煤粉锅炉低氮燃烧原理和措施

煤粉锅炉低氮燃烧原理和措施

聂瑞贤 王雷雷

山东华鲁恒升化工股份有限公司 山东德州 253000

[摘要]分析本厂锅炉给粉机下粉不均的原因，并提出解决措施，以提高锅炉运行的安全性和经济性。锅炉运行一段时间后屡次发生燃烧器喷口烧损现象，同时炉膛内部水冷壁存在挂灰、结焦、鼓包、膨胀等问题，严重影响机组的安全运行。从机组入炉煤质、燃烧器结构、燃烧及配风方式等方面进行了分析，本文就煤粉锅炉低氮燃烧原理和措施进行研究。

[关键词]锅炉;煤粉炉；燃烧原理

前言

#３机组检修期间，在炉膛内部进行防磨防爆检查时，发现炉膛内四角燃烧器喷口均存在不同程度的烧损现象，从喷口烧损程度来看，火焰已不能形成理想切角燃烧，燃烧器四周管壁存在吹损、过热的隐患，严重影响机组的安全运行。通过对停炉前分散控制系统（ＤＣＳ）运行数据及相关试验报告等资料的收集，并与电厂相关运行人员进行了多方面的沟通，了解机组运行期间炉膛内部燃烧情况，从多个角度分析机组燃烧器喷口烧损的原因，并对后期的防治工作提出了一些建议。

2 × 135Mw机组锅炉为东方锅炉厂设计制造的DG420/ 13 .7112型次中间再热超高压自然循环汽包炉，整体结构呈型布置、平衡通风、固态排渣，燃烧器四角布置、切圆燃烧，采用管式空气预热器、天布置。锅炉原设计煤为v = 10 . 6％的贫煤，校核煤种为v = 8，4％的无烟煤。制粉系统为钢球磨煤机中间储仓式热风送粉系统。

近年来受国内外煤炭供应市场变化的影响，某些优质低挥发分贫煤和无烟煤供应市场趋紧，采购成本上涨且煤源无法保障。罗定电厂于2m2年对两台锅炉实施换煤种改造，将锅炉适烧煤种由贫煤和无烟煤更换为烟煤（设计煤种 Vd：40 . 66％)0制粉系统由热风制粉改为炉烟制粉。并由送风机出口抽出定量的冷风（约33％）掺人次热风形成温风送粉。

改烧烟煤后# 1、# 2锅炉长期存在多台给粉机下粉不均的现象，对炉内燃烧造成了不利的影响，主要表现在带负荷能力差且负荷波动大，严重时负荷波动达到IOMW，汽温、汽压控制困难，已严重影响到锅炉的安全性和经济性。

1、给粉机下粉过程

煤粉仓内的煤粉受到重力及给粉机刮板作用后，从煤粉仓落下，经过上孔板侧的下粉孔落人上叶轮槽内，然后由上叶轮经过下孔板另侧的下粉孔，拨落人下叶轮的槽道内，最后由下叶轮板送至对侧进人下粉管，经风粉混合器后与次风混合，形成风粉混合物，进人炉膛燃烧。

2、给粉机下粉不均的原因分析

2．1煤粉品质对下粉的影响

煤粉温度和煤粉细度是衡量煤粉流动性的重要指标。改烧烟煤后，为保证制粉系统的安全，需要降低磨煤机的出口温度并提高煤粉细度。本厂规程规定正常运行时磨煤机的出口温度由燃用无烟煤时的110 ℃改为< 90℃，煤粉细度由燃用无烟煤时R90 < 9％改为R90 < 23％，而在实际运行中磨煤机的出口温度仅在70℃左右。磨煤机出口温度的降低，导致进人煤粉仓的煤粉水分含量增大，而煤粉进人煤粉仓后，温度会进步降低。煤粉温度的降低和煤粉细度的提高会使煤粉的流动性变差，在经过叶轮给粉机时会造成下粉不畅。

设备管理不善，雨水沿煤粉仓的防爆门处漏人煤粉仓《煤粉仓不严密或制粉系统停运后，没有及时关闭吸潮阀使煤粉仓内吸人冷风，都会导致煤粉仓内的煤粉受潮粘结甚至结块，旦有结块煤粉或湿煤粉堵在叶轮给粉机的下粉口也会造成下粉不均甚至无粉下的现象。

2．2叶轮给粉机对下粉的影响

叶轮给粉机刮板磨损过大，叶片断裂等也会造成下粉量时多时少导致下粉不均。煤粉仓内进人木屑等杂物将给粉机叶轮堵住或卡住也会影响叶轮给粉机的正常工作，导致下粉不均或无粉下。

各台给粉机下粉特性的差异也会造成给粉机的下粉量不均。当投负荷自动时，各台给粉机的转速是动态变化的，当增加负荷时，给粉机的转速会自动增加，给粉机的转速高时，煤粉下落的难度增大，同时可能会有部分煤粉被带回至给粉机内部积存，当给粉机内的积粉达到某临界状态时，积存煤粉会垮塌，下粉量会突然增大。

2．3次风压对下粉的影响

正常运行时煤粉仓内成负压状态，而给粉机下方连接的下粉短管是与次风管相通的，次风管成正压状态，即给粉机内部压力等同于次风管的压力。当次风管内的风压大到定程度时就会出现托粉现象，此时给粉机下粉极不稳定。托粉风压又与煤粉仓的粉位有关系，当粉位较低时，托粉风压也相对较低，粉较高时，托粉风压也相应提高。

由于烟煤的挥发分高，容易在燃烧器喷嘴处提前着火，为防止烧坏燃烧器，则会有多个给机出现托现象，导致无粉下，影响锅炉带负荷。所以为了满足负荷要求，需要节流部分有托粉现象给粉机的次风门，节流次风门后又会造成风速偏低，有时会出现燃烧器提前着火现象，严重时会烧坏燃烧器。因此在运行中需要频繁调节部分次风门，增加了劳动量而且也不利于燃烧器的安全。

2．4风粉混合器对下粉的影响

风粉混合器的作用是将叶轮给粉机落下的煤粉与次风均匀混合，形成浓度较稳定的风粉混合物。在长期运行过程中，风粉混合器会受到风粉混合物的冲刷摩擦，尤其是其内部的托板发生磨损时，对煤粉的分配散落作用会变弱，造成风粉混合物的浓度偏差很大，导致下粉不均。此外，风粉混合器在使用过程中遭到冲刷变形后，会使下粉管内的静压增大，出现托粉现象，从而导致叶轮给粉机下粉不畅。

2．5燃烧器结焦对下粉的影响

由于烟煤的挥发分高，容易提前着火，为保证燃烧器的安全，本厂运行规程规定：正常运行中燃烧器温度400 ℃，否则应降低该给粉机转速或停止该给粉机进行吹扫。在实际运行中，由于燃用煤种偏离设计煤种较大或单台制粉运行时炉膛火焰偏斜，会出现结焦现象，尤其是燃烧器的喷燃口结焦时，使喷口截面变小，阻力增大，燃烧器前次风管内的静压增大，导致下粉不均，严重时次风管可能堵塞。

3 .采取的措施

3 . 1加强制粉系统的运行调整，在规程允许的范围内且保证制粉系统安全的前提下尽可能提高磨煤机出口温度，提高煤粉的干燥程度，减少煤粉仓内煤粉局部结块粘结现象的发生。

3 . 2全面检查制粉系统各部的严密性，消除漏风，包括所有防爆门、煤粉仓人孔盖板、木块分离器、锁气器、给煤槽检查孔、煤紛取样孔等设备进行检查，发现漏风点及时封堵。制粉系统停运后及时关闭与相对应煤粉仓的吸潮阀，防止冷风进人煤粉仓。

3．3严格执行木块分离器及木屑筛的清理，正确操作，防止杂物进人粉仓。正常运行时各煤粉仓应维持正常的粉位，并定期对煤粉仓进行降粉，防止煤粉仓内局部流动性较差的煤粉受潮结块。加强设备管理，杜绝雨水、冲洗用水等进人粉仓。

3．4在保证设备安全前提下，根据各次风管的风粉混合物温度调整给粉机的转速偏差值，尽量使各次风管风粉混合物的温度趋于致，必要时可对次风门进行节流。

3巧利用大、小修机会对所有的次风管的风速进行调平，确保并列运行的次风管风速基本保持致。

3．6运行人员要经常检查燃烧器喷燃口的结焦情况，发现有结焦时要及时打焦。

3．7利用大、小修机会对风粉混合器进行抽检，损坏严重的进行更换。

4、结束语

配备中间储仓式制粉系统的锅炉，给粉机下粉不均是个普遍存在的难题，原因也多种多样，通过严格执行操作规程，加强生产管理，并辅以必要的设备改造，可以基本解决由于下粉不均所带来的系列问题，使机组运行的安全性和经济性大为提高。

参考文献

[1]白继亮,辛胜伟,韩平,张鹏,王虎.循环流化床锅炉燃用褐煤发电技术发展及展望[J].电力科技与环保,2020,36(06):6-9.

[2]陈科峰,毛睿,李源,杜学森.锅炉水冷壁高温硫腐蚀的优化调整[J].河南电力,2020(S2):47-51.