600 MW机组锅炉运行氧量偏差大原因分析及解决措施

李彦龙,潘 晶，王文生,黄友超,刘 彬

(1.华电电力科学研究院，辽宁 沈阳 110180；2.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006；3.华电白音华金山发电有限公司，内蒙古 锡林郭勒 026200)

1 设备概况

某电厂2×600 MW机组锅炉为北京巴布科克-威尔科克斯有限公司制造的亚临界参数、一次中间再热、平衡通风、前后墙对冲燃烧、尾部双烟道结构、自然循环煤粉锅炉。燃烧系统采用中速磨煤机冷一次风机正压直吹式制粉系统，每台炉配7台MPS225HP-II型磨煤机。锅炉配备B&W公司研制的DRB-XCL型双调风旋流燃烧器，前、后墙对冲布置在各自的分隔仓大风箱中，前墙布置4层，后墙布置3层，每层各布置6台，共42台燃烧器，其中21台燃烧器的二次风顺时针方向旋转，另21台燃烧器逆时针方向旋转。DRB-XCL型燃烧器上配有双层强化着火的调风机构，从大风箱来的二次风分两股进入内层和外层调风器，内、外层二次风具有相同的旋转方向。内二次风轴向叶片的最大开度为60°，最小开度为20°，外调风叶片的最大开度为80°，最小开度为40°，燃烧器调风盘控制单个燃烧器进风量大小。旋流燃烧器如图1所示，同层燃烧器旋流方向(以A层为例)如图2所示，锅炉主要参数如表1所示。

图1 旋流燃烧器结构示意图

图2 同层燃烧器旋流方向示意图(以A层为例)

表1 锅炉主要设计参数

2 氧量偏差分析

该锅炉在实际运行过程中，发现随着负荷逐渐升高，尾部烟道两侧氧量偏差逐渐增大，A侧偏高，B侧偏低，且运行氧量偏低的一侧CO含量偏高，影响机组安全经济运行。各负荷下尾部烟道两侧氧量、CO含量沿截面分布曲线如图3、图4所示。

图3 各负荷下尾部烟道两侧运行氧量分布测试结果

图4 各负荷下尾部烟道两侧CO含量分布测试结果

由图3、图4可知，机组锅炉在75%负荷以上时，运行氧量由A侧至B侧逐渐降低，两侧平均偏差在1.5%。锅炉投运燃烧器均匀配风方式，各燃烧器调风盘刻度均在120 mm，内、外二次风叶片角度分别为35°、45°。造成前后墙对冲锅炉尾部烟道两侧运行氧量偏差大的主要原因如下[1]。

a. 由于中速磨煤机出口6根粉管可调缩孔元件磨损，造成不同粉管流动阻力偏差增大或某一侧燃烧器的粉管发生堵塞导致同层燃烧器出力不一致，在两侧炉膛配风均匀的情况下，燃烧器出力大的一侧风煤比小，氧量偏低。

b. 燃煤煤质变差，导致制粉系统分离器堵塞，造成磨煤机出口6根粉管出粉不均匀。

c. 锅炉两侧配风偏差大，燃烧器两侧二次风调节挡板及调风盘开度显示一致，可能导致同层燃烧器二次风量不均衡，在两侧燃料量相同的情况下，二次风大的一侧燃烧充分，燃烧不充分的一侧氧量就会偏高。

d. 水平烟道、尾部烟道积灰，结渣程度、烟气挡板开度不同以及受热面自身结构、安装偏差都会使炉膛左右两侧烟气流动时遇到阻力产生偏差，从而使尾部烟道左右两侧负压出现偏差，使烟道两侧漏风量发生变化，造成炉膛两侧氧量出现偏差。

e. 尾部烟道在正常工况下处于负压状态，两侧尾部烟道由于自身严密性和负压不同，会产生不同程度的漏风，漏风量大的一侧氧量将会偏高。

3 解决措施

3.1 一次风速测试及调平

中速磨煤机出口设计6根送粉管道，各粉管阻力偏差易造成各粉管一次风速偏差较大，进而影响两侧运行氧量不平衡。由表2可知，7台磨煤机粉管调整前一次风速最大偏差范围为-62.9%～21.4%。

通过对单台磨煤机可调锁孔的调整，各台磨粉管一次风速偏差控制在±5%，从而消除了因一次风速偏差造成锅炉两侧燃烧偏差问题[2-3]。

表2 磨煤机一次风速调整前、后偏差情况%

3.2 磨煤机粉管粉量分配测试

在风速调平后，通过对各磨煤机粉管煤粉等速取样，发现A磨煤粉分配偏差在-38.4%～43.8%，B磨煤粉分配偏差在-54.7%～59.9%，C磨煤粉分配偏差在-36.5%～32%，D磨煤粉分配偏差在-34.6%～69.9%，E磨煤粉分配偏差在-32.2%～43.6%，F磨煤粉分配偏差在-27%～37.2%，G磨煤粉分配偏差在-34.9%～40.7%。各磨煤粉分配均有不同程度的偏差，且没有一定的规律性，煤粉分配偏差易造成同层燃烧器过氧燃烧或欠氧燃烧，产生还原性气氛，导致水冷壁高温腐蚀，局部发生结焦[4-5]。

磨煤机粉管煤粉分配偏差较大，主要受磨煤机分离器分配特性及粉管阻力影响。在各粉管一次风速调平的前提下，基本消除了粉管阻力偏差影响，造成各粉管煤粉量偏差的主要原因是磨煤机出口分离器磨损、堵塞、变形等，电厂应加强对磨煤机出口分离器的日常检修和维护工作。

3.3 燃烧器配风调整

在各层粉管一次风速调平的基础上，根据锅炉运行氧量偏差特点，结合现场配风实际情况，对燃烧器调风盘开度进行调整，保持A侧燃烧器调风盘开度不变，开大B侧各层燃烧器调风盘，从而使低氧量侧二次风量增加，以改善该侧氧量偏低问题。燃烧器调风盘开度调整前、后参数如表3所示，调整后锅炉各负荷下尾部烟道两侧氧量、CO含量沿截面分布曲线如图5、图6所示。

通过对低氧量侧各层燃烧器调风盘的调整，锅炉两侧运行氧量及CO含量均相对均匀，无明显偏差，锅炉氧量偏差得到有效调节，确保了机组安全经济运行。

表3 各层燃烧器调风盘开度调整前、后参数 mm

图5 调整后各负荷下尾部烟道两侧运行氧量分布测试结果

图6 调整后各负荷下尾部烟道两侧CO含量分布测试结果

4 结束语

通过对制粉系统、燃烧器配风等调整，从锅炉目前运行情况看，取得较为明显的效果，锅炉在各负荷下两侧运行氧量基本无偏差。同时，为彻底解决运行氧量偏差问题，应在检修期间开展冷态动力场试验，确保各层燃烧器均匀配风，并对各磨煤机分离器挡板进行检修，提高煤粉分配的均匀性，从而确保机组安全稳定运行。