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摘要：中电投平顶山姚孟第二发电有限公司600MW超临界锅炉的设计煤种为平顶山烟煤，额定负荷氧量设计值为2.4%。2013年7月#6机组在高负荷时，锅炉A、B两侧氧量偏差增大，飞灰含碳量偏高，严重影响了机组安全经济运行，针对这一课题，姚电公司开展燃烧优化试验，通过制粉系统一次风调平等优化调整，使锅炉的安全经济性得以提高。
关键词：600MW超临界锅炉；飞灰可燃物；燃烧调整；试验研究
中图分类号： TK223 文献标识码： A
1600MW超临界直流锅炉简介
中电投平顶山姚孟第二发电有限公司#6锅炉为东方锅炉厂引进日本技术制造的国产超临界滑压运行直流锅炉，锅炉型号DG1900/25.4-Ⅱ1型，单炉膛，一次中间再热，尾部双烟道结构。本锅炉为固态排渣，全钢构架，全悬吊露天布置，采用内置式启动分离系统。锅炉设计燃用平顶山混合烟煤，磨煤机采用上海重型机器厂生产的HP983型弹簧变加载磨煤机，煤粉燃烧器采用日立－巴布科克公司（BHK）的 HT-NR3型低NOx旋流燃烧器，前、后墙对冲燃烧，燃烧系统设计采用分级燃烧和浓淡燃烧等技术。前、后墙各分三层对称布置12只低NOX轴向旋流燃烧器（前墙上、中、下分别为E、B、A层，后墙上、中、下分别为C、D、F层）。锅炉主要设计参数见表1，煤质特性见表2。
表1主要设计规范
项目 主蒸汽 再热蒸汽 给水温度
℃
流量
ｔ/h 压力
MPa 温度
℃ 流量
ｔ/h 进口压力
MPa 进口温度
℃ 出口压力
MPa 出口温度
℃
BMCR 950 16.82 545 840 3.44 322 3.25 545 262
BRL 850 16.68 545 742 3.09 312 2.92 545 255
表2煤质分析表
煤种 Car/% Har/% Oar/% Nar/% St,ar/% Aar/% Mar/% Vdaf/% Oar（kJ/㎏）
设计煤种 52.04 4.04 4.95 1.01 0.29 29.87 7.80 34.91 20340
校核煤种 47.67 3.66 4.89 0.88 0.25 36.15 6.50 31.86 18540
2#6锅炉运行中存在的问题
2013年7月份以来，#6机组在高负荷时经常出现锅炉A、B两侧氧量偏差增大，飞灰含碳量偏高现象，如下图：正常运行中，炉膛A侧氧量3.05%，B侧氧量2.20%，两侧偏差0.85%
氧量调整和二次风配风调整试验前#6炉飞灰含碳量化验结果
灰渣可燃物分析报告
姚电公司发电运行部 FH-H-202
样品名称 #5炉飞灰 #5炉炉渣 #6炉飞灰 #6炉炉渣
可燃物含量 ＣＭad ％ 0.46 0.24 1.73 0.70
如图所示，#5炉飞灰含碳量为0.46%，小于设计值1.5%；#6炉飞灰含碳量为1.73%，超出设计范围。
3飞灰含碳量高对机组能耗的影响
锅炉飞灰含碳量大小是火力发电厂燃煤锅炉燃烧效率和运行经济性的主要指标之一，主要用于衡量电站锅炉和机组运行经济性。当飞灰含碳量高时，反映出锅炉风煤配比不合理，燃烧不完全，不但导致发电成本升高，而且对环境也造成严重的影响。现列表将600MW火电机组正常运行中各参数对能耗的影响进行比较：
序号 项目 单位 参数变化量 煤耗g/kwh 设计值 经济估算（73.5亿kwh/年）
1 平均负荷 MW ↑10 ↓0.8 480 节约标准煤5880吨，折合人民币412万元
2 发电厂用电率 % ↓1 ↓3.4 5.85 少用电7350万kwh，折合人民币2499万元
3 主汽温度 ℃ ↑1 ↓0.10 566 节约标准煤735吨，折合人民币51万元
4 再热汽温度 ℃ ↑1 ↓0.09 566 节约标准煤662吨，折合人民币46万元
5 排烟温度 ℃ ↓1 ↓0.17 124 节约标准煤1250吨，折合人民币87.5万元
6 省煤器出口氧量 % ↓1 ↓1 2.6--4.9 节約标准煤7350吨，折合人民币515万元
7 飞灰含碳量 % ↓1 ↓2.00 1.5 节约标准煤14700吨，折合人民币1029万元
8 炉渣含碳量 % ↓1 ↓0.35 3.5 节约标准煤2573吨，折合人民币180万元
9 空预器漏风率 % ↓1 ↓0.15 6 节约标准煤1103吨，折合人民币77万元
10 锅炉效率 % ↑1 3.4 93.49 节约标准煤24990吨，折合人民币1749万元
4锅炉燃烧调整试验目的及意义结果及分析
为了优化锅炉燃烧，提高燃料的利用率，降低发电煤耗，针对姚孟第二发电有限公司#6锅炉两侧氧量偏差大、飞灰含碳量高的现状，进行燃烧优化调整试验，通过试验调整，使锅炉的安全经济性得以提高。
4.1 制粉系统一次风调平试验
为查找A侧两只氧量偏差原因，机组在带高负荷时出现炉膛出口氧量A、B侧偏差增大，怀疑在带高负荷时，与是否投上层燃烧器有关，查找炉膛上层磨煤机E、C磨一次风各风管风速情况。对E、C磨一次风速进行了调平，试验结果，见下表。
表3E、C磨一次风速测量结果表
名称 调整前一次风速m/s 调整后一次风速m/s
E1 22.40 23.41
E2 23.95 23.65
E3 25.74 24.04
E4 20.95 23.75
C1 21.42 23.42
C2 23.34 23.34
C3 25.74 24.74
C4 19.04 23.84
从一次风试验调平前可以看出，E、C磨煤机出口各粉管一次风速偏差大，各粉管煤粉浓度偏差增高，停磨检查一次风速偏低粉管内有积粉自燃现象，随着机组负荷提高到额定值，锅炉氧量出现了偏差（A侧4%、B侧1.5%），对飞灰可燃物进行取样，其结果飞灰含碳量A侧1.25%、B侧4.5%，调整锅炉燃烧， 仍没有好转。经过仔细分析认为，引起两侧氧量偏差、飞灰含碳量偏差的主要原因为一次风速偏差大，不同的粉管煤粉浓度偏差所引起的。通过对一次风速的调平，使得各粉管中一次风速的偏差在带粉状态下，控制在±10%以内，提高煤粉的燃尽程度和避免对受热面的冲刷。
煤粉量在炉内的分布主要由各台磨煤机出口粉管内粉量分布规律决定，以往试验测试数据表明，同一台磨煤机出口不同的粉管煤粉浓度偏差可达到40%。可通过切换不同的磨煤机组合方式，观察不同的磨煤机组合方式下，锅炉A、B两侧燃烧偏差的基本状况，确认造成两侧偏差影响最大的磨煤机，高负荷时适当降低该磨出力运行。
4.2 锅炉氧量校对
要求热工人员对锅炉A、B侧氧量（4只氧化锆）用标准气体进行了重新标定，标定结果为A、B侧氧量指示准确，两侧氧量偏差真实存在。
4.3燃烧器旋流强度调整
针对#6锅炉氧量偏差增大，飞灰可燃物偏高的现象，对所有燃烧器外二次风的旋流角度进行了调整，调后旋流角度规律性强并有针对性，调整记录见表4。经过调后多天的观察，飞灰可燃物含量明显下降，这样使得锅炉运行的安全性大大地得到了提高。
表4各燃烧器外二次风调前/调后旋流强度
A F B D E C
1号管 60/55 60/55 50/60 60/60 68/55 70/55
2号管 30/40 40/40 40/40 30/40 45/40 45/40
3号管 45/40 43/40 38/40 40/40 40/40 41/40
4号管 65/55 60/55 70/60 60/60 60/55 65/55
4.4 运行氧量调整和二次风配比调整试验
由于该锅炉采用低NOx燃烧方式，燃尽风量过大，燃烧初期缺氧，造成烟气中CO含量较大，锅炉效率偏低；同时，由于还原性气氛的存在，容易造成锅炉飞灰可燃物含量偏高。
通过三个不同负荷的摸底试验，发现锅炉飞灰可燃物含量偏，机械未完全燃烧热损失增大。但在高负荷下，虽然运行氧量较高，烟气中仍然存在较大的一氧化碳，所以这两项试验的思路是先将二次风进行合理地配比，消除一氧化碳后，再降低运行氧量，提高锅炉热效率，同时也就降低了风机电耗，从而达到降低供电煤耗的目的，具体试验数据见下表5。
表5 运行氧量优化的试验结果
负荷 工况 试验内容 表盘氧量
% 实测氧量
% 一氧化碳
ppm 飞灰
% 排烟温
（℃） 锅炉效率
%
600MW T-01 习惯方式 4.57/3.68 4.7/4.0 233/247 4.795 145.9 90.275
T-02 变氧量 3.76/3.11 3.5/4.7 0/75 1.160 146.9 92.535
T-03 变氧量 4.04/3.24 4.5/3.8 0/0 1.940 146.9 92.137
480MW T-04 习惯方式 5.75/5.68 6.8/6.7 0/0 3.400 139.6 90.869
T-05 变氧量 4.40/3.23 4.8/3.4 0/0 1.130 142.8 92.791
T-06 变氧量 4.76/3.05 4.2/3.1 0/0 0.950 142.9 93.086
360MW T-7 习惯方式 6.37/6.22 7.4/6.9 0/0 3.280 134.1 90.816
T-8 变氧量 4.32/4.58 4.8/5.3 0/0 0.310 133.1 92.912
在进行变氧量试验时，通过调整二次风配风方式，使得运行氧量降了下来，排烟热损失大大下降，风机电耗下降了约200 KW。同时飞灰含碳量也恢复至正常范围，锅炉热效率提高了約（0.3-1.2）%，供电煤耗约下降1.2g/KWh.
氧量调整和二次风配比调整试验后飞灰含碳量化验结果
姚电公司发电运行部 FH-H-202
样品名称 #5炉飞灰 #5炉炉渣 #6炉飞灰 #6炉炉渣
分析项目 符号 单位 分析结果
可燃物含量 ＣＭad ％ 0.32 1.10 0.44 0.56
4.5 燃烧调整试验推荐表盘运行氧量
电负荷/MW 600 480 360
表盘运行氧量/% 3.0 3.8 4.6
各负荷下，二次风量的偏置原则上推荐为0，具体应视减温水量大小适当进行微量调整。
5结论
5.1 针对#6锅炉氧量偏差增大，飞灰可燃物偏高现象，对所有燃烧器外二次风的旋流角度进行了调整，飞灰可燃物偏高现象明显减少，同时运行氧量和过热器、再热器出口汽温也较前期工况易于调平，使得锅炉运行的安全性大大地得到了提高。
5.2 #6锅炉习惯运行方式氧量偏高，配风不合理，经过试验的优化，使得运行氧量有所下降，排烟热损失降低，锅炉热效率提高，同时风机电耗下降。
参考文献：
［1］姚电公司#6炉燃烧优化调整试验报告，2013年10月.
［2］杨震，庄恩如，曹子栋等，600MW超临界直流锅炉的燃烧调整试验，动力工程，2007.08.
作者简介：
1.邢长虹：1975年3月出生，女，河南省南阳市方城县人，大专学历，工程师/高级技师，从事火电厂锅炉运行18年，具有丰富的运行调整经验和较高的理论分析能力。
2.高立旻：女，大专学历，工程师，从事火电厂锅炉运行16年，具有丰富的运行调整经验和较高的理论分析能力。
3.张倩：女，从事火电厂锅炉运行20年，具有丰富的运行调整经验和较高的理论分析能力。
关键词：600MW超临界锅炉；飞灰可燃物；燃烧调整；试验研究
中图分类号： TK223 文献标识码： A
1600MW超临界直流锅炉简介
中电投平顶山姚孟第二发电有限公司#6锅炉为东方锅炉厂引进日本技术制造的国产超临界滑压运行直流锅炉，锅炉型号DG1900/25.4-Ⅱ1型，单炉膛，一次中间再热，尾部双烟道结构。本锅炉为固态排渣，全钢构架，全悬吊露天布置，采用内置式启动分离系统。锅炉设计燃用平顶山混合烟煤，磨煤机采用上海重型机器厂生产的HP983型弹簧变加载磨煤机，煤粉燃烧器采用日立－巴布科克公司（BHK）的 HT-NR3型低NOx旋流燃烧器，前、后墙对冲燃烧，燃烧系统设计采用分级燃烧和浓淡燃烧等技术。前、后墙各分三层对称布置12只低NOX轴向旋流燃烧器（前墙上、中、下分别为E、B、A层，后墙上、中、下分别为C、D、F层）。锅炉主要设计参数见表1，煤质特性见表2。
表1主要设计规范
项目 主蒸汽 再热蒸汽 给水温度
℃
流量
ｔ/h 压力
MPa 温度
℃ 流量
ｔ/h 进口压力
MPa 进口温度
℃ 出口压力
MPa 出口温度
℃
BMCR 950 16.82 545 840 3.44 322 3.25 545 262
BRL 850 16.68 545 742 3.09 312 2.92 545 255
表2煤质分析表
煤种 Car/% Har/% Oar/% Nar/% St,ar/% Aar/% Mar/% Vdaf/% Oar（kJ/㎏）
设计煤种 52.04 4.04 4.95 1.01 0.29 29.87 7.80 34.91 20340
校核煤种 47.67 3.66 4.89 0.88 0.25 36.15 6.50 31.86 18540
2#6锅炉运行中存在的问题
2013年7月份以来，#6机组在高负荷时经常出现锅炉A、B两侧氧量偏差增大，飞灰含碳量偏高现象，如下图：正常运行中，炉膛A侧氧量3.05%，B侧氧量2.20%，两侧偏差0.85%
氧量调整和二次风配风调整试验前#6炉飞灰含碳量化验结果
灰渣可燃物分析报告
姚电公司发电运行部 FH-H-202
样品名称 #5炉飞灰 #5炉炉渣 #6炉飞灰 #6炉炉渣
可燃物含量 ＣＭad ％ 0.46 0.24 1.73 0.70
如图所示，#5炉飞灰含碳量为0.46%，小于设计值1.5%；#6炉飞灰含碳量为1.73%，超出设计范围。
3飞灰含碳量高对机组能耗的影响
锅炉飞灰含碳量大小是火力发电厂燃煤锅炉燃烧效率和运行经济性的主要指标之一，主要用于衡量电站锅炉和机组运行经济性。当飞灰含碳量高时，反映出锅炉风煤配比不合理，燃烧不完全，不但导致发电成本升高，而且对环境也造成严重的影响。现列表将600MW火电机组正常运行中各参数对能耗的影响进行比较：
序号 项目 单位 参数变化量 煤耗g/kwh 设计值 经济估算（73.5亿kwh/年）
1 平均负荷 MW ↑10 ↓0.8 480 节约标准煤5880吨，折合人民币412万元
2 发电厂用电率 % ↓1 ↓3.4 5.85 少用电7350万kwh，折合人民币2499万元
3 主汽温度 ℃ ↑1 ↓0.10 566 节约标准煤735吨，折合人民币51万元
4 再热汽温度 ℃ ↑1 ↓0.09 566 节约标准煤662吨，折合人民币46万元
5 排烟温度 ℃ ↓1 ↓0.17 124 节约标准煤1250吨，折合人民币87.5万元
6 省煤器出口氧量 % ↓1 ↓1 2.6--4.9 节約标准煤7350吨，折合人民币515万元
7 飞灰含碳量 % ↓1 ↓2.00 1.5 节约标准煤14700吨，折合人民币1029万元
8 炉渣含碳量 % ↓1 ↓0.35 3.5 节约标准煤2573吨，折合人民币180万元
9 空预器漏风率 % ↓1 ↓0.15 6 节约标准煤1103吨，折合人民币77万元
10 锅炉效率 % ↑1 3.4 93.49 节约标准煤24990吨，折合人民币1749万元
4锅炉燃烧调整试验目的及意义结果及分析
为了优化锅炉燃烧，提高燃料的利用率，降低发电煤耗，针对姚孟第二发电有限公司#6锅炉两侧氧量偏差大、飞灰含碳量高的现状，进行燃烧优化调整试验，通过试验调整，使锅炉的安全经济性得以提高。
4.1 制粉系统一次风调平试验
为查找A侧两只氧量偏差原因，机组在带高负荷时出现炉膛出口氧量A、B侧偏差增大，怀疑在带高负荷时，与是否投上层燃烧器有关，查找炉膛上层磨煤机E、C磨一次风各风管风速情况。对E、C磨一次风速进行了调平，试验结果，见下表。
表3E、C磨一次风速测量结果表
名称 调整前一次风速m/s 调整后一次风速m/s
E1 22.40 23.41
E2 23.95 23.65
E3 25.74 24.04
E4 20.95 23.75
C1 21.42 23.42
C2 23.34 23.34
C3 25.74 24.74
C4 19.04 23.84
从一次风试验调平前可以看出，E、C磨煤机出口各粉管一次风速偏差大，各粉管煤粉浓度偏差增高，停磨检查一次风速偏低粉管内有积粉自燃现象，随着机组负荷提高到额定值，锅炉氧量出现了偏差（A侧4%、B侧1.5%），对飞灰可燃物进行取样，其结果飞灰含碳量A侧1.25%、B侧4.5%，调整锅炉燃烧， 仍没有好转。经过仔细分析认为，引起两侧氧量偏差、飞灰含碳量偏差的主要原因为一次风速偏差大，不同的粉管煤粉浓度偏差所引起的。通过对一次风速的调平，使得各粉管中一次风速的偏差在带粉状态下，控制在±10%以内，提高煤粉的燃尽程度和避免对受热面的冲刷。
煤粉量在炉内的分布主要由各台磨煤机出口粉管内粉量分布规律决定，以往试验测试数据表明，同一台磨煤机出口不同的粉管煤粉浓度偏差可达到40%。可通过切换不同的磨煤机组合方式，观察不同的磨煤机组合方式下，锅炉A、B两侧燃烧偏差的基本状况，确认造成两侧偏差影响最大的磨煤机，高负荷时适当降低该磨出力运行。
4.2 锅炉氧量校对
要求热工人员对锅炉A、B侧氧量（4只氧化锆）用标准气体进行了重新标定，标定结果为A、B侧氧量指示准确，两侧氧量偏差真实存在。
4.3燃烧器旋流强度调整
针对#6锅炉氧量偏差增大，飞灰可燃物偏高的现象，对所有燃烧器外二次风的旋流角度进行了调整，调后旋流角度规律性强并有针对性，调整记录见表4。经过调后多天的观察，飞灰可燃物含量明显下降，这样使得锅炉运行的安全性大大地得到了提高。
表4各燃烧器外二次风调前/调后旋流强度
A F B D E C
1号管 60/55 60/55 50/60 60/60 68/55 70/55
2号管 30/40 40/40 40/40 30/40 45/40 45/40
3号管 45/40 43/40 38/40 40/40 40/40 41/40
4号管 65/55 60/55 70/60 60/60 60/55 65/55
4.4 运行氧量调整和二次风配比调整试验
由于该锅炉采用低NOx燃烧方式，燃尽风量过大，燃烧初期缺氧，造成烟气中CO含量较大，锅炉效率偏低；同时，由于还原性气氛的存在，容易造成锅炉飞灰可燃物含量偏高。
通过三个不同负荷的摸底试验，发现锅炉飞灰可燃物含量偏，机械未完全燃烧热损失增大。但在高负荷下，虽然运行氧量较高，烟气中仍然存在较大的一氧化碳，所以这两项试验的思路是先将二次风进行合理地配比，消除一氧化碳后，再降低运行氧量，提高锅炉热效率，同时也就降低了风机电耗，从而达到降低供电煤耗的目的，具体试验数据见下表5。
表5 运行氧量优化的试验结果
负荷 工况 试验内容 表盘氧量
% 实测氧量
% 一氧化碳
ppm 飞灰
% 排烟温
（℃） 锅炉效率
%
600MW T-01 习惯方式 4.57/3.68 4.7/4.0 233/247 4.795 145.9 90.275
T-02 变氧量 3.76/3.11 3.5/4.7 0/75 1.160 146.9 92.535
T-03 变氧量 4.04/3.24 4.5/3.8 0/0 1.940 146.9 92.137
480MW T-04 习惯方式 5.75/5.68 6.8/6.7 0/0 3.400 139.6 90.869
T-05 变氧量 4.40/3.23 4.8/3.4 0/0 1.130 142.8 92.791
T-06 变氧量 4.76/3.05 4.2/3.1 0/0 0.950 142.9 93.086
360MW T-7 习惯方式 6.37/6.22 7.4/6.9 0/0 3.280 134.1 90.816
T-8 变氧量 4.32/4.58 4.8/5.3 0/0 0.310 133.1 92.912
在进行变氧量试验时，通过调整二次风配风方式，使得运行氧量降了下来，排烟热损失大大下降，风机电耗下降了约200 KW。同时飞灰含碳量也恢复至正常范围，锅炉热效率提高了約（0.3-1.2）%，供电煤耗约下降1.2g/KWh.
氧量调整和二次风配比调整试验后飞灰含碳量化验结果
姚电公司发电运行部 FH-H-202
样品名称 #5炉飞灰 #5炉炉渣 #6炉飞灰 #6炉炉渣
分析项目 符号 单位 分析结果
可燃物含量 ＣＭad ％ 0.32 1.10 0.44 0.56
4.5 燃烧调整试验推荐表盘运行氧量
电负荷/MW 600 480 360
表盘运行氧量/% 3.0 3.8 4.6
各负荷下，二次风量的偏置原则上推荐为0，具体应视减温水量大小适当进行微量调整。
5结论
5.1 针对#6锅炉氧量偏差增大，飞灰可燃物偏高现象，对所有燃烧器外二次风的旋流角度进行了调整，飞灰可燃物偏高现象明显减少，同时运行氧量和过热器、再热器出口汽温也较前期工况易于调平，使得锅炉运行的安全性大大地得到了提高。
5.2 #6锅炉习惯运行方式氧量偏高，配风不合理，经过试验的优化，使得运行氧量有所下降，排烟热损失降低，锅炉热效率提高，同时风机电耗下降。
参考文献：
［1］姚电公司#6炉燃烧优化调整试验报告，2013年10月.
［2］杨震，庄恩如，曹子栋等，600MW超临界直流锅炉的燃烧调整试验，动力工程，2007.08.
作者简介：
1.邢长虹：1975年3月出生，女，河南省南阳市方城县人，大专学历，工程师/高级技师，从事火电厂锅炉运行18年，具有丰富的运行调整经验和较高的理论分析能力。
2.高立旻：女，大专学历，工程师，从事火电厂锅炉运行16年，具有丰富的运行调整经验和较高的理论分析能力。
3.张倩：女，从事火电厂锅炉运行20年，具有丰富的运行调整经验和较高的理论分析能力。