中儲式煤粉鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗研究

段彥明,鄭立國,魏剛,劉斌杰

(1.國電鞍山熱電有限公司,遼寧鞍山 114011;2.河北省電力研究院,河北石家莊 050021)

中儲式煤粉鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗研究

An experimental study on combustion optimal adjustment of pulverized boiler with intermediate storage bonker

段彥明1,鄭立國2,魏剛2,劉斌杰2

(1.國電鞍山熱電有限公司,遼寧鞍山 114011;2.河北省電力研究院,河北石家莊 050021)

為提高電廠鍋爐燃煤煤質(zhì)變差后鍋爐運行的經(jīng)濟性,進行了燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗,通過比較飛灰可燃物含量、鍋爐熱效率、排煙溫度、制粉系統(tǒng)耗電率重新確定了制粉系統(tǒng)最佳出力下的經(jīng)濟煤粉細度,分析了制粉系統(tǒng)運行方式、二次風(fēng)配風(fēng)方式、過量空氣系數(shù)、燃煤配比對鍋爐運行經(jīng)濟性的影響,提出了鍋爐更經(jīng)濟的運行工況。

煤粉爐;燃燒;優(yōu)化調(diào)整;中儲式

鞍山電廠4號爐是B&WB-1025/18.3-M型亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、單汽包、自然循環(huán)、半露天、單爐膛、型布置、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣煤粉鍋爐。鍋爐采用鋼球磨中間儲倉式熱風(fēng)送粉系統(tǒng),前、后墻對沖燃燒方式,前后墻各3層共24個旋流燃燒器,每兩層燃燒器之間布置2個三次風(fēng)噴口,前后墻共8個三次風(fēng)口。配置有4臺MTZ3570鋼球磨煤機,4臺排粉風(fēng)機,2臺軸流式引風(fēng)機,2臺軸流式送風(fēng)機, 2臺離心式一次風(fēng)機。

近幾年,由于燃煤緊張,入爐煤質(zhì)變差。為了控制燃料成本,實行劣質(zhì)無煙煤和貧煤摻燒,并且無煙煤摻燒力度不斷加大,目前無煙煤摻燒比例已達到70%。煤質(zhì)變差后,沿用原有設(shè)計的技術(shù)參數(shù)指導(dǎo)鍋爐運行不再合適,機組運行的經(jīng)濟性和安全性變差,飛灰可燃物、排煙溫度偏高,鍋爐熱效率低。為了找出鍋爐較好的運行狀態(tài),為運行操作提供參考和指導(dǎo),特進行燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗。

1 試驗內(nèi)容和方法

1.1 試驗內(nèi)容

燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗主要包括以下內(nèi)容:

(1)通過調(diào)節(jié)磨煤機出口粗粉分離器擋板開度調(diào)整煤粉細度,比較煤粉細度的變化對制粉系統(tǒng)、鍋爐運行經(jīng)濟性的影響,確定制粉系統(tǒng)最佳出力下較經(jīng)濟的煤粉細度。

(2)考察制粉系統(tǒng)投運數(shù)量對機組運行經(jīng)濟性的影響。

(3)在機組額定負荷下進行變化二次風(fēng)配風(fēng)方式的鍋爐熱效率測試,確定最佳的二次風(fēng)配風(fēng)方式。

(4)在機組額定負荷下進行變化爐膛出口氧量的鍋爐熱效率測試,確定最佳爐膛出口氧量。

(5)考察變化無煙煤、貧煤配比對鍋爐熱效率的影響。

1.2 試驗方法

本次燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗需要進行多次鍋爐熱效率測試。鍋爐熱效率測試按照《電站鍋爐性能試驗規(guī)程》(GB 10184-1988)進行,采用反平衡法計算鍋爐熱效率,按送風(fēng)機入口風(fēng)溫、給水溫度和煤質(zhì)的設(shè)計條件對排煙溫度和鍋爐熱效率進行修正。

排煙溫度用鎧裝K型熱電偶在空氣預(yù)熱器出口測量;爐膛出口氧量、排煙煙氣成分用德國MRU公司生產(chǎn)的便攜式煙氣分析儀分別在空氣預(yù)熱器進、出口測量;飛灰取樣用青島嶗山電子儀器總廠有限公司生產(chǎn)的自動煙塵采集儀在空氣預(yù)熱器出口等速抽取;熱效率測試前4小時在給煤機處取原煤樣;大渣取樣在撈渣機出口處采取;煤粉取樣在磨煤機出口細粉分離器后的木屑分離器處采取。

2 試驗結(jié)果分析

2.1 制粉系統(tǒng)運行方式對鍋爐經(jīng)濟運行的影響

4號爐制粉系統(tǒng)多為2套運行,少部分時間為3套運行。3套制粉系統(tǒng)運行時三次風(fēng)量增大,在負荷、氧量不變的情況下,冷三次風(fēng)的進入相當于降低二次風(fēng)溫,導(dǎo)致燃料量、煙氣量增加。另外,該爐平時以下層燃燒器為主力,位置較高的三次風(fēng)加入會使火焰中心上移,導(dǎo)致排煙溫度上升。

保持鍋爐各運行參數(shù)不變,在2、3套制粉系統(tǒng)運行穩(wěn)定時分別對其排煙溫度進行測量。結(jié)果表明:鍋爐其他運行參數(shù)不變,3套制粉系統(tǒng)運行時比2套制粉系統(tǒng)運行時排煙溫度升高5℃。排煙溫度升高5℃,將使該鍋爐的熱效率降低0.3%。同時3套制粉系統(tǒng)運行較2套制粉系統(tǒng)運行耗電率高。所以,對于中儲式煤粉爐在能帶負荷的前提下應(yīng)盡量減少制粉系統(tǒng)的投運數(shù)量。

2.2 經(jīng)濟煤粉細度的確定

調(diào)整前在該鍋爐4套制粉系統(tǒng)最佳出力下進行煤粉細度測試,結(jié)果顯示:4套制粉系統(tǒng)煤粉細度R90都為10%,與設(shè)計值相同?，F(xiàn)在燃燒的混煤較設(shè)計煤種揮發(fā)分低、灰分大,不易燃燒,仍用設(shè)計煤粉細度勢必偏大,所以應(yīng)將煤粉細度調(diào)小,然而煤粉細度又不能過小,否則由于煤質(zhì)波動比較大,煤質(zhì)一旦變好很容易燒損燃燒器,最終將制粉系統(tǒng)最佳出力下的煤粉細度R90調(diào)為8%,對煤粉細度R90為8%和10%時機組運行的經(jīng)濟性進行比較:

(1)飛灰可燃物含量比較。由于煤質(zhì)的波動和鍋爐運行工況的變化,僅考察4號爐煤粉細度調(diào)整前、后可燃物含量的變化不夠準確。該電廠3號爐與4號爐同時建造,機組設(shè)備相同,運行狀況相似,燃用煤質(zhì)相同,日常運行負荷相近。煤粉細度調(diào)整前、后2臺機組運行方式?jīng)]變,每臺爐等時取飛灰樣3次,3號爐煤粉細度未做任何調(diào)整,可通過對比3、4號爐飛灰可燃物含量來確定4號爐飛灰可燃物含量的變化。制粉系統(tǒng)最佳出力下的煤粉細度R90調(diào)整到8%后,以3號爐為參照,通過計算可知,4號爐飛灰可燃物含量降低了1.532%。

(2)鍋爐熱效率比較。煤粉細度R90為8%和 10%時,在機組額定負荷下分別進行了鍋爐熱效率測試,兩次熱效率測試制粉系統(tǒng)投運情況、機組運行方式相同,經(jīng)過化驗的煤質(zhì)特性基本相同。結(jié)果表明煤粉細度R90為8%時鍋爐熱效率比煤粉細度調(diào)整前增加了0.37%,排煙溫度降低了1℃。

(3)3套制粉系統(tǒng)運行時間增加對鍋爐熱效率的影響。粗粉分離器擋板開度關(guān)小后,煤粉細度降低的同時制粉系統(tǒng)出力下降,導(dǎo)致3套制粉系統(tǒng)運行時間增加。查煤粉細度調(diào)整前后制粉系統(tǒng)運行時間記錄并統(tǒng)計,3套制粉系統(tǒng)運行時間較煤粉細度調(diào)整以前平均增加了約3小時。結(jié)合3.1容易計算出3套制粉系統(tǒng)運行時間增加3小時可使鍋爐熱效率平均將低0.0375%。綜上結(jié)果,煤粉細度R90調(diào)至8%后,4號爐鍋爐熱效率實際增加了0.37%-0.0375%=0.332 5%,發(fā)電煤耗降低了約1 g。

(4)制粉系統(tǒng)耗電率。粗粉分離器擋板開度關(guān)小后,制粉系統(tǒng)出力下降,系統(tǒng)耗電率增加。對比3、4號鍋爐煤粉細度調(diào)整后制粉系統(tǒng)耗電率可知,與調(diào)整前比,4號爐煤粉細度調(diào)整后制粉系統(tǒng)耗電率增加0.131%,發(fā)電煤耗增加約0.42 g。

2.3 配風(fēng)方式的影響

無煙煤和貧煤配比為6∶4時,機組額定負荷下,維持機組其它運行參數(shù)不變,在不同二次風(fēng)配風(fēng)方式下即調(diào)節(jié)燃燒器各層二次風(fēng)門在不同開度下進行了鍋爐熱效率測試。變二次風(fēng)配風(fēng)方式試驗共分3個工況進行,工況1為均勻配風(fēng),上、中、下三層二次風(fēng)風(fēng)門開度分別為100%、100%、100%;工況2為寶塔式配風(fēng),上、中、下三層二次風(fēng)風(fēng)門開度分別為60%、80%、100%;工況3為倒寶塔式配風(fēng),上、中、下三層二次風(fēng)風(fēng)門開度分別為100%、80%、60%。試驗結(jié)果見表1。

表1 不同配風(fēng)方式下鍋爐熱效率測試結(jié)果

二次風(fēng)配風(fēng)方式的的變化,會影響鍋爐各層燃燒器的燃燒強度,同時影響火焰中心和煤粉燃盡程度。對于該爐,燃燒當前劣質(zhì)混煤時,均勻配風(fēng)和倒寶塔配風(fēng)時爐內(nèi)燃燒比較充分,固體未完全燃燒熱損失較低,鍋爐熱效率較高。這兩種配風(fēng)方式與寶塔式配風(fēng)方式相比更符合分級送風(fēng)原理,有利于劣質(zhì)煤的燃盡。

2.4 過量空氣系數(shù)的影響

無煙煤和貧煤配比為1:1時,根據(jù)二次風(fēng)配風(fēng)方式試驗結(jié)果采用較佳的均勻配風(fēng)方式,機組額定負荷下,維持其他運行參數(shù)保持不變,通過改變送風(fēng)機風(fēng)量改變爐膛出口氧量,在不同氧量下進行了鍋爐熱效率測試。變氧量試驗共分3個工況進行,工況1為A側(cè)氧量2.38%,B側(cè)氧量3.23%;工況2為A側(cè)氧量3.12%,B側(cè)氧量3.86%;工況3為A側(cè)氧量3.69%,B側(cè)氧量4.16%。受送風(fēng)機出力限制,工況3時送風(fēng)機擋板已全展開,氧量不能再增加。試驗結(jié)果見表2。

表2 不同過量空氣系數(shù)下鍋爐熱效率測試結(jié)果

鍋爐燃燒過?？諝饬康拇笮≈苯佑绊戝仩t燃燒的經(jīng)濟性。過?？諝饬科?可以降低固體未燃盡熱損失,但會使鍋爐的排煙熱損失增大;過?？諝饬科?會降低鍋爐的排煙熱損失,但會使鍋爐的固體未燃盡熱損失增大。從表2可以看出工況3時鍋爐熱效率較高。

2.5 燃煤配比的影響

變配風(fēng)方式試驗的鍋爐熱效率測試時無煙煤與貧煤配比為6∶4,變氧量試驗的鍋爐熱效率測試時無煙煤與貧煤配比為1∶1,兩次試驗煤質(zhì)特性化驗結(jié)果對比見表3。

從表3中可以看出,由于煤源不同和燃煤煤質(zhì)波動較大,無煙煤比例減小到1∶1時煤質(zhì)特性反而更差,這也導(dǎo)致變氧量試驗時鍋爐熱效率低于變配風(fēng)方式試驗時鍋爐熱效率。所以配煤比例僅是一個參考,并不能決定實際煤質(zhì)的好壞,配煤時應(yīng)根據(jù)實際煤質(zhì)化驗結(jié)果進行。

表3 不同配比下燃煤煤質(zhì)分析

3 結(jié)語

(1)通過關(guān)小粗粉分離器擋板開度將煤粉細度R90由10%調(diào)整到8%后,爐內(nèi)燃燒更加充分,飛灰可燃物含量降低了1.532%,排煙溫度降低了1℃,鍋爐熱效率增加了0.37%。

(2)煤粉細度降低后,好的方面是飛灰可燃物降低,鍋爐熱效率增加,不利的方面是制粉系統(tǒng)運行時間增加,排煙溫度升高,排煙熱損失增加,同時制粉系統(tǒng)出力下降,制粉系統(tǒng)耗電率上升。

(3)均勻配風(fēng)和倒寶塔配風(fēng)時爐內(nèi)燃燒較充分,鍋爐熱效率較高。

(4)額定負荷下爐膛出口A側(cè)氧量為3.7%,B側(cè)氧量為3.5%時鍋爐熱效率較高。所以,接近額定負荷時爐膛出口平均運行氧量控制在3.6%左右比較合適,較低負荷時運行氧量要適當增加。

(5)煤質(zhì)好壞直接影響機組運行的安全性和經(jīng)濟性,由于煤源變化和同一煤源本身煤質(zhì)也有波動,改變無煙煤、貧煤摻混比例并不能決定實際煤質(zhì)情況,日常配煤時應(yīng)根據(jù)煤質(zhì)化驗結(jié)果進行。

[1]GB 10184-88,電站鍋爐性能試驗規(guī)程[S].

TK227

B

1674-8069(2010)03-046-03

2010-02-20;

2010-05-11

段彥明(1963-),男,山西省平順縣人,研究生,工程師,從事熱電廠項目前期工作、熱電廠項目建設(shè)、企業(yè)和居民供熱管理等工作。E-mail:syduanyanming@163.com

Abstract:In order to imp rove operation econom y of boiler w ith degraded quality coal,an exper im ental study on com bust ion opt im al adjustment of boiler operation was carried out.Econom ic coal fineness was determ ined when coalpulverizing system offers opt im al coalpowder rate.The effects of coalpulverizing system,secondary air distribut ion mode,excess air ratio and blending ratio of coalon bo ileroperation economywere analyzed.Better boiler operating condition was put forward.

Key words:pulverized bo iler;com bust ion;op t imal adjustment;intermediate storage bonker