东方1000MW机组锅炉配风调整策略

摘要： 配风方式对于锅炉的稳定燃烧、机组的安全经济运行及环保指标有着很大的影响，本文对东方1000MW机组锅炉的配风方式从中心风、内外二次风及燃尽风等方面做了分析，参照实践经验提出了相应的调整策略，以期为同类型锅炉的燃烧调整提供一定的可行性借鉴。

Abstract： Air distribution method has great influence on the stability of the boiler combustion， safe and economic operation of the unit， and environmental protection index. This paper analyzes the center air， inside and outside secondary air and over fire air of the air distribution way of Dongfang 1000MW unit boiler. Corresponding adjustment strategy is put forward with reference to the practical experience so as to provide certain feasible reference for the combustion adjustment of similar boilers.

关键词： 1000MW；东方锅炉；配风调整

Key words： 1000MW；Dongfang boiler；air distribution adjustment

中图分类号：TM621.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）36-0043-03

0 引言

我国是以煤为主要燃料的国家，为了提高燃料的利用效率，国内新建的大型燃煤发电机组均采用了超临界、超超临界技术，机组循环效率大大提高。其中，大容量锅炉的配风方式对锅炉燃烧的稳定性、燃烧效率及NOx的排放等运行特性影响很大，从而影响了机组的安全、经济及环保等各项指标。本文即结合多台同类型机组的调整试验，对目前处于国内主流地位的东方1000MW锅炉的配风方式做一下探讨。

1 设备概况

东方1000MW锅炉为超超临界参数变压直流炉，单炉膛，一次中间再热，平衡通风，露天布置，前后墙对冲燃烧，固态排渣，全钢构架，全悬吊结构п型锅炉。

其燃烧器采用东方锅炉股份有限公司自行开发设计的外浓内淡型低NOx旋流煤粉燃烧器，燃烧器将燃烧用空气被分为四部分：即一次风、内二次风、外二次风（也称三次风）和中心风（见图1）。

在总体布置上，前后墙各布置三层燃烧器，组织对冲燃烧，并在煤粉燃烧器上层还布置有侧燃尽风及燃尽风（见图2），以期满足燃烧稳定、高效、可靠、低NOx的要求。下面就东方1000MW锅炉所应用的燃烧器中心风、内二次风、外二次风及燃尽风的配风调整策略进行分别说明。

2 中心风

每个燃烧器的中心风由该层中心风母管提供，中心风母管入口处设有风门挡板用以调节风量，风门挡板在该层油枪运行阶段应手动操作，油枪停运后投入自动调节。其主要作用为：①在油枪运行时用作部分燃油配风（必要时应投运相应的一次风系统，增加燃烧强度，防止冒黑烟）；②在油枪停运时，用作调节煤粉燃烧器中心回流区的位置，控制着火点，获得最佳燃烧工况；③燃烧器停运时，冷却燃烧器、防止烟气倒灌及灰渣积聚。

实际应用中，中心风门开度越大，中心风风速越高，煤粉气流距离燃烧器着火距离越长，降低了燃烧器区域的热负荷，改善了燃烧器区域结焦状况，但太大的中心风对燃烧器回流中心起着减弱的作用，不利于煤粉的稳定燃烧，也对控制NOX排放量不利。故而调整时，在热负荷相对较低的下层，适当关小中心风门，拉近着火距离可起到稳燃的作用，中心风挡板开度宜在50%～60%；而在热负荷相对较高的中上层区域，开大中心风门有利于防止结焦，中心风挡板开度宜在60%～80%。

尤为重要的是，燃烧器停运时，中心风门需留10%～20%的开度冷却燃烧器，防止煤粉堆积。此前在某台同类型机组调试过程中，即发生过由于煤粉在中心风筒积累而导致着火，进而损坏其中油枪等设备的事故，后来通过维持中心风适量开度解决了此类问题。

3 燃尽风及侧燃尽风

燃尽风及侧燃尽风调风器（见图3）将燃尽风分为两股独立的气流送入炉膛，中央部位的气流为直流气流，它速度高、刚性大能直接穿透上升烟气进入炉膛中心区域；外圈气流是旋转气流，离开调风器后向四周扩散，用于和靠近炉膛水冷壁的上升烟气进行混合。外圈气流的旋流强度和两股气流之间的风量分配均可通过就地手动装置进行调节。

利用燃尽风，实现炉膛内下部贫氧燃烧、顶部富氧燃烧是控制NOX生成率的重要手段之一。即在燃尽风混入前，煤粉在空气燃料比小于1的情况下缺氧燃烧并使燃烧温度相对低，可抑制NOX生成率；当燃烧过程延伸到上部过燃区域时，虽然氧气浓度增加，但火焰温度却因大量辐射放热降低，使这一阶段NOX生成量亦不太大。但在总风量不变的前提下，燃尽风若开的过大，使得炉膛下部的风量减少，给下部制造还原性气氛，使得灰熔点降低，宜引起受热面结焦。同时，也会增加飞灰可燃物的含量。因此燃尽风层风门的开度宜随着负荷的增加而适量增加，调节时，需注意炉膛出口的飞灰含碳量表计的变化。具体来说，低负荷时，燃尽风量可维持在低位，特别是仅投入最底部一层燃烧层时，炉内温度水平不高，NOX的生成量较小，且停用燃烧器还留有5～10%流量的冷却风，如果投入燃尽风过多会使投用燃烧器区域供风不足，造成燃烧不稳定；在高负荷时燃尽风量宜控制在20%～30%的总风量，满负荷时燃尽风门开度在60%左右；燃用挥发分较低的差煤时，应将燃尽风门适当关小，确保主燃烧区不缺风。至于侧燃尽风的开度，参照多台同类型机组的经验，均是100%，以保证侧墙有风，形成风包火的氧化性氛围，减少结焦。

4 内二次风和外二次风

燃烧器大风箱为运行燃烧器提供内二次风和外二次风，具体风量可通过每一层燃烧器大风箱左右侧各布置一个的二次风门进行调整。内二次风和外二次风通过燃烧器内同心的内二次风、外二次风环形通道在燃烧的不同阶段喷入炉内（外侧为外二次风），实现分级供风，降低NOX的生成量。进入每个燃烧器的内二次风量可通过燃烧器上的二次风门进行调节，为手动。内二次风通道内布置有轴向旋流器使经过的二次风产生旋转，离开燃烧器后旋转的气流在离心力的作用下扩张，从而在中心区域产生负压，使高温烟气回流，为煤粉气流的着火提供能量。内二次风旋流器为固定式，不作调节，叶片倾角60度。进入每个燃烧器的外二次风量可通过燃烧器上切向布置的叶轮式风门挡板进行调节。内二次风的作用主要有：①为煤粉燃烧提供氧量，并控制燃料的着火点。②影响燃烧器出口环状回流区的大小，影响二次风与一次风的混合程度。③兼作停运燃烧器的冷却风。外二次风的作用主要有：①外二次风对内部燃烧区以后的燃烧过程起加强混合、促进燃尽的作用。②在水冷壁附近因为外二次风贴近水冷壁，在水冷壁周围形成氧化性氛围，防止水冷壁结渣。③在贫风的火焰燃烧器周围形成富氧层，由于其较晚才与火焰混合，使缺氧区保持足够的长度，达到降低NOX的作用。

按具体效果来说，内二次风风量增大，其旋流强度增强，一方面，增加的内二次风量，使得中心回流区容易形成，有利于煤粉着火燃烧；另一方面，使得二次风过早及过量与一次风粉混合降低了燃烧区域的温度，增加了着火热，这点不利于煤粉的着火燃烧。同时，过大的内二次风量集中在燃烧的高温区，也不利于控制NOX的生成量。因而，实际操作中，二次风门的开度应根据对应燃烧器的出力增加而相应增加，参考曲线如图4。

外二次风门开度越大，其旋流强度越弱，风量越大；开度越小，其旋流强度越强，风量越小。在燃用低挥发份煤种（Vdaf≤15%）时，稳定燃烧是关键，此时应适当关小内二次风和外二次风，增加外二次风的旋流强度，以缩短煤粉的着火距离，提前着火；对于挥发份高（Vdaf≥25%），发热量高的煤，应开大内二次风和外二次风，但是内二次风开的幅度要相对小些，以便抑制NOX的生成。

值得一提的是，实践应用中发现，对于此类型锅炉，当同层的外二次风挡板开度均相同时，在省煤器出口含氧量测试过程中，往往中部含氧量偏大，而两边氧量偏小，同时两侧的飞灰取样颜色较黑。分析其原因，主要是由于两侧缺氧燃烧引起的。此时，可通过调整外二次风挡板开度，形成中间开度小、两边开度大的结构形式，使得氧量分布趋于平均，从而优化燃烧，降低飞灰含碳量。

综上所述，并参照多台同类型机组调试经验，在一次风调平的基础上，东方1000MW锅炉各燃烧器内外二次风及燃尽风挡板开度可参考表1进行设置。

5 结论

通过多台同类型机组的实践应用可知，参照以上原则、合理灵活地进行锅炉的配风调整，可有效的保证东方1000MW等级锅炉燃烧稳定、控制两侧烟温偏差以及NOX产生，从而对于机组运行的安全性、高效性、稳定性以及环保指标有极为积极的作用。

参考文献：

[1]东方锅炉股份有限公司.15S-3SM.燃烧设备说明书.

[2]谢慧玲，张乃峰.注汽锅炉烟气余热利用[J].油气田地面工程，2005（08）.

[3]王谦，杨恩钊，陆永升，肖占利，李崇英.配风空气系数随机调节在注汽锅炉上的应用[J].油气田地面工程，2005（01）.