煤粉鍋爐降低飛灰可燃物的研究

宋鑫

引言

勝利發(fā)電廠一期#2爐2012年經(jīng)過了低氮燃燒方式的噴燃器改造，降低了NOX 指標(biāo)，但飛灰較大。為促進(jìn)鍋爐運(yùn)行指標(biāo)的優(yōu)化以降本增效，需要在降低NOX的基礎(chǔ)上通過燃燒調(diào)整降低飛灰。

1 鍋爐設(shè)備情況

勝利發(fā)電廠#2爐型號為DG670/13.7—8A，燃用晉中貧煤，為單汽包自然循環(huán)，π型布置，配筒式鋼球磨煤機(jī)，中間儲倉式制粉系統(tǒng)，熱風(fēng)送粉，固態(tài)除渣，鋼筋混凝土構(gòu)架，全懸吊結(jié)構(gòu)，采用回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，超高壓，具有中間再熱的露天布置鍋爐。本爐與N200—130/535/535型汽輪機(jī)和QFQS—200—2型發(fā)電機(jī)配套，組成單元發(fā)電機(jī)組。

2 #2鍋爐目前的飛灰現(xiàn)狀

#2爐2012年經(jīng)過了低氮燃燒方式的噴燃器改造，降低了NOX 指標(biāo)，但飛灰較大。經(jīng)統(tǒng)計：#2爐燃燒器改造后9月到12月，兩爐飛灰相差較大，分別為4.11%、6.82%，#2爐比#1爐飛灰高了60%。

3 通過燃燒配風(fēng)調(diào)整降低飛灰可燃物

我廠#2爐改造后，共計有二次風(fēng)口9層，燃盡風(fēng)三層，高位燃盡風(fēng)2層，如何科學(xué)的正確調(diào)節(jié)這14個二次風(fēng)，合理配置風(fēng)量，是一個值得研究的課題。燃燒調(diào)節(jié)理論中只有原則性描述而缺乏定量方案， 造成調(diào)節(jié)的盲目性和不合理性， 至少不夠優(yōu)化。

我廠根據(jù)燃燒器區(qū)域的過剩空氣系數(shù)以及比O2流量對二次風(fēng)的配比做了科學(xué)的計算，為二次風(fēng)的燃燒調(diào)整試驗提供了科學(xué)的方向。

我們首先將燃燒器與二次風(fēng)、燃盡風(fēng)進(jìn)行分組，將1個燃燒器及其上下臨近的二次風(fēng)口看作是1個旋流燃燒器，其次根據(jù)各風(fēng)口的O2質(zhì)量流量： m= pfwkφ，計算各一次風(fēng)、二次風(fēng)及三次風(fēng)的比O2流量，最后再根據(jù)各組燃燒器區(qū)域的過剩空氣系數(shù)，求出各風(fēng)門的開度流量系數(shù)，進(jìn)而算出各二次風(fēng)門開度。

為簡化計算作如下假定不計具體給粉量，用給粉機(jī)臺數(shù)計量給粉量。設(shè)臺給粉機(jī)的給粉量為，并假定同一時刻每臺給粉機(jī)給粉量相等， 每套制粉系統(tǒng)三次風(fēng)帶粉量可根據(jù)實際運(yùn)行情況推算。每套制粉系統(tǒng)三次風(fēng)帶粉量相當(dāng)于1.2臺給粉機(jī)（每個角相當(dāng)于臺給粉機(jī)的給粉量）的給粉量。不計具體風(fēng)口的質(zhì)量流量， 用比流量通過某個風(fēng)口進(jìn)人爐膛的質(zhì)量流量與通過個一次風(fēng)口的質(zhì)量流量之比來計量風(fēng)量。

空氣是可壓縮氣體，各風(fēng)口帶入的氧量與氣體的溫度、壓力、成份、流速、風(fēng)口面積、二次風(fēng)門開度等因素有關(guān)。通過各個風(fēng)口的O2質(zhì)量流量為：

m=pfwkφ （1）

式中m、p、f、w、k分別代表各風(fēng)口的O2質(zhì)量流量（kg/s）、氣體密度（kg/m3）、風(fēng)口面積（m2）、風(fēng)速（m/s）、氣體成份修正系數(shù)（以當(dāng)?shù)卮髿獬煞轂榛鶞?zhǔn)，考慮氣體成份變化后引起的含O2比例下降引入的系數(shù)）。用角標(biāo)1、2、3分別代表一、二、三次風(fēng)。φ代表各風(fēng)口的風(fēng)門開度流量系數(shù)，一、三次風(fēng)門運(yùn)行在全開位置，其φ=1，用φ1、φ2……φ6分別代表二次風(fēng)口AA、BB、BC、CC、DD、EE的風(fēng)門開度系數(shù)；考慮一次風(fēng)（不計煤粉所占空間）中的煤粉揮發(fā)分、三次風(fēng)中的水分（Wy=6%）k1=0.98、k3=0.95（k2=1）；氣體密度ρ=p/（RT）[式中R、P、T分別代表氣體常數(shù)、氣體壓力（Pa）和溫度（k）]，各風(fēng)口風(fēng)壓（絕對壓力）相差很小，可視P為定值。由式（1）和以上分析得：

m3/m1=0.95 T1f3w3/（0.98T3f1w1）

m2i/m1=T1f2iw2φ1/（0.98T2f1w1）（i表示某個二次風(fēng)口）

m3/m1或m2i/m1即為以一次風(fēng)口送入氧量為基準(zhǔn)的比O2流量。通過此計算后，二次風(fēng)門開度與開度流量系數(shù)φ的計算表如下表1所示。

根據(jù)風(fēng)口間距，假定B投入時，AB風(fēng)口各有一半風(fēng)量參與一次風(fēng)A、B的燃燒；B不投入時，BC風(fēng)全部參與一次風(fēng)B的燃燒。C投入時燃燒器M、N、Q提供的比O2流量分別為：

A： 1+1.55φ1+0.98φ2/2

B：1+0.93φ3+0.98φ2/2+2.02φ4/2

對于A來講，下二次風(fēng)AA除組織一次風(fēng)A燃燒外，還有托住煤粉氣流中分離出來的粉粒，降低灰渣未燃燼損失的作用，所以取αA=1.05、αB=0.90，根據(jù)A、B燃燒器的風(fēng)粉對應(yīng)關(guān)系有：

（1+1.55φ1+0.98φ2/2）/αA=（1+0.93φ3+0.98φ2/2+2.02φ4/2）/αB （2）

由此方法，可再列出一方程，并根據(jù)鍋爐實際燃燒擬定兩個未知數(shù)，如實踐表明，本例中AA、BB風(fēng)門開度分別在75%、65%時鍋爐有較好的穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)燃燒效果，由設(shè)備的開度流量系數(shù)表可查得φ1、φ2，由式（2）得φ3、φ4，進(jìn)而可求出其他二次風(fēng)門相應(yīng)開度。

4 結(jié)論

通過以上配風(fēng)計算，我們列出了部分典型工況，進(jìn)行了多次試驗，最終確定了最佳配風(fēng)方案，按照此方案實施后，“飛灰可燃物”平均值同比降低2.4%，按照按一期年發(fā)電量25億千瓦時計算，年創(chuàng)效益 0.000001158*2500000000*0.0005*2=350萬元

參考文獻(xiàn)

[1]望亭發(fā)電廠. 《鍋爐》. 中國電力出版社.

[2]馬玉峰 《大型煤粉爐燃燒優(yōu)化探討》.