燃煤鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整方案分析

廖明華

摘要：高效率和低污染是電力發(fā)展永恒的主題。通過調(diào)整鍋爐的煤粉細度，過?？諝庀禂?shù)（煙氣含氧量），一、二次風(fēng)量，燃燒器擺角等參數(shù)，優(yōu)化鍋爐燃燒狀況來達到提高鍋爐效率，實現(xiàn)降低供電煤耗，減少NOX排放。

關(guān)鍵詞：氧量；分離器轉(zhuǎn)速；鍋爐效率；發(fā)電煤耗

隨著技術(shù)進步，目前我國的電站鍋爐的發(fā)展也步入了大容量、高參數(shù)化和低排放階段。在當(dāng)前經(jīng)濟環(huán)境下，去產(chǎn)能及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，使電力產(chǎn)能過剩嚴重，電廠競價上網(wǎng)的政策實施，燃煤電廠的生存壓力越來越大。在現(xiàn)有條件下，尋找最優(yōu)的調(diào)節(jié)參數(shù)以及調(diào)節(jié)手段來降低供電煤耗，提高機組效率，減少排放，提高機組的競爭力。鍋爐燃燒優(yōu)化就是一種可以提高鍋爐安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性的有效方案。

1 鍋爐概況

佛山恒益發(fā)電有限公司#1機組裝機容量為600MW，所配鍋爐為上海鍋爐廠有限公司制造的SG1913/25.4型單爐膛、超臨界直流燃煤鍋爐。燃燒器為強化燃燒直流擺動燃燒器，四角布置，切向燃燒。燃燒系統(tǒng)采用中速碗式磨煤機，磨煤機配備內(nèi)置式旋轉(zhuǎn)動態(tài)分離器，并在A磨入配置有蒸汽加熱暖風(fēng)器以配合等離子點火系統(tǒng)。爐內(nèi)采用分級供氧、切圓燃燒方式，采用24只低氮同軸（LNCFS）擺動式直流燃燒器，分6 層布置于爐膛下部四角，在爐膛中呈四角順時針切圓方式燃燒（爐頂看）。主燃燒器上部設(shè)兩層緊湊燃盡風(fēng)（CCOFA），在主燃燒器上部布置有5 層可水平擺動的分離燃盡風(fēng)（SOFA）噴嘴。

2 鍋爐燃燒優(yōu)化方案

鍋爐燃燒優(yōu)化系統(tǒng)，在主蒸汽壓力、主蒸汽溫度和分離器溫度達到設(shè)計工況的下，通過調(diào)節(jié)SOFA風(fēng)量、設(shè)置不同給煤機沒量、各層燃料風(fēng)門開度、磨煤機入口一次風(fēng)量等參數(shù)使NOx、爐膛出口煙氣溫度偏差、飛灰含碳量等達到合適的值，再熱蒸汽溫度控制在設(shè)計值。通過試驗，整定出適合機組在安全穩(wěn)定運行下最經(jīng)濟的參數(shù)，滿足節(jié)能減排需求。

在此基礎(chǔ)上，進一步優(yōu)化煙氣過剩空氣系數(shù)（煙氣含氧氧）設(shè)定值，使風(fēng)量在合理的范圍，既能保證鍋爐的穩(wěn)定燃燒，降低煙氣中NOX的含量，降低廠用電率。

3 SOFA風(fēng)量控制調(diào)整優(yōu)化

在不同的負荷設(shè)定不同的SOFA風(fēng)量，可以有效降低煙氣中的NOX，通過調(diào)整SOFA風(fēng)水平擺角來肖璇，以減小爐膛出口的煙溫差，減小汽溫偏差。SOFA風(fēng)的水平擺角通過調(diào)整試驗確立并固定，在運行中通過調(diào)整SOFA風(fēng)量滿足工藝要求。通過動態(tài)試驗，在燃燒優(yōu)化系統(tǒng)中，適當(dāng)改變四個角的SOFA風(fēng)的垂直擺角，以減小爐膛出口的煙溫偏差。

4 分層給煤量控制優(yōu)化

鍋爐爐內(nèi)燃燒工況的好壞，不僅受到配風(fēng)方式、燃燒器的負荷分配的影響，而且還與磨煤機投停方式，各層磨煤機出力有關(guān)。改變各層磨煤機出力，減小爐膛出口煙氣溫度偏差，磨煤機投運方式對鍋爐安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的影響。

在上層給煤機運行時，鍋爐爐膛出口煙氣溫度偏差加大，嚴重時一側(cè)減溫水全開，另一側(cè)減溫水全關(guān)，兩側(cè)主汽溫度仍相差20度以上。通過適當(dāng)減少上層給煤量，增加下層給煤量，可以有效減小爐膛出口煙溫偏差。

5 各燃料風(fēng)門開度控制優(yōu)化

燃料風(fēng)是供給一次風(fēng)煤粉氣流以適當(dāng)?shù)目諝?，補充燃燒初期可能出現(xiàn)的氧量不足。燃料風(fēng)門開度設(shè)定與各層燃料量成比關(guān)系，當(dāng)各層給煤量增加時，燃料風(fēng)門也相應(yīng)開大，滿足燃燒需求。通過試驗，進一步優(yōu)化燃料風(fēng)與各層給煤量之間的函數(shù)關(guān)系，使燃料風(fēng)門開度達到比較合理的值。

6 一次風(fēng)量控制優(yōu)化

一次風(fēng)量與煤粉著火、燃燒過程密切相關(guān)。一次風(fēng)量越大，達到氣粉混合物著火溫度需要吸收的熱量就越多，著火將會推遲。反之，一次風(fēng)量過低，一次風(fēng)氣流的剛性較差，煤粉氣流衰減較快，容易產(chǎn)生偏斜和掉粉，造成爐渣含碳量增加。因此，保持適當(dāng)?shù)囊淮物L(fēng)量對鍋爐安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟地運行就極為重要。

電廠機組穩(wěn)定運行時，運行磨的一次風(fēng)進風(fēng)量在80t/h以上，一次風(fēng)量比較大，通過試驗，在高負荷時，適當(dāng)降低一次風(fēng)量后，鍋爐效率有所提高，同時可以降低供電煤耗。

7 磨煤機分離器轉(zhuǎn)速控制優(yōu)化

合格的煤粉細度是實現(xiàn)煤粉均勻分配并具有較低飛灰含碳質(zhì)量濃度（6%以下）的基礎(chǔ)。煤粉越細，著火越容易，燃燒穩(wěn)定性好，飛灰含碳量下降，但會增加廠用電率，因此需尋找合適的煤粉細度，并得到磨煤機分離器轉(zhuǎn)速與煤粉細度的特性曲線。

兩臺機組原始運行狀況下，磨煤機分離器轉(zhuǎn)速固定在600r/min，通過在不同符合下改變分離器轉(zhuǎn)速，發(fā)現(xiàn)在600MW時，將分離器轉(zhuǎn)速提高到700r/min時，鍋爐效率有所提高，發(fā)電煤耗也有所降低，在450MW和300MW時，適當(dāng)提高分離器轉(zhuǎn)速到650r/min時，可以適當(dāng)提高鍋爐效率和降低發(fā)電煤耗。

8 燃燒器擺角控制優(yōu)化

主燃燒器的上下傾角可以用來調(diào)整爐膛火焰中心高度，以方便調(diào)整再熱蒸汽的溫度，同時燃燒器噴嘴射流切向速度減小，會使得燃燒區(qū)域的旋流強度改變，從而對主蒸汽和再熱蒸汽溫度左右兩側(cè)偏差有一定影響，但是通過試驗發(fā)現(xiàn)，在不同的配風(fēng)比例、風(fēng)量和負荷變動下，不同因素的影響強度會有所改變，需要在保證主再熱蒸汽溫度達到額定且不超溫的情況下，根據(jù)不同燃燒情況找到合適的傾角，減小汽溫偏差，這一種調(diào)整方式需要實時調(diào)節(jié)。

9 氧量控制優(yōu)化

其他因素不變，在保證鍋爐安全運行的條件下，通過調(diào)整二次風(fēng)量，來改變爐膛出口過量空氣系數(shù)。有文獻證明，1）氧量提高，飛灰含碳量將減?。?）氧量提高，排煙溫差有可能增大；3）氧量提高，排煙損失有可能也增大?？紤]到摸底工況下空氣過量系數(shù)較設(shè)計值偏低，即適當(dāng)提高空氣過量系數(shù)，測試能否降低飛灰含碳量，提高鍋爐效率。

通過試驗發(fā)現(xiàn)：在600MW時，將氧量由原來的35%提高40%時，供電煤耗由31673克標煤/度降至31414克標煤/度，降低了259克標煤/度；在450MW時，將氧量由原來的40%上調(diào)或下調(diào)，都會是供電煤耗升高，所以，在450MW時氧量保持在40%不變；在300MW時，將氧量由原來的50%上調(diào)或下調(diào)，都會是供電煤耗升高，所以，在300MW時，氧量設(shè)定在50%比較合適。

10 小結(jié)

通過此次鍋爐燃燒優(yōu)化試驗，得出了更合理的控制參數(shù)，減少了主汽溫度偏差，降低了供電煤耗，同時降低NOX含量，達到了節(jié)能減排的效果。

參考資料：

[1]張紅福，張曦，羅嘉.基于預(yù)測控制方法的燃燒優(yōu)化研究與應(yīng)用[J].自動化博覽，2015，7.

作者簡介：廖明華（1982），男，湖北仙桃人，研究方向：電廠熱控。