400t/h煤粉炉炉膛出口烟温偏差大的原因探讨及解决对策
400t/h煤粉炉炉膛出口烟温偏差大的
原因探讨及解决对策
孟凡科
（华电国际十里泉发电厂）
摘要：华电国际十里泉发电厂5台400t/h锅炉因炉膛出口烟温甲乙两侧偏差较大，对受热面的长期安全运行构成威胁，本文着重就不同负荷下的运行工况进行分析，并提出了消除烟温差过大的对策。
关键词：烟温偏差；炉膛热负荷；风量；一二次风
1 设备概况
华电国际十里泉发电厂5台400t/h锅炉为上海锅炉厂生产的SG—400/13.73—M413型单汽包自然循环锅炉，采用膜式水冷壁、Ⅱ布置、固体排渣和平衡通风。原设计煤种为枣庄混煤，采用中间储仓式钢球磨煤机制粉系统，乏气送粉，四角切圆燃烧、一二次风相间布置、均等配风。一二次风同向旋转，假想切圆φ600mm。一次风喷嘴分4层，制粉乏气作为一次风把燃料送入炉膛。一次风速为27.5m/s、风率30%，二次风速为45 m/s、风率为70%。5台锅炉分别于1979年11月、1980年8月、1981年9月、1982年7月、1983年10月投入运行。由于煤质、负荷深度调峰等因素，在2003年9月份5台400t/h锅炉炉膛出口分别出现了烟温差大于50℃的现象。这对于受热面的长期安全运行构成了一定的威胁，为消除烟温偏差，必须在运行调整中把烟温差缩小到50℃以内。
2 烟温偏差较大的原因分析
锅炉烟温偏差是一个非常复杂的现象，涉及因素很多，但总体上可以分为两种因素：第一个因素为：燃用煤种特性变化；第二个因素为：锅炉运行工况的变化
燃用煤种如果灰粉达到30%以上，或熔点较低，很容易造成受热面积灰和结焦，从而造成两侧烟温偏差大，受热面积灰结焦是影响烟温偏差的一个重要因素。因煤炭市场的不确定因素比较多，我们只能在加强炉膛吹灰的基础上，把这一影响烟温偏差大的客观因素消除后，主要从运行调整角度上进行分析研究烟温差偏大的原因并制定相应的对策。
2.1 炉膛内烟气旋转动量偏差的分析
炉膛内烟气旋转动量主要受甲乙吸风机出力的影响，因为我厂四角喷燃燃烧烟气旋转的方向为逆向旋转（即左旋），二次风正切。甲乙侧的烟气旋转动量并不是相同的，一般情况下，如果吸风机的动量矩为M1、炉膛内烟气的旋转动量矩为M2，那么炉膛出口甲侧的烟气旋转动量就为：（M1+M2）、乙侧的烟气旋转动量就为：（M1—M2）。从而造成甲侧烟温高于乙侧。
400t/h锅炉假想燃烧切圆的位置严重影响了炉膛出口烟温差的大小，假想燃烧切圆如果处于炉膛中心位置，就不会产生过大的烟气温度偏差；实际燃烧中由于射流所卷吸的热量不同就会造成射流偏斜，实际燃烧切圆比理想的大，而且会呈现椭圆状态。其长轴方向偏向于#1、#3角连线，短轴方向偏向于#2、#4角连线，并且沿炉膛高度方向处于不断变化中。
因此要消除400t/h锅炉烟温差必须从降低一侧的烟气旋转动量矩，把燃烧切圆尽力的调整到炉膛中心，这就必须对一二次风速风量进行调节。
2.2 四角二次风速与风量的调整应有所不同
在实际运行中可以发现，#1、#2、#3、#4角的二次风量的调节开度基本一致，其实这个调节方式是错误的，因为在400t/h大修之后所做的二次风均匀性实验发现，各二次风门的开度与风量并不是成正比关系。火焰中心横向推力的大小与炉内气流的旋转强度，即炉膛四角射流的旋转动量矩有关，其中，二次风射流的动量矩是起主要作用的。而二次风的开度与二次风射流的动量矩成线型关系，因此对四个角的二次风开度要进行适当调整。甲侧的烟气旋转动量比较大，如果二次风调整与乙侧一样大，就会造成甲侧的火焰中心有所上移，因此会造成甲侧烟气温度因此也必须对二次风的改变调节方式。
2.3 高负荷下燃烧器区域缺氧
高负荷下，由于部分燃烧器区域附近缺氧，造成燃烧时间延长，同时造成火焰中心上移，至炉膛出口才能燃尽，同时因烟气的旋转动量的不同，就会造成甲乙侧的烟温有所偏差。
2.4 给粉机投停方式的不同
因为炉膛的旋转方向为左旋，且为双假想切圆，因此各角火嘴的倾斜程度不一样。既射流轴线与两边墙的夹角不等，一般情况下，射流左侧的压力大于右侧的压力，使射流向左偏斜。因此投入#1、#3火嘴对甲侧的烟温影响比较大，投入#2、#4角的火嘴对乙侧的烟温影响比较大；因此在投停火嘴时必须要有选择性。
3 解决甲乙侧烟温偏差过大的对策
通过以上分析可以对降低甲乙侧烟温偏差主要采取以下对策：
3.1 降低或提高部分火嘴的一、二次风速。
3.2 降低#2角的二次风量，将甲侧旋转动量减弱，使甲乙侧的旋转动量达到平衡，同时使火焰中心拉向乙侧。
4 对80MW、100MW、138MW负荷下的消除烟气温度偏差的热力试验
4.1 负荷80MW工况下，消除烟气温度偏差调整情况
负荷在80MW的运行工况下，一般投入12只火嘴运行，投入的顺序为：甲层4只、乙层4只、丙层4只。因为火焰比较集中，相应的二次风都投入运行。该运行工况下，调整#2角二次风开度就会起到消除炉膛出口烟气温度偏差的影响。
表一：#2炉负荷80MW时的烟气温度调整情况 时间：2006年3月9日
4.2 负荷100MW工况下，消除烟气温度偏差调整情况
在负荷高于100MW的运行工况下，基本上要投入14只火嘴以上，火焰充满炉膛的程度比较好，火焰中心的刚性与稳定性比较好。在保持满足燃烧所需的过剩空气系数的前提下，可以对一二次风进行比较大的调整，从而降低烟温差值。
表二：#3炉负荷100MW时烟气温度调整情况 时间：2006年3月20日
4.3 负荷138MW工况下，消除烟气温度偏差调整情况
负荷在138MW工况下，16只火嘴全部投入，炉膛火焰充满程度、火焰中心的刚性更趋于稳定；受各种因素的干扰更趋于减弱的趋势。在这种运行工况下的炉膛出口烟气温度偏差会更小，减弱甲侧烟气旋转动量，会更有利于消除炉膛出口的烟气温度偏差。
表三 #4炉负荷100MW时烟气温度调整况情 时间：2006年3月26日
5 降低400t/h炉甲乙侧烟温偏差过大的结论
通过调整华电国际十里泉发电厂5台400t/h锅炉#2角二次开度，炉膛出口甲乙侧烟气温度偏差过大的问题经过采取相应的对策得到了消除。经过在#1炉、#2炉、#3炉、#4炉、#5炉不同负荷下的试验调整，都将甲乙侧烟气温度偏差缩小到了10℃以内。进一步消除了热力偏差，为防止“四管”泄露消除了一大隐患，为安全生产奠定了坚实的基础。
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