关于沁北电厂#5炉两侧风量、氧量偏差的分析

张坤栋 何文武

沁北电厂 运行部 河南省 济源市 459012

摘要：随火电机组单机容量的不断增大，电厂锅炉烟风系统的尺寸也越来越大，烟道内风量、氧量、粉尘、Nox分布的不均匀度都在提升。锅炉自高过之后的受热面以对流换热为主，严重的偏斜会造成局部超温、磨损加剧、汽温偏差、环保排放超标等一系列严重影响。本文针对沁北电厂#5炉出现偏斜的原因进行分析，并尝试找到解决的办法。

关键字：风量；氧量；偏差；燃尽风

1. 机组概况

沁北电厂三期工程锅炉型号DG3110/26.15-Ⅱ2，为复合变压运行的超超临界本生直流锅炉，一次再热、单炉膛、尾部双烟道结构，采用烟气挡板调节再热汽温，固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、平衡通风、露天布置、前后墙对冲燃烧，燃用贫煤。在炉膛前后墙各分三层布置低NOx旋流式DBC-OPCC型煤粉燃烧器，每层布置8只，全炉共设有48只燃烧器。在最上层燃烧器的上部布置了燃尽风喷口。为使每个燃烧器的空气分配均匀，在锅炉前后墙燃烧器区域对称布置有2个大风箱。大风箱被分隔成单层风室，每层燃烧器一个风室，每层大风箱的风量可单独调节。^[1]在燃尽风层，风箱被分为A、B两侧，中间有隔墙进行隔离，燃烧器层风箱则是左右互通的。

2. 锅炉A、B侧偏差分析

2.1送风机出力差异

在查找偏差原因时，首先发现#5炉A、B侧送风量偏差较大，在大约500mw~800MW负荷之间，A侧送风量较B侧高约100t/h风量，在800MW~1000MW之间，A侧较B侧高约180t/h风量。因此怀疑两台送风机出力有差异，遂进行A、B送风机的出力偏置试验。维持总风量不变，将B送风机出力增加， 当两侧送风机动叶开度偏差10%、电流偏差约20A时，烟风系统偏差并未有任何改善。逐渐将两侧送风机动叶开度恢复至一致，维持其他参数不变，将A、B送风机出口联络挡板开启，观察发现短时间内A、B侧空预器入口氧量偏差变小，A、B侧送风量偏差略有增加。经750MW至1000MW各负荷段观察后发现两侧偏差总体无变化，联络开启后的氧量偏差变小可能为系统扰动造成。因此A、B送风机出力偏差造成#5炉两侧偏差的可能性基本排除。

2.2二次风道系统差异

在进一步对#5炉烟风系统进行分析时发现，B侧前墙、后墙燃尽风箱压力较高，仅仅略低于B侧热二次风压力，对比A侧燃尽风箱压力和其他各燃烧器层二次风箱压力，该压力异常偏高。各处风箱压力进行了#5炉900MW工况A侧燃尽风挡板的活动试验，观察A、B侧风量、氧量、NOx、屏过汽温、高过汽温在B侧燃尽风100%开度情况下，随A侧燃尽风开大，A、B侧风量、氧量偏差增大，同时A侧NOx生成量降低、A侧屏过汽温下降明显。调阅历史曲线发现A侧燃尽风开度在50%以下时，A、B侧偏差明显较小，开度大于50%以后，偏差明显变大，符合本次试验结果。

在A侧风门活动的基础上，又进行了短时B侧燃尽风挡板活动试验，保持A侧燃尽风挡板25%开度，将B侧挡板由100%关至50%、20%，再开至40%、60%、80%、100%。试验结果如下：

表2：B侧燃尽风挡板各开度下参数变化：

B侧燃尽风开度(%)	A侧风量 (t/h)	B侧风量 (t/h)	A侧氧量 (%)	B侧氧量 (%)	A侧NOx (mg/ Nm3)	B侧NOx (mg/ Nm3)	A侧屏过 (℃)	B侧屏过 (℃)	A侧高过 (℃)	B侧高过 (℃)
100	1290	1286	2.31	0.92	719	658	524.7	549.3	601	589.8
50	1282	1282	1.79	0.64	681	614	527.5	548.2	603	589.9
20	1308	1274	2.0	0.55	726	651	523.9	547.2	601	590.6
40	1304	1282	2.01	0.37	713	612	522.6	548.4	600	588.9
60	1299	1294	2.0	0.42	718	628	525.6	546.6	601	588.6
80	1298	1300	2.0	0.58	718	657	529.5	545.6	601	589.5
100	1297	1302	2.07	0.79	721	667	530.7	544.5	598	592.3

从上表中可看出，在B侧挡板关至20%后，B侧前/后墙燃尽风箱压力下降至0.59kPa/0.5kPa，A、B侧氧量、风量出现小幅偏差，NOx略有上涨，屏过汽温并未变化；在重新开大至100%后，B侧前/后墙燃尽风箱压力恢复至1.13kPa/1.08kPa，B侧风量略有上涨，B侧屏过汽温略有下降。

3. 偏差原因判断

通过这两次燃尽风挡板的试验可看出，B侧燃尽风箱压力较高，在活动挡板后对炉膛两侧的风量、氧量、NOx、汽温影响均较A侧小的多，再结合#5炉B侧屏过超温、NOx生成量大、A侧燃尽风挡板开大后加剧两侧风量、氧量偏差等现象，可初步判断B侧燃尽风箱内存在堵塞现象，造成炉内B侧燃尽风不足，在短时活动挡板后，B侧屏过汽温出现下降，挡板活动或许对清堵有改善作用。

4. 解决办法

燃尽风喷口结焦、风箱内积灰过多湮没喷口，均会造成燃尽风箱堵塞，而且两者之间存在相互促进的恶性循环。经就地实际检查，B侧前后墙各燃尽风喷口开度均较A侧小的多，开度过小极易造成积灰堵塞和喷口结焦，因此尝试开大各喷口开度以观察A、B侧风量、氧量的变化情况：经过开大B侧燃尽风喷口，#5锅炉A、B侧氧量、风量偏差明显变小，同时观察燃烧情况、受热面壁温均无恶化情况，表7、表8为调节前、后各参数对比。以下各工况A侧燃尽风调门开度分别为500MW：50%、500MW：60%、700MW：70%、980MW：80%，B侧燃尽风调门全开，并未刻意压低A侧燃尽风调门开度以平衡A、B侧送风量。工作数据看，B侧送风量、氧量上涨明显，A、B侧偏差明显缩小，同时NOx生成量也有一定程度的下降，符合前文中对偏差原因的分析。

5. 小结

因我厂#5炉存在低再壁温频繁超限问题，再热汽温无法维持额定，为防止超温爆管，不得不降再热汽温运行。在2019年西安热工院对我厂#5炉进行燃烧优化试验过程中，通过不断调整尝试，将B侧燃尽风各喷口调整至表5所示开度，低再壁温得以降低。但长时间运行之后，B侧燃尽风箱内积灰严重，以至于湮没喷口，造成炉内B侧燃尽风供给严重不足，因此出现了锅炉A、B侧送风量、氧量的大幅偏差。此次经过就地开大B侧燃尽风喷口开度后，堵塞现象得到缓解，同时烟风系统的A、B侧偏差也得到缓解，B侧屏过超温、A侧汽温不足、NOx生成量大等一系列问题都在一定程度上得到解决。从表7和表8的对比也可看出，在保证低再壁温不超限的情况下，再热汽温与调整前并未出现明显下降，因此，此次调整可认为是有效的。

参考文献

1. 华能沁北电厂三期2X1000MW超超临界机组锅炉锅炉本体系统说明书，东方锅炉厂