330MW锅炉热态动力场在线优化调整技术研究

沈赫男 王承亮 宋宝玉 李玉奎

摘   要：某单位330MW锅炉燃烧器区域水冷壁发生严重的高温腐蚀和结焦情况，严重影响锅炉安全运行;为分析原因，本文重点进行了系统分析和现场摸底，基本确定了出现此种状况的原因为锅炉热态偏烧所致，并进行了锅炉热态动力场优化调整技术研究，为解决或预防330MW锅炉燃烧器区局部区域高温腐蚀、结焦问题积累了经验。

关键词：锅炉  高温腐蚀  结焦  偏烧  热态动力场  优化

中图分类号：TM62                                  文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2020）01（b）-0072-02

炉膛温度场的分布在很大程度上能够体现当前炉内煤粉的燃烧状态，炉膛温度的变化表征了炉内煤粉燃烧过程的变化情况，借助于炉膛温度场分布检测结果，运行操作人员可以直接客观地判断炉内燃烧组织状况和锅炉热态动力场组织情况，从而根据机组负荷以及锅炉实际运行情况进行相应的燃烧调整和控制，从而实现在线调整锅炉热态动力场的目的。

1  研究对象

本文研究对象为330MW四角切圆燃烧烟煤锅炉，制粉系统为正压直吹式双进双出钢球磨煤机，配置3台，分别为A、B、C磨煤机;燃烧器系统共配置6层，分别为A1、A2、B1、B2、C1、C2层煤粉燃烧器，每层对应4个燃烧器喷口;共配置AA、AB1、AB2、BC1、BC2、CC、OFA、SOFA1、SOFA2、SOFA3共10层二次风喷口，每层对应4个二次风喷口。

2  存在问题

锅炉燃烧器区域水冷壁发生严重的高温腐蚀和结焦情况，严重影响锅炉安全运行;经现场摸底调查和分析，发现结焦和高温腐蚀的部位相对固定，基本都在后墙和右侧墙偏中部的区域，且在B2层燃烧器喷口与SOFA1燃尽风喷口之间的区域;从以上的分析情况看，表明锅炉发生高温腐蚀和结焦的主要原因为锅炉热态动力场的旋转火球偏斜所致，即锅炉火焰偏烧导致，所以要解决此问题，必须掌握炉膛内温度情况来间接分析锅炉偏烧情况，并通过研究在线调整手段调整热态动力场火球位置，以缓解锅炉因偏烧导致的锅炉燃烧器区域高温腐蚀和结焦严重的问题。

3  锅炉热态动力场调整机理研究

3.1 锅炉四角切圆热态动力场形成机理

四角切圆燃烧锅炉二次风和一次风喷口以一定的假想切圆直径喷入炉膛，锅炉热态动力场为二次风、一次风相切形成逆时针旋转的气流场，因二次风形成逆时针旋转的动量的影响，使得二次风喷口二次风发生沿着旋转气流方向的偏斜，使得锅炉热态动力场强风环切圆直径的大小较假想切圆直径大5～7倍。锅炉正常接带负荷运行时，热态动力场为逆时针旋转的高温烟气气流，即炉膛内为逆时针旋转向上的高温烟气气流来组织炉膛燃烧[1]，实现煤粉燃尽的目的;每只燃烧器实现点火燃烧的热源主要有两种：一是高速一次风射流的卷吸作用，卷吸高温烟气实现引燃;二是来自逆时针旋转的上游燃烧器的高温烟气，高温卷吸到下游燃烧器火焰根部，实现煤粉引燃。

3.2 锅炉热态动力场强风环位置调整机理

四角切圆锅炉燃烧火焰的形成和锅炉四角之间的射流动量相互作用息息相关[2]，每个角射流动量的大小以及四角射流作用点的位置决定了炉膛火焰的中心位置和分布情况。当炉膛火焰中心发生偏斜时，通过合理地改变锅炉四个角的辅助风风门开度，进而改变锅炉四角的射流动量，便可以控制火焰中心位置，实现炉膛温度场的平衡控制。对炉膛四角的辅助风风门开度值采用增量的形式进行修正，对炉膛辅助风进行列操作，来完成对炉膛温度场中心和热态动力场的调整和控制，通过调整辅助风风门开度保证炉膛温度场中心处于炉膛几何中心位置，从而实现炉膛温度场的平衡控制.

4  锅炉热态动力场调整试验

4.1 锅炉热态动力场均衡情况分析

B2层燃烧器以上前墙、后墙、左侧墙、右侧墙看火孔测量炉膛温度分别约为1350℃、1485℃、1341℃、1476℃;OFA层燃尽风喷口以上前墙、后墙、左侧墙、右侧墙看火孔测量炉膛温度分别约为1410℃、1525℃、1441℃、1572℃;根据炉膛温度测量情况分析，表明锅炉热态动力场旋转火球偏向后墙、右侧墙，这与锅炉发生高温腐蚀和结焦严重的部位对应[3]。根据锅炉热态动力场调整机理，必须调整四个角的二次风风量来均衡炉膛温度，即调整热态动力场火球的位置，以解决锅炉偏烧的问题。

4.2 锅炉热态动力场优化调整情况及结果

根据锅炉偏烧机理研究结果，在机组负荷270MW时，组织进行了锅炉热态动力场纠偏调整试验，即适当关小1号、2号角二次风挡板开度，对应增开3号、4号角二次风挡板开度，实现改变各角二次风动量、调整热态动力场的目的。具体二次风调整情况详见表1。调整后稳定运行2h后，测量炉膛温度情况如下：B2层燃烧器以上前墙、后墙、左侧墙、右侧墙看火孔测量炉膛温度分别约为1390℃、1410℃、1388℃、1405℃;OFA层燃尽风喷口以上前墙、后墙、左侧墙、右侧墙看火孔测量炉膛温度分别约为1430℃、1425℃、1441℃、1423℃。根据炉膛温度分析，基本达到了调整锅炉热态动力场火球位置的目的，均衡了锅炉燃烧;另外通过看火孔结焦情况分析，后墙和右侧墙结焦情况明显减轻，而前墙和左侧墙结焦情况未见明显变化，证明基本达到了调整锅炉偏烧的预期目的[4]。

5  结语

本文为解决330MW锅炉燃烧器区域水冷壁发生严重的高温腐蚀和结焦情况，进行了锅炉热态动力场优化调整试验技术研究。通过优化调整各角的二次风风量，实现调整热态动力场的目的，均衡燃烧和炉膛温度场，解决了炉膛火焰中心偏斜问题，能够预防水冷壁因高温腐蚀引起的爆管，延长设备使用寿命;能够避免因结焦导致的锅炉灭火非停事故的发生，保证锅炉运行安全性。

参考文献

[1] 刘勇，魏凤，唐必光.四角切圆锅炉冷态动力场流动特性的试验研究[J].武汉大学学报（工学版）（河北），2002，35（6）：75.

[2] 武卫红，蔡新春，林树彪，等.火焰中心偏斜对锅炉结焦的影响[J].山西电力，2007（21）：29-33，60.

[3] 王小鹏.燃煤锅炉结焦原因分析及對策[J].节能技术，2002（3）：45-47.

[4] 刘伟力.结焦对燃煤锅炉的危害及防治[J].电力安全技术，2010（8）.