300mw机组锅炉炉内燃烧不稳定原因分析

300mw机组锅炉炉内燃烧不稳定原因分析

1锅炉燃烧稳定性研究意义由于能源用户的能源消耗不均，电网的能源峰谷差异日益增加，供电更频繁地参与峰调，峰调能力日益增加。许多锅炉长时间在低负荷下运行，且燃煤特性变化较大。这是由于机组的不稳定性。在严重的情况下，机组被迫关闭并关闭。因此,在目前电力需求增长的形势条件下,如何进一步扩大发电机组锅炉的调峰能力,提高锅炉煤粉着火和燃烧的稳定性,保持企业良好的经济性已成为发电行业须解决的重要问题之一。燃煤电厂锅炉煤粉燃烧稳定性是锅炉正常运行的基础,正确的燃烧工况不但保证锅炉达到额定参数,而且着火稳定、燃烧完全、不产生结焦、减少燃烧设备的烧损,避免“四管”爆破和其他事故。因此,为了适应外界电负荷和煤质变化的要求,研究锅炉燃烧稳定性,提高发电机组变负荷的能力,将有非常重要的现实意义和实际应用价值。本文将针对铜陵发电厂300MW强制循环燃煤汽包炉在日常运行过程中,由于锅炉负荷的改变或外界供给燃料特性发生变化引起炉膛负压瞬间大幅地波动,炉内燃烧极不稳定,曾多次导致锅炉MFT、机组被迫停机的事故,研究如何提高锅炉燃烧的稳定性。2燃烧设备概况锅炉型号:HG-1025/18.2-YM6。锅炉型式:亚临界、一次中间再热、中间储仓式、控制循环汽包炉。布置型式:单炉膛∏型、平衡通风、四角切圆、摆动燃烧器调温、固态机械排渣、全钢架、悬吊式、露天布置。定压运行保证额定汽温负荷范围:(70～100)%MCR。滑压运行保证额定汽温负荷范围:(50～100)%MCR。炉膛设计最大瞬间承受压力:±8718Pa。炉膛设计压力:±5227Pa。燃料量:150.1t/h(MCR)。最低不投油稳燃负荷:40%MCR。锅炉燃烧设备技术参数如下:一次风喷口数量:4角×4层=16只,一次风喷口型式:四角喷燃直流式(其中底层一只为双通道自稳燃固定式,其他三只为带波形钝体和浓淡导流隔板WR结构的摆动式)。喷口摆动情况:a)固定式A;b)摆动式B(±20°)、C(±27°)、D(±27°);二次风喷口数量:4角×8层=32只(包括:下端部风室、二层油风室、中间空气风室、上端部风室、三次风口冷却及助燃风)。周界风数量:4角×4层=16个(其中最下层包括双通道一次风口的周界风和腰部风两部分)。喷口摆动情况:a)固定式AA(上、下)、AB(U、M、D)、H;b)摆动式BC(±30°)、CD(±30°)、EE(±30°)、F(+30°～-5°)、G(+30°～-5°);三次风喷口数量:4角×2层=8只。喷口摆动情况:固定式。每角喷口自上而下布置方式:三、二、三、二、二、二、一、二、一、二、一、二、一、二。3回流区热质交换的基础要实现电站锅炉调峰或因煤种变化、煤质下降时少投助燃油并保证锅炉安全运行的关键是要保证燃烧稳定,而保证燃烧稳定的关键是进一步强化高温烟气的回流来加热未燃煤粉使它快速着火,增加燃烧的稳定性。钝体回流区内高温烟气与回流区外的低温燃料气流之间通过回流区边界进行的质量交换是它们进行热量交换的基础,而高温烟气通过回流区边界向燃料气流扩散的质量流量可以通过理论分析加以确定。根据理论分析回流区边界的热质交换与速度梯度的三次方成正比。因此强化回流区热质交换的最有效方法是增加射流速度,但增加射流速度将急剧加快管道的磨损,下粉管的阻力也会增大。在同样负荷时煤粉浓度的下降,降低了煤粉的挥发份浓度,这对着火极为不利。4铜祠变电站300mw机组锅炉的燃烧稳定性试验4.1燃料的基本功能铜陵发电厂300MW机组锅炉燃用的煤炭为刘桥矿、淮北混煤,其煤质主要分析成分如表1所示:4.2次风调平试验为了掌握机组的燃烧稳定性,研究锅炉在变负荷和燃料特性改变时所产生的炉膛瞬间负压大幅波动,导致锅炉MFT事故发生的原因,探讨解决的有效方法,及时对锅炉进行了燃烧试验。试验条件和主要结果如下:(1)220MW负荷试验试验煤质:Wy=8.46%;Ay=37.23%;Vy=11.95%;Qnet,ar=17.53MJ/kg锅炉调整前各二次风门开度(二次风箱差压为900Pa,氧量4.2%):锅炉调整前各给粉机转速(B、D制粉系统运行,一次风总风压为3650Pa):调整前用红外高温仪(Paytek牌,型号为RAYA312MSCO,ε设定为0.93,以下同)测出的炉膛看火孔温度(最高值):燃烧器下部看火孔温度:燃烧器上部看火孔温度:多次调整后的各二次风门开度(二次风箱差压为594Pa,氧量4.2%):多次调整后的各给粉机转速(B、D制粉系统运行,一次风总风压为3650Pa):多次调整后炉膛看火孔温度(最高值):燃烧器下部看火孔温度:燃烧器上部看火孔温度:(2)190MW负荷试验情况(蒸汽射流投用)试验煤质:Wy=7.79%,Ay=32.46%,Vy=13.52%,Qnet,ar=19.60kJ/kg。各二次风门开度(二次风箱差压为386Pa,氧量4.3%):各给粉机转速(A、D制粉系统运行,一次风总风压为3430Pa):用红外高温仪测出的炉膛看火孔温度(最高值):燃烧器下部看火孔温度:燃烧器上部看火孔温度:(3)一次风调平试验情况试验时机组负荷260MW以上。试验时将16只给粉机的转速调整至基本一致,安装好16只靠背管,并装好“U”型玻璃管,调整前的各靠背管动压值如下(一次风总风压为3750Pa):经反复调整后各靠背管动压值如下(一次风总风压为3500Pa):B2可调缩孔已卡死,C2、C4可调缩孔失去调节功能。(4)160MW负荷试验情况试验煤质:Wy=5.0%,Ay=35.51%,Vy=12.97%,Qnet,ar=19.29MJ/kg。21:00机组负荷为280MW,省调用AGC方式以3kW/min的速率开始降负荷,21:48机组负荷降至160MW。8月2日22:00时的各二次风门开度:此时,锅炉氧量为4.7%,二次风箱差压为270Pa,A、D制粉系统运行,一次风总风压为3400Pa,锅炉总风量为643km3/h,10只给粉机运行,各给粉机转速和CRT一次风动压分别如下:8月2日22:30时用红外高温仪测出的炉膛看火孔温度(最高值):燃烧器下部看火孔温度:燃烧器上部看火孔温度:8月3日0:00时用红外高温仪测出的炉膛看火孔温度(最高值):燃烧器下部看火孔温度:燃烧器上部看火孔温度:(5)260MW负荷时炉膛温度测量8月4日9:00时用红外高温仪测出的炉膛看火孔温度(最高值):燃烧器下部看火孔温度:燃烧器上部看火孔温度:(6)300MW负荷时的炉膛温度8月4日9:40时用红外高温仪测出的炉膛看火孔温度(最高值):燃烧器下部看火孔温度:燃烧器上部看火孔温度:(7)炉膛温度与负荷的关系燃烧器上部温度的平均值与负荷的关系如下:在220MW试验工况下,调整前的燃烧器上部平均温度为1240℃,调整后的燃烧器上部平均温度为1271℃,提高了31℃。结合上述分析,影响锅炉燃烧稳定性的因素有很多,其主要因素如煤炭品质,煤挥发分较低特别是灰分、水分较高,当热值较低时,着火热增高,着火温度上升,难以着火,燃烧不稳定。这时如果煤粉过粗,一次风速过高,燃烧区过剩空气系数较大,着火热和着火温度将更高,着火区更远,更难稳定燃烧,一旦风、粉有所波动,即使此时锅护带高负荷运行,也可能出现燃烧不稳定和锅炉灭火的现象。另一方面,通过调整炉内空气动力场的切圆大小可起到对炉内燃烧的稳定作用。调整一、二次风的风速、风率,使锅炉保持良好的炉内空气动力特性,使燃烧过程处于最佳状况。当燃料品质变差时,在保证不堵管的条件下,应尽量减少一次风速和风率,提高燃烧区的煤粉浓度,从而降低着火热和着火温度,使煤粉气流的着火时间提前,着火距离缩短,增强燃烧稳定性,达到稳燃的目的。对于四角切圆燃烧锅炉炉内实际切圆大小对煤粉着火和燃烧稳定的影响很大。当切圆直径较小时,上游邻角火焰在炉膛较中心的地方与下游一次风煤粉汇合,使煤粉着火较晚,容易使燃烧不稳定;当切圆直径较大时,上游邻角火焰在煤粉气流的根部进行点燃,但此时容易引起水冷壁或燃烧器周围结焦;而当切圆直径大小适中时,上游邻角火焰在煤粉气流的根部进行点燃,使煤粉着火和燃烧稳定,且又不会导致炉内结焦。因此对于四角切圆燃烧锅炉炉内实际切圆直径应维持最佳值,才能保证锅炉的正常安全地运行。5锅炉配风方案由于铜陵发电厂300MW机组炉内瞬间负压大幅波动,曾多次导致锅炉MFT事故的发生,为此对锅炉实际运行工况进行了一系列试验,得出了提高锅炉燃烧稳定性的技术措施。(1)机组正常运行中,禁止锅炉吹灰、排渣、启停制粉系统同时进行。(2)锅炉吹灰、排渣应在机组负荷210MW以上进行。(3)锅炉排渣前投入AB2、AB4油枪稳燃。(4)A层给粉机转速保持在650rpm运行;B、C层给粉机转速保持在620rpm左右运行;无论负荷高低,长时间运行给粉机转速不应低于350rpm;正常情况下,严禁缺角运行。(5)保持较低的一次风压,提高锅炉稳定燃烧性能。(6)鉴于我厂长期燃烧煤种:Qdwy=20MJ/kg、Vf=10～12%、Ay=27～35%,现锅炉总体配风方式更改为束腰型配风,各负荷段风门开度保持如表2值。(7)锅炉氧量应根据机组负荷的大小,维持在3～5%,低负荷时氧量应适当提高,高负荷时应保持相对较低的氧量。(8)为减少锅炉各部漏风,在保持炉膛不出现正压的前提下,将炉膛负压的设定值设为-35Pa。(9)为保证低负荷时锅炉燃烧稳定,机组负荷180MW及以下或煤质差时投入蒸汽引射,机组负荷180MW以上或煤质好转时退出蒸汽引射。6影响锅炉燃烧稳定性的因素和措施锅炉燃烧稳定性问题是燃煤火力发电机组普遍存在的重要问题之一,研究燃烧稳定性问题对于提高锅炉安全稳定经济运行具有显著的实际应用价值。通过对四角切圆燃烧锅炉燃烧稳定的研究,得出了维持锅炉稳定燃烧的技术措施。(1)影响锅炉燃烧稳定性的因素有很多,其主要因素如煤炭品质,煤挥发分、灰分、水分和热值。(2)采用先进的燃烧