系列三
通过燃烧优化提高锅炉运行安全性
1 提高锅炉低负荷燃烧稳定性
（1）影响燃烧稳定性因素
„燃烧不稳，是一个复杂的过程，目前由于电煤供应比较紧张，电厂来煤不稳定，均影响锅炉燃烧稳定性，有时甚至造成锅炉灭火。
锅炉燃烧稳定是限制机组最低负荷的关键因素，低负荷时由于炉膛火焰温度下降，煤粉着火困难，火焰稳定性差，易熄火，如果处理不当，就会引发炉膛爆炸事故。由于燃烧稳定性差需要投大量助燃油，也影响锅炉经济性。
引起燃烧不稳或灭火具体情况
变负荷运行时，由于风粉配合不当，引起燃烧不稳或灭火„
由于低负荷运行时，容易产生下粉不均，风粉配合不协调，引起燃烧不稳灭火；
„煤质突变，打破风粉平衡的燃烧状态，引起燃烧不稳灭火；
由于锅炉燃烧设备损坏，如燃烧器烧损或磨损等，引起空气动力场破坏产生燃烧不稳。
„由于锅炉结焦，炉膛打焦坠落，冲击火焰而灭火。
（2）提高锅炉低负荷燃烧稳定性设备改进措施
通过多种稳燃措施来改进燃烧稳定性，采用新型的低负荷稳燃燃烧器，如钝体燃烧器、船型燃烧器稳燃技术、预燃室稳燃技术以及大速差射流稳燃技术、反吹系统燃烧技术、煤粉浓淡燃烧技术等，对于貧煤或无烟煤，增加卫燃带。
（3）通过燃烧调整方式提高锅炉燃烧稳定性措施
主要技术通过合理组织一、二次风速、降低一次风速，依据不同煤种采取不同配风方式，提高煤粉煤粉浓度及煤粉细度等，同时在低负荷或煤质变差时，提高各个燃烧器风粉均匀性与功率等。
示例
某电厂200MW机组，设计燃用混贫煤，实际燃烧掺烧无烟煤，从2005年至2006年该台炉曾出现过多次炉膛灭火和负压波动较大的情况。为了提高该炉燃烧稳定性，减少炉膛负压波动及灭火，对各个运行参数进行优化调整，主要调整了二次风配风方式与一次风的调平等，同时进行综合调整对比分析，提出设备的整改措施，通过燃烧优化调整，在同样负
荷下锅炉炉膛火焰平均温度提高了55℃ ～ 81℃，调整后炉膛负压波动较小，锅炉未发生灭火现象，燃烧不稳引起投助燃油大大减少。
2 通过燃烧调整减少锅炉炉膛结渣
（1）锅炉炉膛结渣危害
„炉膛结渣使得水冷壁的传热热阻增加，水冷壁吸热不足，严重时导致锅炉出力下降，降低负荷运行；
„炉内换热下降，炉膛出口烟温升高，导致主蒸汽和再热蒸汽温度升高，减温水量剧增，主蒸汽和再热蒸汽管壁温度超温;
„燃烧器结渣时，炉内空气动力场受到影响。甚至导致跨焦引起炉膛灭火，严重时大的焦块甚至会阻塞灰斗，被迫停炉打焦。
（2）影响锅炉结焦的因素
锅炉燃烧煤质、燃烧方式及炉膛出口温度的选择、炉膛结构、炉膛热负荷及燃烧器区域热负荷的选择，炉内空气动力场、其它运行工况的变化等。
（3）通过燃烧调整减少锅炉结焦措施
一次风速和风温合理控制;
控制合理的炉内过剩空气系数;
组织良好的炉内空气动力场;
合适的煤粉细度;
四角煤粉浓度应尽量均匀;
合理分配燃烧器的热负荷;
燃料风的利用（四角切圆燃烧器） ;
掺烧不同煤种。
设备状况：
某电厂600MW机组，锅炉四角切园燃烧方式，设计燃用神木石圪台烟煤，制粉系统配备了6台HP-943型碗式中速磨煤机，采用正压直吹系统。燃烧器的特点为：二次风射流向水冷壁方向偏转了220，在炉内形成了一次风在内二次风在外的“风包煤”不等切园方式，以防止炉膛水冷壁结焦。一次风喷嘴采用了ABB/CE开发的宽调节范围的固定分叉式煤粉喷嘴（ WR型）具有水平隔板，在喷嘴出口形成浓相和稀相两股气流，径向浓淡燃烧方式具有易于着火和稳定燃烧的优点。尽管设计考虑锅炉结焦因素，但由于设计煤种为易结渣煤种，使得炉膛温度升高了，炉膛水冷壁结焦严重。
通过全面分析燃烧调整采取如下措施：
①调整辅助风和燃料风的比例关系，适当增加燃料风的比例，
②控制炉内空气量，将炉膛出口氧量进行了重新标定，并在额定负荷下由3.3%提高到3.8%左右。
③对一次风量进行了重新标定，保证一次风速在25m/s范围内，对一次风偏差进行重新调平，保证一次风速偏差控制在± 5%范围内。
④限制单台磨出力不超过48t/h,规定600MW负荷为5台磨运行， 500MW为4台磨运行， 350MW为3台磨运行。
⑤针对主要来煤为神木煤和大同煤，有部分神华配煤、准格尔煤、兖州煤等。进行分仓上煤，此项措施对防止结焦作用较大。
⑥加强锅炉吹灰，对损坏的吹灰器进行了及时检修，保证水冷壁和过热器、再热器表面基本干净。
上述措施有效防止锅炉结渣，提高锅炉运行安全性。
示例2
设备状况：
某电厂锅炉是WGZ1053/17.5-2型300MW亚临界参数自然循环汽包锅炉，设计燃用贫煤；采用五台HP863型中速磨正压直吹式制粉系统，水平浓淡直流燃烧器，四角切圆燃烧，固态排渣，机组投产后不久，锅炉水冷壁，尤其是卫燃带上出现了较为严重的结渣现象，特别是在燃用较高发热量的煤种时渣块有熔融现象出现。炉膛内的渣块落下时不仅会引起炉膛负压的波动，严重时导致炉膛灭火，而且大块的渣还会砸坏冷灰斗，影响捞渣机正常的运行。
调整具体措施：
燃烧调整试验就围绕着如何降低燃烧温度，降低火焰中心温度，改变火焰中心的位置，使其偏离卫燃带，从而减少卫燃带上的结渣而展开。为了达到这个目标，进行了以下一些调整工作：
（1）将所有磨煤机出口分离器挡板全关，
（2）提高锅炉运行氧量，由原先的4%左右提高到5%，以降低燃烧温度。
（3）调整燃烧器摆角，下两层一次风（ A、 B磨）及其上下二次风全部下倾10° ，上两层一次风（ E、 D磨）及其上下二次风全部上仰15° ，中间的一次风（ C磨）及其上下二次风不动，仍保持水平。
（4）二次风配风方式采用所谓的“正宝塔”方式；而燃烧器负荷分配采用“倒宝塔”方式 ，降低燃烧温度 。
（5）降低一次风速。喷口一次风速由30m/s降低到设计值附近26m/s。
调整效果：
通过调整锅炉的燃烧温度有了较大幅度的降低，火焰中心平均可视温度降低了125℃，炉膛内可视最高温度降低了90℃，燃烧器区域平均可视温度降低了105℃，炉膛整体平均可视温度降低了37℃，锅炉排烟温度降低了10℃左右。锅炉燃烧温度的大幅度降低必将对缓解结渣产生积极的影响。从燃烧调整前后结渣图片也可以看出这一结论。卫燃带上结渣情况得到明显减轻。
3 通过燃烧调整减轻水冷壁的高温腐蚀
（1）水冷壁高温腐蚀形成原因
„水冷壁高温腐蚀的区域通常发生在燃烧器中心线位置标高附近，结渣不结渣的锅炉均有可能发生，统计表明燃用貧煤锅炉较易发生，一般均发生在向火侧。„
凡是腐蚀严重的锅炉水冷壁，在相应腐蚀区域的烟气成分中发现还原性气氛（一氧化碳含量高）和含量较高的H2S气体。并有未经过燃烧的煤粒子飞向炉管表面时造成。未经过完全燃烧的煤粒子释放挥发分和氯化物，对金属产生硫化作用加速腐蚀。
„ 燃料中如果含有氯化物也使得管损耗的一个重要原因。煤中含氯量增加，其对低合金钢的腐蚀率也随之增加，如果含氯量达到0.6%，将造成高的腐蚀率。
（2）水冷壁高温腐蚀采取技术措施
应从入炉煤变化进行查证，分析入炉煤含硫量的变化，加强配煤；
同时对发生水冷壁区域的燃烧器进行全面检查和检修；
对易腐蚀减薄部位的水冷壁进行热喷涂工艺；
也可采用侧边风技术。改善水冷壁表面气氛 。
（3）锅炉燃烧调整方面改善措施
除进行煤种和设备改进外，从锅炉燃烧调整改善壁面气氛：
（1）保持不致太小的炉膛过剩空气系数，避免水冷壁附近出现局部还原性气氛。
（2）尽可能使煤粉颗粒的激烈燃烧在喷嘴出口附近或炉膛中心进行。
（3）通过锅炉燃烧调整合理分配燃烧器负荷，以控制燃烧器区域的热流密度和单只燃烧器功率，降低炉膛内局部火焰最高温度。
（4）在磨煤机出力能够满足锅炉负荷要求的条件下，可适当降低煤粉细度，有利于煤粉充分燃烧，减轻火焰冲墙和壁面附近的燃烧强度；
（5）合理调整一次风风速，对于直流燃烧器，适当增加一次风风速有利于防止气流偏转；但对于旋流燃烧器若一次风速过大，会导致燃烧推迟，并在中间激烈燃烧，导致气流在两侧墙处产生较大的回流，使煤粉火焰刷墙，形成了高温腐蚀的良好条件。
示例1
设备状况： 某电厂锅炉为哈尔滨锅炉厂制造，锅炉主要存在问题是:水冷壁腐蚀较为严重，直接影响机组安全稳定和经济运行，为了减轻和缓解水冷壁的腐蚀，对锅炉进行燃烧调整，主要通过空气动力场试验。过剩空气系数调整、配粉方式调整，投磨方式调整、一、二次风配比调整、煤粉细度调整等。
调整效果：通过燃烧优化调整， CO有所下降，特别是前墙、后墙、左墙一氧化碳有明显下降。优化调整结果对比见表6，通过调整缓解了水冷壁高温腐蚀。
示例2
设备状况：
某厂锅炉为B&W-1025/18.44-M的自然循环锅炉，设计煤种贫煤，墙式燃烧方式。投产后锅炉燃用的实际煤种和设计煤种的特性差异较大，特别是煤的含硫量，设计煤种不足1%，实际煤种则高达2.8%，燃烧器区域两侧墙的中部水冷壁管壁大多数管壁因高温腐蚀而减薄，水冷壁壁厚由原来的6.5mm减薄到3.0-4.5mm，并由此导致水冷壁爆管，严重地影响了该炉的安全运行。
调整目的：
（ a）通过壁面气氛测量确认管壁减薄的原因；
（ b）通过燃烧调整及对应工况壁面气氛测量分析运行因素的影响；确定有利于改善壁面气氛的最佳运行工况；
（ c）通过燃烧调整及对应工况壁面气氛测量，结合燃烧器结构及布置研究、贴壁风的布置，提出缓解和解决该炉高温腐蚀问题的技术方案。
具体进行如下调整改善壁面气氛：
（1）外二次风旋流风门全关不合理，是造成壁面还原性气氛的重要运行因素之一，通过外二次风旋流风门调整，可有效改善壁面气氛，外旋流风门开度控制在50%。还原性气氛面积缩小。
（2）煤粉粗是引起壁面气氛恶化的重要因素之一，调整试验结果证明，煤粉细度粗，还原性气氛恶劣范围扩大。
（3）氧量不足，壁面气氛明显恶化，由于引风机出力原因，影响锅炉送风。导致过剩空气系数偏小；
（4）采用均等配风方式可改善水冷壁壁面气氛。
通过上述燃烧调整有效抑制壁面还原性气氛的产生，改善了锅炉壁面气氛，缓解水冷壁高温腐蚀。经过测试及调整试验，得到了该炉各个可调参数对锅炉壁面气氛影响情况，提高了机组的安全运行能力
4 通过燃烧调整减轻受热面超温爆管
（1）受热面超温爆管及产生原因
电厂运行过程中，水冷壁、过热器、再热器和省煤器“ 四管” 爆漏事故在全厂事故及非计划停运中占有很大的比重，是影响机组安全稳定运行的主要原因之一，引起原因既有设计方面的原因，又有制造、安装、运行及检修等方面的原因。尤其过热器、再热器的超温爆管问题是我国电站锅炉存在的带有普遍性的问题。大容量锅炉尤为突出,并且随锅炉容量增大，超温爆管事故呈增多趋势，严重影响锅炉运行安全性。
（2）受热面超温对经济性影响
某电厂为了避免发生过热器、再热器超温爆管，不得不降温5～10℃运行，而主蒸汽温度和再热蒸汽温度每降低10℃，机组的供电煤耗增加约0.93～0.72g/(kW·h)
（3）防止过热器、再热器超温爆管采取的技术措施
①燃烧器反切
将三次风或部分一次风、二次风与主体射流反切，是削弱炉膛出口气流残余旋转，降低烟温偏差的有效手段。
②材料升级
将容易爆管的部位的受热面材料升级，用T91、TB304等更高档的耐热合金钢取代或部分取代原合金钢材料。
③汽温与璧温的监督
为了监测过热器和再热器的工作和可靠性，控制管壁温度，分析过热器和再热器出口汽温偏差的原因，往往需要在这些受热面的合适位置安装璧温测点。同时运行中必须监测左、右主蒸汽温度（再热器温）整体不超温，按照调整好的出口温度报警值进行监督。
④燃烧调整
通过燃烧调整分析锅炉变负荷、启停过程及其他运行工况下的璧温变化，记录对应关系，然后通过调节各层燃烧器之间的一、二次风速及风量分配，粉量分配、风箱差压、煤粉细度、过剩空气系数、燃烧器摆角等参数，有目的将炉内管子壁温降低到极限使用温度以下。并确定对璧温控制相应有效控制参数。
示例
设备状况：
某电厂采用西班牙FOSTER WHEELER能源公司设计制造的FWESA-1189.2/17.14 型锅炉。锅炉设计燃用混煤,采用直吹式制粉系统,每台锅炉配备有四台磨煤机MBF-23型中速磨煤机,燃烧器采用控制流量、低NOX双调风旋流煤粉燃烧器,锅炉存在着严重的对流受热面管壁超温的问题，在磨启动过程中这一问题尤为严重，为保证锅炉的安全运行，只能以降低蒸汽温度运行为代价，有时蒸汽温度甚至低到520℃ 以下。
具体采取调整措施：
通过对流受热面烟道烟气温度分布的测试，锅炉存在问题的原因分析、解决措施的讨论、氧量运运行曲线以及燃烧器套筒风点火位修正调整等项研
究，提出了解决问题的技术方案和具体调整措施，并成功地解决了该炉日常运行以及磨启动过程中的对流受热面管壁超温的问题。