降低超臨界鍋爐運(yùn)行廠用電量的實(shí)踐

顏磷，王達(dá)峰

（1.蕭山發(fā)電廠，杭州311251；2.浙江省電力試驗(yàn)研究院，杭州310014）

降低超臨界鍋爐運(yùn)行廠用電量的實(shí)踐

顏磷1，王達(dá)峰2

（1.蕭山發(fā)電廠，杭州311251；2.浙江省電力試驗(yàn)研究院，杭州310014）

通過制粉系統(tǒng)的一系列調(diào)整試驗(yàn)，主要是磨煤機(jī)一次風(fēng)量、一次風(fēng)壓、風(fēng)粉混合物溫度調(diào)整等試驗(yàn)，解決了某600 MW超臨界鍋爐磨煤機(jī)一次風(fēng)量測量不準(zhǔn)、冷風(fēng)門調(diào)節(jié)余量不足及底渣帶煤等問題，并減少了鍋爐運(yùn)行的廠用電量，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

鍋爐；一次風(fēng)；制粉系統(tǒng)；風(fēng)量

某600 MW超臨界機(jī)組投產(chǎn)后，機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性較差。為了詳細(xì)了解鍋爐的熱經(jīng)濟(jì)性及運(yùn)行規(guī)律，尋求最佳運(yùn)行方式，降低運(yùn)行廠用電量，提高該爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，進(jìn)行了制粉系統(tǒng)調(diào)整試驗(yàn)，主要包括磨煤機(jī)一次風(fēng)量、一次風(fēng)壓、煤粉細(xì)度、風(fēng)粉混合物溫度等參數(shù)的調(diào)整。

1 設(shè)備概況

該鍋爐為600 MW超臨界變壓直流爐、螺旋爐膛、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、露天布置。鍋爐設(shè)計(jì)煤種為淮南煙煤，干燥無灰基揮發(fā)分設(shè)計(jì)值為42.5%，實(shí)際值為30%左右，校核煤種為煙混煤。

鍋爐燃燒系統(tǒng)配有24只日立-巴布科克公司HT-NR3型低NOX煤粉旋流燃燒器，采用前后墻對沖燃燒方式。制粉系統(tǒng)為中速輥式磨煤機(jī)配冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式系統(tǒng)，每臺鍋爐配有6臺ZGM113G型中速磨煤機(jī)，每臺磨煤機(jī)對應(yīng)1層4只燃燒器。正常運(yùn)行時投運(yùn)5臺磨煤機(jī)可滿足鍋爐最大出力工況，1臺作為備用。在燃燒器上方前后墻上各布置4只燃燼風(fēng)噴口，2只側(cè)燃燼風(fēng)噴口。F層燃燒器加裝了等離子點(diǎn)火裝置。

燃用設(shè)計(jì)煤種時,鍋爐熱耗率驗(yàn)收工況（THA）燃煤量為228.4 t/h。送風(fēng)機(jī)及一次風(fēng)機(jī)選用動葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)選用靜葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)。

2 試驗(yàn)內(nèi)容

2.1 磨煤機(jī)煤粉管風(fēng)速偏差檢查

600 MW工況下對各磨煤機(jī)煤粉管的一次風(fēng)速及進(jìn)磨一次風(fēng)量進(jìn)行了熱態(tài)測量與復(fù)核，煤粉管一次風(fēng)速分布見圖1?？傮w來說，磨煤機(jī)各煤粉管中的一次風(fēng)速還是比較均衡的。但由于運(yùn)行環(huán)境惡劣，煤粉管測速裝置易堵，在測試期間也發(fā)現(xiàn)部份測量元件常有堵塞的現(xiàn)象，運(yùn)行中只能作為參考。

圖1 磨煤機(jī)各煤粉管風(fēng)速分布情況

2.2 磨煤機(jī)進(jìn)口一次風(fēng)量檢查

磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量是磨煤機(jī)的一項(xiàng)重要參數(shù)，參與磨煤機(jī)的自動控制與保護(hù)。檢查發(fā)現(xiàn)，集散控制系統(tǒng)（DCS）中顯示的一次風(fēng)量數(shù)值與實(shí)測值有顯著偏差，DCS顯示值偏大10%以上。

檢查DCS邏輯發(fā)現(xiàn)，主要是風(fēng)量的溫度修正有問題，B，D，E，F(xiàn)磨煤機(jī)一次風(fēng)量溫度修正只到120℃，A，C磨煤機(jī)修正到170℃，而實(shí)際運(yùn)行中，磨煤機(jī)進(jìn)口溫度均超過120℃，在200℃左右。由于風(fēng)量測量元件一般測的是介質(zhì)的動壓ΔP，DCS系統(tǒng)根據(jù)動壓及溫度和壓力修正，計(jì)算出流量。根據(jù)伯努利方程可知：

式中：ΔP為介質(zhì)的動壓；ρ為介質(zhì)的密度；υ為介質(zhì)的流速。

根據(jù)式（1），可推導(dǎo)出介質(zhì)的流速：

對于質(zhì)量流量有：

式中：A為通流面積；Q為質(zhì)量流量。

將式（2）代入式（3），則：

氣體的密度受壓力和溫度的影響比較大，根據(jù)氣體方程，可得出氣體密度的計(jì)算公式：

式中：ρ，ρ0分別為當(dāng)前狀態(tài)及標(biāo)況下的密度；P，P0分別為當(dāng)前狀態(tài)及標(biāo)況下氣體的壓力；T，T0分別為當(dāng)前狀態(tài)及標(biāo)況下空氣的熱力學(xué)溫度。

將標(biāo)況值T0=273 K，P0=1.013×105Pa及式（5）代入式（4），即可得一次風(fēng)量的計(jì)算式為：

式中：A為測點(diǎn)處一次風(fēng)通道面積；Pg為測點(diǎn)處一次風(fēng)表壓；t為測點(diǎn)處一次風(fēng)溫度。

在工程實(shí)際中，由于測點(diǎn)處一次風(fēng)通道面積是固定的，ρ0也是不變的，一次風(fēng)壓的影響比較小，可忽略，再考慮到動壓測量元件的標(biāo)定系數(shù)，把式（6）簡化為：

式中：K為考慮了多項(xiàng)常數(shù)的系數(shù)，一般由風(fēng)量標(biāo)定試驗(yàn)確定；f（t）為溫度的修正系數(shù)，見圖2，DCS控制中一般以插值法計(jì)算得到。

圖2 一次風(fēng)量溫度修正曲線

這樣，只要測得了動壓及該處的溫度，就可計(jì)算出該處的風(fēng)量。按照上述方法在DCS中把一次風(fēng)量溫度修正范圍擴(kuò)大到260℃，得到了準(zhǔn)確的一次風(fēng)量。

2.3 一次風(fēng)量及一次風(fēng)壓調(diào)整試驗(yàn)

調(diào)整前運(yùn)行時一次風(fēng)量較大，每臺磨煤機(jī)偏置量均有+20 t/h以上，一次風(fēng)熱風(fēng)母管壓力設(shè)定值在10.8 kPa，磨煤機(jī)冷風(fēng)調(diào)節(jié)門基本在全開位置，已沒有調(diào)節(jié)余量。通過減少磨煤機(jī)入口風(fēng)量，觀察磨煤機(jī)運(yùn)行情況，在所有磨煤機(jī)的風(fēng)量偏置為0后，降低一次風(fēng)熱風(fēng)母管壓力至9.8 kPa，制粉系統(tǒng)各參數(shù)均正常。

調(diào)整后，磨煤機(jī)冷風(fēng)門開度在40%～50%附近，已保證了具有一定的調(diào)節(jié)余量，一次風(fēng)機(jī)電流大幅下降，見表1。磨煤機(jī)電流基本未變，由于一次風(fēng)側(cè)與煙氣側(cè)、一次風(fēng)側(cè)與二次風(fēng)側(cè)的壓差減少有助于減少空預(yù)器三分倉之間的直接漏風(fēng)，一次風(fēng)壓與風(fēng)量下降后，減少了空預(yù)器漏風(fēng)，引風(fēng)機(jī)的出力也大為減少。

表1 一次風(fēng)調(diào)整前后一次風(fēng)機(jī)電流變化

2.4 煤粉細(xì)度調(diào)整

在無風(fēng)量偏置的情況下對各臺磨煤機(jī)進(jìn)行調(diào)整，并取煤樣分析，最終各臺磨煤機(jī)煤粉細(xì)度R90剩余量在21%～25%之間，C磨煤機(jī)因水冷壁有1處壁溫（前墻螺旋水冷壁出口左數(shù)第3管壁溫）過高，運(yùn)行C磨煤機(jī)對該點(diǎn)壁溫影響較大，故未取樣分析，但對折向門進(jìn)行了調(diào)整，結(jié)果見表2。

表2 2號爐各臺磨煤機(jī)折向門擋板位置與煤粉細(xì)度

2.5 磨煤機(jī)出口風(fēng)粉混合物溫度控制

磨煤機(jī)出口風(fēng)粉混合物溫度原控制在75℃左右，試驗(yàn)時提高至80℃，雖然氧量有所降低，但未燃燼碳熱損失仍要比原先低，見表3，說明風(fēng)粉混合物溫度提高有助于提高煤粉燃燼度。

提高風(fēng)粉混合物溫度的另一好處就是有利于減少撈渣機(jī)中的黑色煤粉塊。該鍋爐撈渣機(jī)中幾乎每一格刮板中均存在煤粉塊，曾懷疑原因?yàn)榈入x子燃燒器投運(yùn)，但停運(yùn)該層燃燒器后未見改善。停爐時也曾在煤粉管道水平段中發(fā)現(xiàn)成團(tuán)的煤粉。經(jīng)過分析后判斷原因?yàn)轱L(fēng)粉混合物溫度太低。由于煤粉管道未保溫，管壁溫度相對較低，存在結(jié)露的可能，煤粉又有一定的吸附性，當(dāng)煤粉吸附一定的水分后就相互粘結(jié)成團(tuán)。提高風(fēng)粉混合物溫度后，再次觀察撈渣機(jī)，黑色煤粉塊已不易見到。

表3 磨煤機(jī)出口風(fēng)粉混合物溫度變化對未燃燼碳熱損的影響

對于磨煤機(jī)出口風(fēng)粉混合物溫度控制，在相近煤種條件下有些發(fā)電廠[1-2]提高到了95℃，取得了良好的效果，考慮到該鍋爐設(shè)計(jì)煤種的揮發(fā)分比較高，故設(shè)到80℃后未再提高。

3 試驗(yàn)效果

3.1 鍋爐效率

試驗(yàn)后期，在600 MW負(fù)荷下對鍋爐進(jìn)行了效率測試，測試結(jié)果表明鍋爐已在較高的經(jīng)濟(jì)狀態(tài)運(yùn)行，達(dá)到了廠家設(shè)計(jì)值，有關(guān)參數(shù)見表4。

表4 鍋爐熱效率測試結(jié)果

3.2 調(diào)整前后用電量變化

由于一次風(fēng)量及一次風(fēng)壓的下降，一次風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的電流較調(diào)整前大幅下降，同樣在滿負(fù)荷工況下，鍋爐主要輔機(jī)電流可比之前下降90.49 A，見表5。如功率因數(shù)按0.8，上網(wǎng)電價按0.407元/kWh估算，可節(jié)約：

306.2元/h×24 h/d=7 348.4元/d

每小時可節(jié)約306.2元，每天可節(jié)約7 348.4元，經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。

表5 鍋爐主要輔機(jī)試驗(yàn)前后電流對比

4 運(yùn)行建議

（1）以目前的運(yùn)行情況來看，磨煤機(jī)運(yùn)行中一般不用加風(fēng)量偏置，如需加偏置，建議也不要超過+10 t/h。特殊情況下若磨煤機(jī)電流接近60 A時，可以考慮加大一次風(fēng)量。

（2）在當(dāng)前煤種下，磨煤機(jī)出口風(fēng)粉混合物溫度建議控制在80℃，大屏報警溫度也相應(yīng)改為85℃；一方面有利于灰渣可燃物的控制，另一方面有利于減少煤粉管中煤粉塊的形成。

（3）建議在負(fù)荷600 MW時，一次風(fēng)壓力可下降至10 kPa，當(dāng)磨煤機(jī)冷、熱風(fēng)擋板開度在80%以上時再考慮適當(dāng)提升一次風(fēng)壓力，這樣有助于降低用電量，并提高一次風(fēng)機(jī)運(yùn)行的安全性。

[1]李文華，楊建國.提高中速磨煤機(jī)出口溫度對鍋爐運(yùn)行的影響[J].中國電力，2010，43（10）∶27-30.

[2]樂曉萍.300 MW機(jī)組鍋爐飛灰可燃物偏高的原因及對策[J].江西電力，2003，26（3）∶46-48.

[3]DL/T 467-2004電站磨煤機(jī)及制粉系統(tǒng)性能試驗(yàn)[S].北京：中國電力出版社，2004.

[4]DL/T 5145-2002火力發(fā)電廠制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算技術(shù)規(guī)定[S].北京：中國電力出版社，2002.

（本文編輯：陸瑩）

Practice of Auxiliary Power Consumption Reduction for Operation of Supercritical Boiler

YAN Lin1，WANG Da-feng2
（1.Xiaoshan Power Plant，Hangzhou 311251，China；2.Zhejiang Electric Power Test and Research Institute，Hangzhou 310014，China）

The problems of a 600 MW supercritical boiler such as inaccurate primary airflow measurement for coal mill，insufficient adjustment margin for cold air valve and coal in slag have been resolved after a range of adjustment tests for coal pulverizing system，which mainly involve adjustment of primary airflow,primary air pressure，air and pulverized coal mixture temperature etc.As a result,a great amount of auxiliary power consumption for boiler operation has been reduced and high economic benefit is achieved.

boiler；primary air；coal pulverizing system；airflow

TK223.7+2

：B

：1007-1881（2012）03-0035-04

2011-08-25

顏磷（1970-），男，浙江寧波人，碩士，高級工程師，主要從事發(fā)電廠管理工作。