火电厂W型火焰锅炉燃烧调整分析

丁金球

阳城国际发电有限责任公司 山西省晋城市 048000

摘要：随着各个领域的不断进步，火力发电厂得到了快速发展。然而，火电厂锅炉燃烧排放物的增加带来了一系列的环境问题，如温室效应的加剧，给人类健康带来了极大的危害。目前，中国大部分地区的环境正在恶化。如果不能采用有效的优化技术来控制火电厂锅炉燃烧排放，将给我国的环境治理带来严重困难，阻碍社会经济的可持续发展。目前国内 w 型火焰锅炉在运行中普遍存在锅炉结焦严重、飞灰渣含碳量高、氮氧化物排放值高、受热面超温、壁温偏差大等问题。

关键词：火电厂；W型火焰燃烧；调整分析

锅炉燃烧是火电厂发电过程中的重要环节。锅炉燃烧性能直接影响火电厂的发电效率。优化锅炉燃烧有助于提高锅炉燃烧效率，减少能源浪费，减少环境污染。为此，火电厂应明确锅炉燃烧优化的意义，根据生产实践积极探索锅炉燃烧优化技术，提高锅炉燃烧性能和质量，有效地提高自身的综合效益。W 型火焰燃烧技术是我国广泛采用的低挥发分煤燃烧技术。W 型火焰锅炉的燃烧技术虽然满足了低挥发分煤的燃烧要求，满足了相应的设计条件和最小稳燃负荷要求，但在长期运行实践中，特别是在燃烧低热值煤时，也暴露出了该型锅炉燃烧中存在的问题。

1W型火焰锅炉普遍存在的燃烧问题

1.1锅炉受热面结焦现象突出

结焦原因: 当烟气温度高于灰熔融温度时，烟气中的熔融灰会附着在受热面上形成结焦。在 w 型火焰锅炉中，由于锅炉使用无烟煤和其他耐火燃料，为了使火焰稳定燃烧和燃尽，在锅炉设计时将火焰保护带安装在下部炉膛的竖直部分，使主燃区处于相对绝热燃烧状态，使炉温很高，通常比灰熔化温度高1350 ° c。在电厂的生产实践中，供煤煤质普遍较差，导致煤中灰分普遍较高，灰分含量较高，使得灰分在加热过程中接触更加频繁，极大地提高了低熔点灰分结合的可能性。在这种情况下，结焦的机会大大增加，造成普遍结焦在炉膛受热面上。结焦不仅影响锅炉效率，而且可能导致受热面过温管爆炸，大面积滴焦还可能造成疏渣器损坏，使锅炉熄火，严重威胁锅炉的安全运行。

1.2飞灰、炉渣含碳量较高

W 型火焰锅炉主要采用挥发分低于10% 的无烟煤作燃料，燃尽性能差是一种常见现象。首先，典型的 w 火焰锅炉制粉系统和燃烧器大多采用浓淡分离燃烧技术。采用旋流器或弯管将空气和煤粉流分成浓淡两股，使其进入不同浓淡的两个燃烧器喷嘴进行燃烧。虽然浓淡分离方便着火和燃烧的稳定性，但由于空气和粉末的扰动和混合不足，导致浓缩物所在的局部地区供氧不足，增加了不完全燃烧损失，提高了飞灰和炉渣的含碳量。其次，w 型火焰燃烧的优点是火炬行程长，可以有效地改善燃烧反应时间，提高燃烧效率。但是，由于一次风率低，一次风和二次风对下风炉燃烧的干扰效果很差，导致上风火焰上升过程中煤粉湍动和空气流动较弱，燃烧反应较弱也会导致飞灰含碳量显著增加，特别是在高负荷低氧燃烧时。

1.3NOx排放值高

锅炉运行中氮氧化物排放量与锅炉容量、结构、燃烧设备、煤种、锅炉温度水平和氧含量、运行方式等因素有关。生成氮氧化物的主要途径是热氮氧化物。对于低挥发分煤，低氧燃烧对 nox 生成的影响不是很明显。

1.4受热面超温

1. 低负荷燃烧劣质煤时，易使受热面过热。在生产经营过程中，劣质煤大多是燃烧的。由于煤质差、着火困难，延迟了燃烧，延长了火焰冲程，火焰中心上升，易使上受热面过热; 2)直流锅炉负荷低，压力低，给水流量低，受热面通流不能满足冷却要求，导致上水壁、渣凝管和过热器温度过高; 3)粉碎机运行方式过热，易使受热面不合理。由于磨煤机运行方式不对称，导致喷嘴分布不协调，局部火焰过于集中，不能释放过多热量，导致受热面过热; 4)气流分布不合理，导致受热面过热; 5)前后壁面风速配置不平衡，使火焰偏转或过于靠近水壁，导致水壁温度过高; 6)防火带设计不合理，使温度过高，在相应工况下受热面流动不能达到冷却效果，导致过热等。

2火电厂锅炉燃烧调整与优化的重要性

能源是人类社会发展和生存不可或缺的资源。它在经济发展和人民生活中发挥着重要作用。随着石化能源的逐渐枯竭，任何能源浪费都将进一步加剧能源市场的紧张局势。因此，研究开发节能减排和节能技术是当代社会经济发展的重要基础。火电厂锅炉燃烧调整与优化的重要性主要体现在以下三个方面: (1)确保火电厂锅炉的最佳燃烧负荷。调整和优化火力发电厂锅炉燃烧，合理配置锅炉燃料，根据火力发电厂锅炉燃烧特点配置科学的参数和风量，以有效地优化火力发电厂锅炉燃烧控制方式，加快锅炉燃料燃烧速度，形成更稳定的热量，确保火力发电厂锅炉的最佳燃烧负荷(2)保证火力发电厂的安全运行。通过对火力发电厂锅炉燃烧的优化调整，使锅炉设备电压稳定，锅炉燃烧温度达到标准参数，保证锅炉蒸发量能满足运行基本需要，实现稳定供电。另外，通过优化锅炉设备，使锅炉燃烧过程中火焰均匀分布，并充填锅炉炉膛，可以有效地减少锅炉结渣现象，从而保证火力发电厂的安全运行(3)实现锅炉的高效稳定运行。通过对火电厂锅炉燃烧的优化调整，使锅炉机组的功能得到充分协调和优化，从而保证锅炉的高效稳定运行。

3 火电厂锅炉燃烧调整优化技术

3.1通过试验调整优化

火力发电厂锅炉运行必须保证高可靠性和稳定性，保持设备性能之间的良好协调，以满足发电和供电的要求。这样，在调整锅炉燃烧时，可以通过科学的试验提取相关的技术参数，确定最合理的风粉比系数。在此基础上，可以调整原锅炉燃烧设备参数，完成计算机控制曲线的科学设计，为曲线控制提供指导，维护锅炉燃烧运行的稳定性。

3.2基于燃烧理论调整

火电厂锅炉燃烧的系统特性决定了在调优过程中需要根据机组的实际形式进行技术选择和确定，在现有的基础上根据理论研究成果和实际生产条件进行改造和优化，使理论转化为实际生产。在理论指导下完成了建模和求解，并对锅炉燃烧过程进行了仿真。在此基础上，结合建模和分析结果，确定了锅炉的最佳燃烧方式和路径。

3.3锅炉燃烧设备改造

对于一些长期使用的燃烧设备，不仅功能不能完全满足现代生产的需要，而且长期运行后还会积累各种问题。在降低操作效率的同时，也存在潜在的安全隐患。因此，有必要对其进行改造和优化，以提高其功能性，促进锅炉燃烧的综合优化。在现代新技术的支持下，确定不同技术的应用范围，保持高预见性，合理控制成本，避免后期运行中的各种故障，使锅炉燃烧系统处于更可靠、更稳定的状态。

3.4基于检测技术调整

在实际生产中，要做好锅炉运行状态的动态检测工作，通过试验检测随时掌握锅炉运行状态，通过对获得的数据进行分析判断，及时发现锅炉运行中存在的安全隐患和安全问题，并及时采取措施予以解决，以避免运行事故的发生。采用锅炉炉膛常用火焰检测技术、煤分析技术、空气煤测量技术和锅炉燃烧配方实时检测技术，完成燃烧系统的分析，提取相关影响参数，发现问题后进行调整，以保证各项参数的科学性和可行性，完成锅炉燃烧优化。其中，为了保证试验结果的可靠性，有必要建立一个功能组织结构，以保证锅炉燃烧试验的调整。

4控制措施

4.1针对 w 型火焰锅炉受热面结焦和超温的情况，在锅炉运行过程中经常进行观察和调整，防止焦炭流失，定期更换磨煤机，达到扰焦和防止大焦形成的目的，适用于定期大规模变负荷运行，控制10mw-20mw 负荷提升率扰焦，用脱焦剂除焦;对部分消防带的布置形式进行计算和改进，将其改为“现场”式消防带，使水冷壁不易形成大焦炭，适当降低炉温，有利于改善受热面过热;在超温区域切断部分喷嘴，降低超温区域的热负荷; 在换挡期间坚持测量炉膛各区域的温度，观察燃烧情况，及时合理分配空气，改善炉内燃烧; 在低负荷时，尽量不要同时将粉碎机燃烧器置于炉膛中央，同时停止粉碎机左右两侧的燃烧器，注意高氧燃烧，合理配风等。

4.2针对 w 型火焰锅炉飞灰、炉渣含碳量高、 nox 排放值高的问题，建议采用浓缩燃烧器。该燃烧器的一、二次风速度远高于目前 w 型火焰锅炉浓度稀释分离燃烧器，有效地提高了一、二次风的混合强度，使二次风进入炉膛靠近一次风，适当补充燃烧所需的空气，使燃烧器具有更好的燃尽性能。另外，浓缩燃烧器浓缩气流中的煤粉挥发分在燃烧前释放出来。在还原性气氛中，燃烧产生的挥发性物质和氮氧化物被还原为 n2。这种燃烧器也叫低 nox 燃烧器。相关试验表明，这种浓缩燃烧器的应用不需要在水冷壁上设置大量的火焰保护带，可以有效降低炉膛温度，改善炉膛结焦状况，大大降低氮氧化物、飞灰和炉渣的含碳量。

5 火电厂锅炉燃烧调整技术要点

5.1锅炉运行状态分析

以延安某电厂1号锅炉为例，运行过程中存在垂直水冷壁右侧墙与左侧墙中间区域部分管壁超温问题，为控制管壁温度，采取了提高水煤比、降低分离器出口过热度等措施，目前给水流量已经远超过设计值，导致锅炉主蒸汽温度不达标。尤其是在电网AGC调整速率较快的情况下，锅炉负荷反复变化，加减燃料过快，壁温超温问题加重。

5.2运行问题分析

通过对火力发电厂同类型锅炉燃烧状况的调查，发现基本上存在水冷壁超温问题，在稳定条件下，特别是 agc 调节过程中，水冷壁超温程度变化很大。计算了锅炉的总吸热量，分析了各段受热面与设计值之间的偏差。结果表明，水冷壁的吸热量小于设计值，而过热器的吸热量大于设计值。通过综合分析，判断锅炉燃烧过程中炉膛吸热率和吸热量不增加，导致管壁超温的主要原因是吸热量偏差。

1号锅炉为前后壁反旋流燃烧器，炉膛中心区热负荷高，决定了两侧壁中间区域吸热量大。炉体采用下螺旋管环和上立管环。当火焰中心向上移动时，上立管环不能消除吸热偏差，不可避免地导致吸热不均匀和管壁温度过高。这样，在调整锅炉燃烧时，可以分析炉膛燃烧器截面下的热负荷偏差和炉膛火焰中心高度。另外，由于一次风管内煤粉浓度分布不均匀和风粉结构不均匀，旋风对置锅炉的热负荷偏差大于四角切向锅炉。因此，调整锅炉的一次风粉浓度和一次、二次风分布，减少风粉偏差也是必要的。

5.3锅炉调整技术要点

用于锅炉燃烧的煤质决定了一次风量。在不改变煤质条件的情况下，锅炉燃烧一次风量是影响煤粉流量着火速度和着火稳定性的关键因素。一次风量越大，煤粉流向着火点所需的热量越多。然而，点火热量越大，点火速度越慢，从燃烧器出口点火位置越长，进一步缩短了炉膛内的总火焰行程，不能为燃料在炉膛内充分燃烧提供足够的时间，最终导致煤粉燃烧不足，不仅降低了锅炉的燃烧效率，而且造成资源的浪费，增加了实际生产成本。因此，一次风量可以重新设计，以满足锅炉燃烧调整的要求。为煤粉燃烧提供氧气，确保煤粉满足全点火、燃烧和输送的要求。降低一次风量，最大限度地增加二次风量，可以进一步提高炉内燃烧率，使锅炉工作状态保持在相对稳定、高效的状态。

结束语

综上所述，w 火焰锅炉在生产运行中存在的主要问题是炉温控制过高、普通炉结焦、 nox 排放值高、飞灰渣含碳量高。本文针对上述问题进行了分析，提出了改进建议，并推荐了一种能有效解决 w 型火焰锅炉各种燃烧问题的 w 型火焰锅炉。W 型火焰锅炉的燃烧稳定性和结焦程度取决于煤质。它不仅决定着锅炉的燃烧稳定性，而且间接地决定着锅炉的经济性。在运行过程中，还要根据设备运行方式、远程参数变化和局部火焰表现，全面分析异常原因，探讨调整燃烧的方法，不断总结经验，提高运行水平。

参考文献：

[1]许瑞杰.火电厂锅炉低氮燃烧改造与运行优化调整分析[J].化工管理,2020(24):147-148.

[2]姜鸿起.关于火电厂锅炉燃烧调整的思考[J].科技创新与应用,2018(14):117-118.