220 t／h循環(huán)流化床鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)研究

閆百濤，高繼錄，冷 杰，路軍鋒，周興野

（1.中電投東北電力有限公司撫順熱電分公司，遼寧 撫順 113006；2.遼寧中電投電站燃燒工程技術(shù)研究中心有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110179；3.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006）

220 t／h循環(huán)流化床鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)研究

閆百濤1，高繼錄2，冷 杰3，路軍鋒2，周興野2

（1.中電投東北電力有限公司撫順熱電分公司，遼寧 撫順 113006；2.遼寧中電投電站燃燒工程技術(shù)研究中心有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110179；3.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006）

分析了某電廠(chǎng)220 t／h循環(huán)流化床鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)，在現(xiàn)有設(shè)備條件下，通過(guò)燃燒優(yōu)化調(diào)整，給出了優(yōu)化后的運(yùn)行方式。通過(guò)提高爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)，提升二次風(fēng)率等方法均能不同程度地提高鍋爐的燃燒效率。通過(guò)燃燒優(yōu)化調(diào)整，鍋爐熱效率提高了2.29個(gè)百分點(diǎn)，通過(guò)對(duì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行治理，鍋爐最大出力將提高25 t／h左右，初步預(yù)計(jì)整個(gè)供暖期間將帶來(lái)160萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益。

循環(huán)流化床鍋爐；燃燒優(yōu)化；鍋爐熱效率；試驗(yàn)研究

某電廠(chǎng)1號(hào)鍋爐是哈爾濱鍋爐廠(chǎng)有限責(zé)任公司引進(jìn)Alstom公司循環(huán)流化床技術(shù)進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、完全按照引進(jìn)技術(shù)所確定的原則進(jìn)行施工設(shè)計(jì)的HG－220／9.81－L.PM23型鍋爐。為了掌握鍋爐目前的運(yùn)行性能，發(fā)現(xiàn)存在問(wèn)題，優(yōu)化運(yùn)行方式，提高鍋爐出力，進(jìn)而提高鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，保障地區(qū)冬季供熱，進(jìn)行了鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)［1－3］。

1 設(shè)備概況

鍋爐為高溫高壓、單汽包、自然循環(huán)鍋爐，采用循環(huán)流化床燃燒方式、高溫分離物料、固態(tài)排渣、干式輸灰、平衡通風(fēng)、露天布置。鍋爐主要由爐膛、高溫絕熱旋風(fēng)分離器、自平衡“U”型密封回料閥和尾部對(duì)流煙道等組成。爐膛位于鍋爐前部，四周與頂棚布置膜式水冷壁，底部為水冷布風(fēng)板和大直徑鐘罩式風(fēng)帽，上部與前墻垂直布置4片水冷屏和4片汽冷屏（二級(jí)過(guò)熱器），爐膛下部?jī)蓚?cè)各布置有風(fēng)水聯(lián)合冷渣器，爐膛與尾部對(duì)流煙道之間布置2臺(tái)高溫絕熱旋風(fēng)分離器，通過(guò)自平衡“U”型密封回料閥連接。爐膛、旋風(fēng)分離器和自平衡“U”型密封回料閥構(gòu)成了粒子熱循環(huán)回路。尾部對(duì)流煙道在爐膛后部，布置三級(jí)過(guò)熱器、一級(jí)過(guò)熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器。過(guò)熱蒸汽溫度由布置在過(guò)熱器之間的兩級(jí)噴水減溫閥調(diào)節(jié)。啟動(dòng)方式采用床上床下聯(lián)合啟動(dòng)。設(shè)計(jì)燃料特性見(jiàn)表1。

表1 設(shè)計(jì)燃料特性

2 燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)分析

2.1 氧量標(biāo)定試驗(yàn)

圖1和圖2分別顯示了不同工況條件下氧量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與DCS數(shù)據(jù)對(duì)比趨勢(shì)，在氧量高于4.0%時(shí)，實(shí)際DCS左右側(cè)顯示氧量較標(biāo)定氧量偏低，而在氧量低于3.5%時(shí)，實(shí)際DCS顯式氧量比標(biāo)定氧量偏高，DCS氧量表呈非線(xiàn)性變化。呈現(xiàn)出實(shí)際氧量高時(shí)，氧量表顯示氧量低；而實(shí)際氧量低時(shí)，氧量表顯示氧量高。

圖1 左側(cè)氧量數(shù)據(jù)對(duì)比

2.2 排煙溫度標(biāo)定試驗(yàn)

圖3為表盤(pán)排煙溫度數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)排煙溫度數(shù)據(jù)對(duì)比曲線(xiàn)，由圖3可見(jiàn)，表盤(pán)排煙溫度與實(shí)測(cè)排煙溫度相差不大，變化趨勢(shì)基本一致，表盤(pán)排煙溫度比實(shí)測(cè)排煙溫度平均低0.38℃。

圖3 排煙溫度對(duì)比曲線(xiàn)

2.3 燃煤平均粒徑測(cè)試試驗(yàn)

循環(huán)流化床鍋爐燃煤粒度分布特性對(duì)爐內(nèi)燃燒狀況有較大影響，煤粒過(guò)粗與過(guò)細(xì)都不利于鍋爐的運(yùn)行。由燃用設(shè)計(jì)煤種最大允許粒徑為≤7 mm，d50＝1.2～1.5 mm，結(jié)合表2（煤總重999.2 g），燃煤粒徑平均計(jì)算結(jié)果可知原煤顆粒粒徑大于7 mm以上高于10%，d50在3 mm以上，較設(shè)計(jì)煤種燃煤顆粒要粗。燃煤中大顆粒比例增大，停留在燃燒室密相區(qū)的顆粒量增加，從而使密相區(qū)的燃燒份額增加，同時(shí)燃燒破碎產(chǎn)生大量不易燃盡的焦碳粒子，使飛灰中可燃物含量增加。燃煤中細(xì)小顆粒的比例增大，爐膛上部的燃燒份額增加，一次燃燒通過(guò)爐膛的顆粒比例增大，停留在爐膛內(nèi)的燃燒時(shí)間縮短，也會(huì)對(duì)飛灰可燃物含量造成影響。

表2 燃煤粒徑平均測(cè)試結(jié)果

2.4 改變一、二次風(fēng)配比試驗(yàn)

一、二次風(fēng)配比調(diào)整試驗(yàn)選取3種工況，不同工況主要通過(guò)改變一次風(fēng)機(jī)和二次風(fēng)機(jī)入口擋板開(kāi)度，從而改變一、二次風(fēng)率。圖4為一、二次風(fēng)配比試驗(yàn)在不同工況條件下鍋爐效率變化曲線(xiàn)，由圖4可見(jiàn)，工況2條件下鍋爐效率較高，較工況1和工況3鍋爐效率分別提高了2.22和2.61個(gè)百分點(diǎn)。由于一、二次風(fēng)風(fēng)量DCS數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，不能定量分析一、二次風(fēng)風(fēng)率對(duì)鍋爐燃燒效率的影響，由試驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)，在工況2條件下，一、二次風(fēng)風(fēng)率配比比較合理，有利于爐內(nèi)燃燒，工況1和工況3一次風(fēng)率較工況2要高，過(guò)高的一次風(fēng)率會(huì)降低密相區(qū)溫度，使細(xì)小的焦炭顆粒在密相區(qū)停留時(shí)間縮短，燃燒效率降低；而過(guò)低的一次風(fēng)率會(huì)影響床層流化，對(duì)鍋爐安全運(yùn)行造成影響。通過(guò)試驗(yàn)得出，在試驗(yàn)負(fù)荷條件下，一、二次風(fēng)風(fēng)率最佳配比方案為一、二次風(fēng)機(jī)入口擋板均在50%開(kāi)度，此時(shí)鍋爐效率較高［4－6］。

圖4 不同工況條件下一、二次風(fēng)配比試驗(yàn)鍋爐效率變化曲線(xiàn)

2.5 最佳氧量調(diào)整試驗(yàn)

氧量調(diào)整試驗(yàn)分3種工況進(jìn)行，工況1、工況2、工況3爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)分別為1.30、1.22和1.14，可通過(guò)調(diào)節(jié)一、二次風(fēng)機(jī)入口擋板開(kāi)度來(lái)改變?nèi)霠t總風(fēng)量，調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)入口擋板開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)爐膛壓力在正常范圍內(nèi)。圖5為變氧量試驗(yàn)在不同工況條件下鍋爐效率變化曲線(xiàn)圖，由圖5可見(jiàn)，鍋爐效率隨氧量而增加，工況1空氣預(yù)熱器出口氧量為6.2%，鍋爐效率為88.15%；工況2空氣預(yù)熱器出口氧量為5.23%，鍋爐效率為85.86%；工況3空氣預(yù)熱器出口氧量為4.26%，鍋爐效率為84.06%。工況1條件下，鍋爐效率較高，灰渣可燃物含量最低。

圖5 不同工況條件下變氧量試驗(yàn)鍋爐效率變化曲線(xiàn)

3 結(jié)論

a.過(guò)量空氣系數(shù)由1.14增至1.3時(shí)，鍋爐效率由84.06%增至88.15%，提高4.09個(gè)百分點(diǎn)，飛灰可燃物降低11.68%，大渣可燃物降低1.25%；高負(fù)荷時(shí)，爐膛出口氧量建議保持在4.0%～4.5%。

b.一、二次風(fēng)配比試驗(yàn)結(jié)果表明，二次風(fēng)量增加可使鍋爐效率提高，飛灰可燃物含量隨著二次風(fēng)率增加有所降低；推薦高負(fù)荷下一、二次風(fēng)入口擋板開(kāi)度均在50%左右。

c.通過(guò)燃燒優(yōu)化調(diào)整，鍋爐效率提高了2.29個(gè)百分點(diǎn)，鍋爐最大出力將提高25 t／h，可為存在類(lèi)似問(wèn)題的同類(lèi)型機(jī)組提供借鑒。

［1］伍健偉，呂 杰，金光亮，等.1 000 MW機(jī)組鍋爐受熱面超溫原因分析及對(duì)策［J］.東北電力技術(shù)，2012，33（9）：18－20.

［2］趙洪躍，李海濤，陳 曦，等.220 t／h鍋爐結(jié)焦原因分析及治理［J］.東北電力技術(shù)，2013，34（2）：23－27.

［3］高繼錄，鄒天舒，李志龍，等.某300 MW機(jī)組鍋爐排煙溫度偏高原因分析及治理［J］.熱力發(fā)電，2013，42（2）：110－113，94.

［4］黃新元.電站爐運(yùn)行與燃燒調(diào)整［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2007.

［5］李 剛，李錫孝，魏銅生，等.1 025 t／h鍋爐水冷壁高溫腐蝕原因分析及解決措施［J］.熱力發(fā)電，2012，41（2）：53－56.

［6］高繼錄，鄒天舒，冷 杰，等.1 000 MW超超臨界鍋爐燃燒調(diào)整的試驗(yàn)研究［J］.動(dòng)力工程學(xué)報(bào)，2012，32（10）：741－746.

Study on Combustion Optimization Adjustment Test for 220 t／h CFB Boiler

YAN Bai?tao1，GAO Ji?lu2，LENG Jie3，LU Jun?feng2，ZHOU Xing?ye2
（1.CPI Northeast Electric Power Co.，Ltd.，F(xiàn)uShun Cogeneration Branch，F(xiàn)ushun，Liaoning 113006，China；2.Liaoning CPI Power Plant Combustion Engineering Technology Research Center Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110179，China；3.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China）

In this paper，the experimental method and results of combustion optimization and adjustment for a 220 t／h circulating fluid?ized bed boiler in a power plant are introduced.Under the condition of the existing equipment，the optimized operation mode is given by optimizing the combustion optimization.Increasing the excess air coefficient of the furnace outlet，raisin two wind rate can improve the combustion efficiency of the boiler.Through combustion optimization，thermal efficiency of the boiler improves 2.29 percentage points，through the governance，the maximum boiler output improves 25 t／h，the preliminary estimate of the whole heating period can bring e?conomic benefits of 160 million yuan.

CFB boiler；Combustion optimization；Boiler thermal efficiency；Test study

TM621

A

1004－7913（2016）06－0020－03

閆百濤（1979—），男，學(xué)士，工程師，主要從事火力發(fā)電廠(chǎng)鍋爐技術(shù)管理工作。

2016－02－27）