合理成為結(jié)焦源
    燃燒器噴口處，沒有與其所在處爐墻成為平齊的一體，而是凸出一部分。當(dāng)四角切圓過大，煙氣沖刷水冷壁時(shí)，成為焦渣粘結(jié)的源地，一、二次風(fēng)噴口之間以及噴口左右較嚴(yán)重，其中尤以下層為劇，噴口結(jié)焦嚴(yán)重時(shí)，風(fēng)向改變，燃燒惡化。
2.4二次風(fēng)噴口下傾
   在冷態(tài)試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)上二次風(fēng)、上上二次風(fēng)、頂二次風(fēng)噴口全部下傾，而且調(diào)整困難。在運(yùn)行時(shí)，頂二次風(fēng)噴口全關(guān)，上、上上二次風(fēng)全部打開。噴口角度下傾，有利于鍋爐燃燒，但傾角過大，也會不同程度地影響爐內(nèi)空氣動力場，使火焰下扎，冷渣斗處結(jié)渣。
2.5煤粉濃度的影響
    4號角12號粉管堵管，上層缺角運(yùn)行，運(yùn)行人員為了保持對角投停，將對角10號給粉機(jī)停運(yùn)，因而保持10個(gè)一次風(fēng)噴嘴運(yùn)行。
    滿負(fù)荷時(shí)只投10個(gè)火嘴，計(jì)算表明，此時(shí)平均單只一次風(fēng)噴嘴熱功率為32 MW，而410 t/h鍋爐推薦值為18.6～29 MW。燃燒器熱功率過大，會使燃燒器區(qū)域受熱面的局部熱負(fù)荷過高造成結(jié)渣，影響風(fēng)粉及時(shí)有效混合，不利于燃燒過程的發(fā)展。一次風(fēng)煤粉濃度測試結(jié)果見表4(12只火嘴全投入時(shí)，煤粉濃度在設(shè)計(jì)燃料下計(jì)算值為0.56kg/kg)。
2.6煤粉粗
    根據(jù)運(yùn)行煤質(zhì)特性（難著火、難燃盡），設(shè)計(jì)煤粉細(xì)度為21%左右，而測取的煤粉細(xì)度l號磨R90為28%，2號磨R90為26%。較粗的煤粉在高速一次風(fēng)帶動下易因慣性引起結(jié)渣和磨損。同時(shí)，較粗的煤粉燃盡困難，造成飛灰含碳量升高。
3、燃燒器安裝角度檢查
    為了進(jìn)一步摸清影響燃燒的原因，對燃燒器安裝角度進(jìn)行了檢查，經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)，燃燒器的水平角度、垂直角度誤差較小，符合設(shè)計(jì)要求。而燃燒器的中心線與射流軸線夾角存在較大的誤差，1號角外偏0.310，2號角外偏0.31。，3號角外偏1.960，4號角外偏0.750，其中1號、3號角射流組成大切圓，2號、4號角射流組成小切圓�？梢钥闯�，小切圓直徑已接近大切圓直徑，很難形成雙切圓燃燒。
   另外，在測試中發(fā)現(xiàn)上二次風(fēng)、上上二次風(fēng)、頂二次風(fēng)噴口全部下傾，雖然都設(shè)計(jì)為可擺動的噴口，實(shí)際調(diào)整卻非常困難。
   從冷態(tài)空氣動力場試驗(yàn)結(jié)果來看，熱態(tài)下產(chǎn)生這種現(xiàn)象與冷態(tài)試驗(yàn)也是吻合的，由于燃燒器設(shè)計(jì)上采用雙切圓結(jié)構(gòu)，在冷態(tài)下測量結(jié)果為大小假想切圓都偏大，特別是小切圓偏差更大，其切圓直徑已接近大切圓直徑。
4、燃燒調(diào)整試驗(yàn)
    根據(jù)以上分析，對鍋爐進(jìn)行燃燒調(diào)整試驗(yàn)。鍋爐負(fù)荷調(diào)整范圍為290～410 Uh。
4.1 -次風(fēng)速調(diào)整
    調(diào)整后一次風(fēng)速見表5。一次風(fēng)速調(diào)平后，負(fù)荷變化時(shí)通過DCS顯示的管道一次風(fēng)靜壓調(diào)整送風(fēng)機(jī)和排粉風(fēng)機(jī)擋板開度，一次風(fēng)擋板不再參與調(diào)節(jié)。
4.2 -次風(fēng)煤粉濃度的調(diào)整
    調(diào)整期間對12號粉管進(jìn)行了疏通，以保證額定負(fù)荷下12個(gè)粉管全部投入。對各給粉機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)平后，運(yùn)行中采用同操控制。
4.3氧量大小調(diào)整
    在額定負(fù)荷下，為了確定鍋爐最佳氧量，在氧量3.5%、4.3%、5%三種工況下對鍋爐效率進(jìn)行了測試，測試結(jié)果見圖l。
    由曲線可看出，額定負(fù)荷下，最佳氧量為4.3%，與設(shè)計(jì)值基本吻合。設(shè)計(jì)工況下，額定負(fù)荷時(shí)過熱器出口氧量為4.2%，70%負(fù)荷時(shí)過熱器出口氧量為4.8%，考慮到鍋爐結(jié)焦?fàn)顩r以及爐膛漏風(fēng)較大，在運(yùn)行中，將氧量控制在4%～5%之間。
4.4制粉系統(tǒng)及煤粉細(xì)度調(diào)整
    制粉系統(tǒng)通風(fēng)量偏大，導(dǎo)致煤粉細(xì)度偏粗以及一次風(fēng)速偏高。因此，在運(yùn)行中必須協(xié)調(diào)一次風(fēng)量、磨煤機(jī)通風(fēng)量以及磨煤機(jī)干燥風(fēng)量，將磨煤機(jī)再循環(huán)擋板打開，改變原來不用再循環(huán)風(fēng)的運(yùn)行方式，使其保持適當(dāng)?shù)拈_度，同時(shí)增加給煤量，改變磨煤機(jī)出力偏低、運(yùn)行時(shí)間過長的問題。
    磨煤機(jī)運(yùn)行參數(shù)控制：入口負(fù)壓200Pa左右，出、入口壓差2 kPa左右，再循環(huán)門開度30%～50%，給煤量46 Uh左右，出口溫度55～65℃。制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式改進(jìn)后，煤粉細(xì)度經(jīng)化驗(yàn)分析，R90基本在21%左右，符合設(shè)計(jì)要求。
4.5二次風(fēng)的調(diào)整
    在一次風(fēng)擋板不參與調(diào)節(jié)的情況下，不同負(fù)荷下的二次風(fēng)速通過四角二次風(fēng)擋板開度來控制，使其達(dá)到設(shè)計(jì)值。二次風(fēng)小檔板的配風(fēng)方式采用：下二次風(fēng)門開度60%，中上、中下二次風(fēng)門開度100%，考慮到在運(yùn)行中可擺動上二次風(fēng)、上上二次風(fēng)調(diào)整困難，針對其角度下傾，只好采用降低這部分二次風(fēng)速的方法將其開度分別控制在70%左右。
    在運(yùn)行中，當(dāng)需要對二次風(fēng)進(jìn)行調(diào)整時(shí)，可參考二級過熱器出口的氧量，調(diào)整送風(fēng)機(jī)總風(fēng)壓，同時(shí)要兼顧一次風(fēng)速的調(diào)整。
4.6 -次風(fēng)噴嘴投停優(yōu)化
    通過計(jì)算，該爐在70%～100%負(fù)荷范圍內(nèi)單只火嘴最大給粉量應(yīng)控制在5.98 t/h，最小給粉量控制在4.16 t/h。若超出這個(gè)范圍將會因熱功率過大或過小引起結(jié)渣和燃燒不穩(wěn)定。運(yùn)行中，在75%額定負(fù)荷以上應(yīng)投3層12個(gè)火嘴；60%～75%額定負(fù)荷時(shí)停上層對角2個(gè)火嘴。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(cuò)的選擇。
5、調(diào)整效果
    經(jīng)過以上調(diào)整以及運(yùn)行方式的優(yōu)化，鍋爐已能帶滿負(fù)荷，爐內(nèi)燃燒已趨于正常，鍋爐各參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求，經(jīng)觀察爐內(nèi)火焰呈金黃色，燃燒器附近只有少量松散的焦塊，結(jié)渣已得到了有效地控制。鍋爐效率與設(shè)計(jì)效率相比提高了0.4個(gè)百分點(diǎn)，通過燃燒調(diào)整取得了較好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
6、結(jié)論
    a．調(diào)整后，鍋爐達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行，燃燒穩(wěn)定，爐內(nèi)結(jié)渣基本消除，鍋爐效率達(dá)到91.4%，比原設(shè)計(jì)效率91%高0.4個(gè)百分點(diǎn)，通過燃燒調(diào)整取得了較好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
    b．  升降負(fù)荷過程中，燃燒穩(wěn)定，鍋爐最低穩(wěn)燃負(fù)荷為245 t/h。
7、建議
    a．  鍋爐應(yīng)按設(shè)計(jì)要求安裝吹灰器，定期進(jìn)行吹掃，以保持受熱面的清潔。既能防止結(jié)焦，又能在一定程度上控制鍋爐汽溫。
    b．  在有條件時(shí)，對燃燒器角度應(yīng)重新進(jìn)行調(diào)整，以滿足大小切圓的設(shè)計(jì)要求，改善鍋爐燃燒狀態(tài)。