300MW热风送粉锅炉二次风优化

300MW热风送粉锅炉二次风优化

乔钰深 1 张雪峰 1 崔利民 2

1. 长安石门发电有限公司 湖南常德 415300 2. 长安益阳发电有限公司 湖南益阳 41 3000

摘要：某公司#4炉为哈尔滨锅炉厂设计制造的HG-1021/18.2-PM27型亚临界∏型锅炉。制粉系统为中间仓储式热风送粉系统，配有四台DTM3570Ⅲ型钢球磨煤机。燃烧为四角切圆方式，燃烧器为对置丘体水平浓淡分离燃烧器，主燃烧区上方设有高位燃尽风，三次风浓淡分离后分级送入炉膛。锅炉在运行过程中存在飞灰、大渣含碳量偏高等现象，2019年4月，长安石门发电有限公司和中节环立为公司工程技术人员对#4锅炉飞灰、大渣含碳量偏高进行了深入分析，并对#4锅炉二次风喷口结构做了优化调整，一举解决了#4锅炉飞灰、大渣含碳量偏高等问题。

关键词：热风送粉；三次风；二次风；飞灰；大渣

1、影响锅炉大渣含碳量偏高的主要因素

1.1燃煤品质差

原设计煤种为贫煤，现所烧煤种较杂，煤场里有34%挥发分的彬长煤，12%挥发分的南陈铺煤，36%挥发分的铜川煤，22%挥发分的澄合煤。配煤多为高挥发分配低挥发分煤种，虽采用分仓配煤方式，但掺配后的燃煤因挥发分相差太大，着火时间和燃尽时间不一致，低挥发分煤种难燃尽导致飞灰大渣可燃物偏高。

1.2煤粉细度偏高

石门#4炉煤粉细度波动较大，R90一般在10%~20%。煤粉细度对其煤粉的燃烧和燃尽性能有较大影响。煤粉细度越大，煤粉燃尽时间延长，飞灰含碳量升高，从而降低锅炉效率。细煤粉虽然容易着火和燃烧，但煤粉颗粒过细将会增加制粉系统的耗电量和加大磨煤机的磨损量。因此，在锅炉设备运行中，应综合考虑不完全燃烧损失和制粉能耗的要求，使之达到最小，即寻找煤粉经济细度或最佳细度，以保证较高的锅炉效率和较低的飞灰含碳量。

1.3托底风不足

原下二次风下层封堵，为保证炉膛底部托底风充足，把原钢板封堵处更换为二次风。通过在底部新增一层二次风来增加托底能力，提高大渣的燃尽率。

1.4炉膛下部温度偏低

火焰中心不集中会降低燃烧温度，或者火焰中心偏造成局部缺氧，都将会导致燃烧不完全，从而引起飞灰可燃物含量增大。

1.5 一次风率高

一次风率偏高导致煤粉着火过程推迟，煤粉着火距离太远，火焰中心上移，煤粉在炉内停留时间减少，燃烧室温度偏低，一次风速偏高，使得二次风量相对偏小，造成炉膛燃烧后劲不足，燃烧不强烈，降低了煤粉的燃尽程度，燃烧不完全，也使飞灰可燃物含量增大。

2、锅炉大渣含碳量偏高治理

2.1科学的运行方式

燃烧器及配风方式不当。如果一、二次风汇合过早，在煤粉气流着火之前就已经混合，将会推迟着火，使得飞灰含碳量上升。在一、二次风良好汇合的条件下，合理分配一、二次风风量，才能组织良好的炉内燃烧。一次风量过大，则会推迟着火过程，一次风量过小，不但减少煤粉着火初期的氧气，而且可能造成粉管的堵塞。锅炉燃烧所需的氧量供应主要来自二次风，如果二次风量偏小，将会影响炉内燃烧工况，使炉内出现缺氧燃烧现象，导致飞灰含碳量上升。

2.2 二次风喷口优化

针对石门#4炉二次风刚性不足的问题，对#4炉二次风喷口进行了优化。

为保证托底风量充足，新增AA1层，面积为0.0880m²；

AA层二次风封堵1/3，面积从0.1540m²优化为0.1025m²；

BC层油二次风部分封堵，面积从0.0607m²优化为0.0337m²；

EE层、DE层、CD1层、AB层二次风封堵1/4，面积从0.1188m²优化为0.0880m²；

CD2层二次风封堵1/2，面积从0.1188m²优化为0.0594m²；

原单角二次风喷嘴结构设计

优化后单角二次风喷嘴结构设计

3、结论

（1）通过此次对二次风喷口的优化设计，增加了二次风的刚性，使该炉飞灰可燃物由7-8%下降到4-5%，NOx也能在各个工况下保证维持在450mg/Nm³以下，此次燃烧调整对降低飞灰可燃物和NOx有良好的效果。但是在燃用煤种较差及负荷频繁波动的情况下，燃烧调整的效果就不太明显。

（2）通过燃烧调整分析，试验期间锅炉燃用的煤种属于较易着火和不易燃尽的混煤，且均差于设计煤种，这是该台锅炉近期飞灰可燃物偏高的主要原因：建议加强入炉煤质管理，保持煤种相对稳定，尽量采用适合该炉型燃烧特性的煤种。

（3）在燃用较差煤质的情况下，在采用适当降低一次风速，增加下层制粉系统给煤量，降低上层制粉系统的给煤量以降低火焰中心，延长煤粉在炉内的燃烧时间，燃烧调整选择合适的配风方式、增大在循环风门开度等措施在降低飞灰可燃物和大渣有一定的效果。

参考文献：

[1]赵虹,王红岩,等.锅炉飞灰含碳量异常偏高的试验研究[J].动力工程,2004,24(6).

[2]高正阳,方立军,周健,等.混煤燃烧特性的热重试验研究[J].动力工程,2002,24(6).

[3]樊泉桂,阎维平,等.锅炉原理[M].北京:中国电力出版社,2008.