某電廠410t/h鍋爐為武漢鍋爐廠生產(chǎn)的WGZ-410／100-4型單汽包、自然循環(huán)、固體排渣燃煤鍋爐。在鍋爐燃燒室四角標(biāo)高14000mm處對(duì)角布置4只直流燃燒器。兩對(duì)角氣流切圓2、4號(hào)直徑為700mm，另外兩對(duì)角氣流切圓l、3號(hào)直徑為470mm，燃燒器總高度4600mm，寬460mm。鍋爐設(shè)計(jì)及燃用煤種均為貧煤，制粉系統(tǒng)采用鋼球磨煤機(jī)中間儲(chǔ)倉(cāng)式熱風(fēng)送粉，過熱汽溫設(shè)計(jì)值為540'℃。過熱器系統(tǒng)采用典型的兩次交叉布置方式，從汽包分離出來的飽和蒸汽，經(jīng)過頂棚過熱器后進(jìn)入低溫過熱器，從低溫過熱器出來分甲、乙兩路經(jīng)I級(jí)減溫后沿?zé)煹缹挾冉徊孢M(jìn)入屏式過熱器，從屏式過熱器出來分甲、乙兩路逆流進(jìn)入位于煙道兩側(cè)的高過低溫段過熱器，然后蒸汽經(jīng)過Ⅱ級(jí)減溫后又交叉順流進(jìn)入位于煙道中間的高溫段過熱器，最后經(jīng)過導(dǎo)汽管通過集汽聯(lián)箱進(jìn)入汽輪機(jī)。
    鍋爐機(jī)組自1986年投產(chǎn)發(fā)電以來，過熱汽溫偏低問題比較突出，尤其是2號(hào)制粉系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，兩側(cè)汽溫偏差20℃左右，此時(shí)1號(hào)主汽管溫度在520℃左右，煤質(zhì)差時(shí)更低，無法滿足額定參數(shù)運(yùn)行的要求，嚴(yán)重影響機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)性。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。
1、汽溫偏低的原因分析
1.1爐膛出口煙溫達(dá)不到設(shè)計(jì)值
    我國(guó)常用的爐膛換熱計(jì)算方法是建立在相似理論基礎(chǔ)上的半經(jīng)驗(yàn)公式，鍋爐計(jì)算均以爐膛出口溫度作為定性溫度，其準(zhǔn)確度直接影響過熱器的吸熱量和傳熱溫差。WG2-410／100一4型鍋爐設(shè)計(jì)爐膛出口煙溫為1129℃，而實(shí)際運(yùn)行時(shí)卻低于該溫度，這主要是原熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)方法的不足所致。
    國(guó)內(nèi)許多科研機(jī)構(gòu)試驗(yàn)研究表明：爐膛幾何形狀，特別是高寬比對(duì)爐膛傳熱有很大的影響。對(duì)于具有同樣容積和受熱面積的爐膛，高寬比大的爐膛其出口煙溫就低。在《鍋爐機(jī)組熱力計(jì)算一標(biāo)準(zhǔn)方法》的爐膛出口煙溫計(jì)算公式中，均未考慮幾何形狀對(duì)爐膛傳熱的影響。
    從以上計(jì)算公式可知，爐膛出口煙溫的計(jì)算，只把火焰中心相對(duì)高度、燃燒方式、燃料性質(zhì)、產(chǎn)生的積灰結(jié)渣的綜合影響系數(shù)以M和V表現(xiàn)在公式中，而未考慮爐膛的幾何形狀、煤的反應(yīng)特性、一、二、三次風(fēng)混合情況等因素的影響。研究結(jié)果認(rèn)為，上述公式較適合于燃燒器軸線至爐膛出口的距離與爐膛當(dāng)量直徑比h/hd,為1.65～1.75的爐膛，對(duì)h/hd,較大的爐膛計(jì)算將會(huì)偏低80—100℃。而WGZ - 410/100 -4型鍋爐之所以存在欠溫現(xiàn)象，正是由于高寬比過大使?fàn)t膛變得過于瘦高所致。因此，用上述公式計(jì)算h/hd,偏大的爐膛，會(huì)造成出口煙氣溫度偏低，從而導(dǎo)致過熱蒸汽吸熱不足，主汽溫度達(dá)不到額定值。
1.2過熱器受熱面積不足
    根據(jù)實(shí)測(cè)的煤工業(yè)分析為基準(zhǔn)進(jìn)行校核計(jì)算，實(shí)際燃用煤種比設(shè)計(jì)煤種發(fā)熱量下降2000—3000kj/kg（表1），從而理論燃燒溫度下降導(dǎo)致輻射傳熱量減少而對(duì)流傳熱量增加，體現(xiàn)在過熱器上為：屏過（以輻射吸熱為主要吸熱之一）吸熱量減少，低過（以對(duì)流傳熱為主）增加。另外，理論燃燒溫度下降還導(dǎo)致各受熱面?zhèn)鳠釡亟迪陆担�因而增加受熱面是必要的。�?jì)算表明，增加低溫過熱器受熱面340rri2是合理的。
    該鍋爐在原熱力計(jì)算中，對(duì)頂棚過熱器吸熱的處理略有不妥，把頂棚受熱面作為低過的附加受熱面，把頂棚受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)選為與沖刷低過受熱面一樣，因?yàn)轫斉锸軣煔鉀_刷較弱，而面積又較大(H=124.llm2)，超過原低過受熱面積(H=1062m2)的10%，所以，其計(jì)算直接影響整個(gè)過熱器的吸熱量。
1.3三次風(fēng)對(duì)過熱汽漏的影響
    該爐燃燒系統(tǒng)布置采用了雙切圓方式，雙切圓均為順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。實(shí)際切圓直徑的大小對(duì)爐內(nèi)燃燒過程影響較大，切圓過大易產(chǎn)生氣流刷墻；過小在爐膛橫截面上火焰占據(jù)的面積有限，火焰充滿度差，減少了燃料在爐內(nèi)的有效停留時(shí)間，爐內(nèi)氣流的旋轉(zhuǎn)方向不穩(wěn)定，影響燃燒的穩(wěn)定性。對(duì)于燃用貧煤的鍋爐，為了強(qiáng)化著火和燃燒，在不產(chǎn)生結(jié)焦的前提下，切圓直徑取得大些比較合理，這樣可加強(qiáng)擾動(dòng)，增加旋轉(zhuǎn)動(dòng)量矩，使高溫的火焰中心接近一次風(fēng)射流根部。當(dāng)兩套制粉系統(tǒng)運(yùn)行或l號(hào)制粉系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，由于爐內(nèi)燃燒的旋轉(zhuǎn)程度強(qiáng)，火焰偏斜不明顯；而當(dāng)帶小切圓三次風(fēng)的制粉系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，在三次風(fēng)速不一樣的情況下，會(huì)造成嚴(yán)重的火焰中心偏斜，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)甲、乙側(cè)受熱偏差達(dá)1.5左右，1號(hào)管過熱汽溫約偏低20℃左右。
1.4燃燒工況
    (1)一、二次風(fēng)配比不當(dāng)。運(yùn)行中為防止一次風(fēng)堵管，保持較高的預(yù)熱器出口總風(fēng)壓，一次風(fēng)門全開，這就增大了一次風(fēng)速和一次風(fēng)率。一次風(fēng)速的提高，相應(yīng)的氣流擴(kuò)散角減少，煙氣回流差，二次風(fēng)量受總風(fēng)量的制約而減少，二次風(fēng)的攪拌與擾動(dòng)作用減弱，燃料與空氣不能充分混合，燃燒不強(qiáng)烈，爐膛溫度水平降低，致使?fàn)t膛出口煙溫下降。
    (2)過量空氣系數(shù)的變化，對(duì)汽溫有明顯的影響。在燃料量不變的情況下，風(fēng)量增加時(shí)，過熱汽溫將明顯增加，由計(jì)算表明，一般爐膛出口過量空氣系數(shù)增加10%，過熱汽溫約增加10～20℃。由于鍋爐各部漏風(fēng)嚴(yán)重，引、送風(fēng)機(jī)出力偏低，高負(fù)荷時(shí)氧量偏低，過�？諝庀禂�(shù)不到1.2，直接影響對(duì)流過熱器的吸熱量。
    (3)該廠燃煤特性差異大。統(tǒng)配煤、小窯煤、爐渣，單燒、混燒機(jī)會(huì)不均，灰份、水份及發(fā)熱量等主要指標(biāo)不穩(wěn)定，對(duì)煤粉的燃燒影響極大。燃料中的灰份非但不能燃燒，而且還妨礙可燃質(zhì)與氧的接觸，使煤粉著火困難，爐膛溫度下降。
2、提高鍋爐汽溫的措施
2.1增加低溫受熱面
    通過分析計(jì)算，在機(jī)組大修中將低溫受熱面由原來的l062m2增加到l402m2，采取增加低溫過熱器面積而不增加高溫過熱器受熱面積，主要考慮實(shí)際改進(jìn)施工方便。增加部分過熱器受熱面一方面可以使過熱器吸熱量增加約183kj/kg，其整體溫度水平提高；另一方面希望通過減溫水調(diào)節(jié)使2號(hào)制粉單獨(dú)運(yùn)行時(shí)l號(hào)管汽溫達(dá)到額定值。改造后，當(dāng)兩臺(tái)制粉同時(shí)運(yùn)行或1號(hào)制粉單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，在70%～100%負(fù)荷范圍內(nèi)，過熱汽溫在535—545℃之間，排煙溫度比改前下降10℃左右；當(dāng)2號(hào)制粉系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，在70%～100%負(fù)荷范圍內(nèi)，1號(hào)管汽溫在531—533℃之間，且減溫水全關(guān)，2號(hào)管汽溫在535～545℃，且I級(jí)減溫水全關(guān)，Ⅱ級(jí)減溫水在5t/h左右�？傊�，通過增加低溫受熱面，鍋爐過熱汽溫基本能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但仍然存在偏差。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。
2.2三次風(fēng)調(diào)整試驗(yàn)
    為解決2號(hào)制粉系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，兩側(cè)汽溫偏差問題，先后多次進(jìn)行三次風(fēng)調(diào)整試驗(yàn)，試驗(yàn)期間維持燃燒工況、減溫水等相關(guān)參數(shù)不變。使2、4號(hào)角三次風(fēng)速基本一樣，當(dāng)4號(hào)角三次風(fēng)出口風(fēng)門由100%關(guān)至80%時(shí)，反應(yīng)不明顯，當(dāng)繼續(xù)關(guān)小至60%時(shí)，l5分鐘后兩側(cè)汽溫由偏差16℃降到1℃，當(dāng)4號(hào)角三次風(fēng)全開時(shí)，偏差很快達(dá)到18℃，再關(guān)小4號(hào)角三次風(fēng)40%，15分鐘后又降到1℃。試驗(yàn)結(jié)果說明：只調(diào)整三次風(fēng)而其它操作均不變，在15分鐘后汽溫偏差可以消除。
2.3優(yōu)化燃燒調(diào)整
2.3.1優(yōu)化鍋爐燃燒設(shè)備
    大修中，先后對(duì)噴燃器進(jìn)行了改造，通過采用濃淡燃燒技術(shù)，整個(gè)鍋爐的燃燒工況得到明顯改善，爐膛溫度水平提高。尤其是中、上排噴燃器穩(wěn)燃能力提高，為調(diào)整火焰中心，提高爐膛出口煙溫奠定了良好的基礎(chǔ)。
2.3.2一．二次風(fēng)速合理配比
    增裝過熱器受熱面后，過熱器的吸熱量增加，過熱汽溫有所提高。燃燒調(diào)節(jié)改過去調(diào)減溫水為穩(wěn)定燃燒，預(yù)熱器出口總風(fēng)壓降到了0.3～0.5kPa，從而使一次風(fēng)率降低，二次風(fēng)量得到提高，一、二次風(fēng)速配比趨于合理。同時(shí)采用“多火嘴、低轉(zhuǎn)速”的方法，使?fàn)t膛火焰充滿度均勻，爐膛溫度升高。
2.3-3改變噴燃器的運(yùn)行方式
    當(dāng)煤種變劣或低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，增加中、上層
火嘴的給粉機(jī)轉(zhuǎn)速，減少下層火嘴的供粉量或改變下層火嘴的數(shù)量，使燃火焰中心上移，爐膛出口煙氣溫度提高達(dá)到調(diào)節(jié)過熱汽溫的目的，
3、經(jīng)濟(jì)效益
    通過增加過熱器低溫受熱面，合理調(diào)整三次風(fēng)，優(yōu)化爐內(nèi)燃燒工況，使410t/h鍋爐過熱汽溫在各種負(fù)荷下平均提高12℃，供電煤耗降低1.20g/kWh,同時(shí)，排煙溫度降低10℃，也可使供電煤耗下降2.63g/kWh，若100MW機(jī)組按年發(fā)電量5.25×l08kWh計(jì)算，則每年可節(jié)約標(biāo)煤2011t，可以取得較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
4、結(jié)論
    (1)增加低溫受熱面基本解決了410t/h鍋爐汽溫偏低的問題，同時(shí)排煙溫度下降10℃左右，鍋爐效率提高，但其后各受熱面金屬溫度有所升高，應(yīng)引起重視。
    (2)通過調(diào)整4號(hào)角三次風(fēng)速，基本消除了2號(hào)制粉系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，兩側(cè)汽溫偏差問題。
    (3)通過燃燒設(shè)備改造、優(yōu)化運(yùn)行調(diào)整，在煤質(zhì)變劣或低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，過熱汽溫均能達(dá)到額定值，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。