1000MW超超臨界鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整

杜文

摘要：某廠1000MW超超臨界機(jī)組目前運(yùn)行存在著排煙溫度偏高、爐內(nèi)熱偏差偏大、一次風(fēng)率及鍋爐氧量控制不合適等問題。因此進(jìn)行鍋爐燃燒調(diào)整，以進(jìn)一步掌握鍋爐運(yùn)行特性，優(yōu)化鍋爐運(yùn)行方式，考察并改善鍋爐存在的問題，在兼顧鍋爐汽水參數(shù)、結(jié)渣、經(jīng)濟(jì)性、NOx排放等因素的基礎(chǔ)上，確定鍋爐最佳運(yùn)行參數(shù)。

關(guān)鍵詞：超超臨界;排煙溫度;爐內(nèi)偏差;優(yōu)化調(diào)整

試驗(yàn)期間通過燃燒調(diào)整和摻燒優(yōu)化試驗(yàn)等大量細(xì)致的工作，綜合考慮鍋爐運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性以及環(huán)保性，確定了1000MW超超臨界鍋爐合適的運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行方式;大幅提高了鍋爐運(yùn)行效率，降低了排煙溫度、減小了爐內(nèi)熱偏差，優(yōu)化了一次風(fēng)風(fēng)率和鍋爐運(yùn)行氧量，并將排煙中CO濃度控制在較低水平;同時(shí)，在全部調(diào)整過程中鍋爐汽水參數(shù)和NOx排放等均處于正常水平。本文通過調(diào)整鍋爐燃燒器的一次風(fēng)速、內(nèi)二次風(fēng)量、外二次風(fēng)量、煤粉細(xì)度和運(yùn)行氧量等，掌握了鍋爐的運(yùn)行狀況，降低了排煙溫度、減少了爐內(nèi)熱偏差、優(yōu)化了一次風(fēng)率和運(yùn)行氧量。

1鍋爐設(shè)備概述

1000MW超超臨界燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組，鍋爐為東方鍋爐股份有限公司設(shè)計(jì)制造的超超臨界參數(shù)、對(duì)沖燃燒方式、單爐膛、一次再熱、固態(tài)排渣、平衡通風(fēng)、全鋼構(gòu)架、全懸吊π型結(jié)構(gòu)、露天布置變壓直流鍋爐。

目前有兩臺(tái)三分倉(cāng)空預(yù)器，一次風(fēng)機(jī)以及送風(fēng)機(jī)將空氣送往不同的空預(yù)器中，通過相應(yīng)的煙氣加熱過程中把一次風(fēng)以及部分冷一次風(fēng)進(jìn)行混合，并且將其融入磨煤機(jī)，同時(shí)將前后墻的煤粉燃燒器布置好。二次風(fēng)在進(jìn)入燃燒器的風(fēng)箱之后借助不同的調(diào)節(jié)擋板進(jìn)入不同的通道，與此同時(shí)有些二次風(fēng)在進(jìn)入到燃燒器之后，燃燒器上方出現(xiàn)的燃燼，此外還有少量的二次風(fēng)也進(jìn)入其中，這部分二次風(fēng)則是通過專門的中心通道進(jìn)入到其中的。主要采用的設(shè)備是中速磨冷一次風(fēng)機(jī)屬于直吹式制粉末系統(tǒng)，另外還有六臺(tái)中速磨煤機(jī)，在使用設(shè)計(jì)的煤種的過程中，其中有五臺(tái)是運(yùn)行的，還有一臺(tái)主要是用來備用的。磨煤機(jī)出口采用變頻旋轉(zhuǎn)分離器控制磨煤機(jī)出口煤粉細(xì)度。

2燃燒優(yōu)化調(diào)整

燃燒調(diào)整是為了解鍋爐的運(yùn)行特性，確定鍋爐較佳的運(yùn)行方式，保證鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，主要包括以下幾個(gè)調(diào)整：

2.1一次風(fēng)量調(diào)整

一次風(fēng)速的大小，對(duì)燃燒著火影響較大。一次風(fēng)速過高，推遲煤粉著火，引起燃燒效率下降;一次風(fēng)速過低，一次風(fēng)剛性變差，容易引起燃燒器噴嘴燒損和結(jié)焦。試驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，保持爐膛出口氧量穩(wěn)定，調(diào)整一次風(fēng)機(jī)擋板開度，改變一次風(fēng)速，觀察一次風(fēng)速對(duì)鍋爐主要參數(shù)及鍋爐熱效率的影響。該項(xiàng)試驗(yàn)在100M負(fù)荷下進(jìn)行，共2個(gè)工況。

1000MW負(fù)荷運(yùn)行一次風(fēng)量分別為155t/h和150t/h，修正后鍋爐效率分別為94.30%、94.40%，SCR入口NOx分別為231mg/Nm3、232mg/Nm3，CO濃度分別為258ppm、201ppm，說明適當(dāng)一次風(fēng)量（即風(fēng)煤比）能夠減小燃燒器出口一次風(fēng)的動(dòng)量，提高煤粉的燃盡率和鍋爐效率，另外，降低一次風(fēng)速對(duì)降低廠用電率也有明顯的效果。滿負(fù)荷工況下，推薦一次風(fēng)速維持在145-155t/h，風(fēng)煤比控制在1.78左右。

2.2內(nèi)外二次風(fēng)量調(diào)整

內(nèi)二次風(fēng)與一次風(fēng)一起提供著火初期的氧氣，外二次風(fēng)用來補(bǔ)充煤粉燃盡所需的空氣，使之完全燃燒。適當(dāng)增加內(nèi)二次風(fēng)可以及時(shí)提供燃燒所需的氧氣，促進(jìn)燃燒的進(jìn)行、有利于CO濃度的降低，但是會(huì)造成排煙NOx增加，內(nèi)二次風(fēng)率過大且過早混入一次風(fēng)中時(shí)，會(huì)影響到正常的著火和燃燒，會(huì)造成飛灰含碳量升高。

增加外二次風(fēng)同時(shí)意味著降低其旋流強(qiáng)度，使得燃燒器回流區(qū)變窄、變長(zhǎng)，并使得外二次風(fēng)與煤粉氣流較早混合，這樣會(huì)造成著火燃燒位置距噴口的距離增加、噴口結(jié)焦減輕但燃燒推遲，但另一方面也會(huì)造成NOx生成濃度增加。降低外二次風(fēng)量則會(huì)使其旋流強(qiáng)度增加、著火提前，但對(duì)控制噴口結(jié)焦不利。通過調(diào)節(jié)各個(gè)燃燒器的內(nèi)外二次風(fēng)旋流強(qiáng)度來調(diào)整各個(gè)燃燒器的火焰長(zhǎng)度，從而來調(diào)整爐膛內(nèi)著火位置和燃燒效率、NOx生成濃度。

2.3燃盡風(fēng)調(diào)整

燃盡風(fēng)的設(shè)計(jì)是為降低NOx的生成、消除爐膛出口燃燒偏差以及保證燃燒后期的燃盡。燃盡風(fēng)風(fēng)量不宜過高，過高會(huì)影響主燃區(qū)域煤粉的燃盡率。變?nèi)急M風(fēng)試驗(yàn)在100%額定負(fù)荷下進(jìn)行。1000MW負(fù)荷下進(jìn)行2個(gè)變?nèi)急M風(fēng)量工況，燃盡風(fēng)風(fēng)門開度分別為100%、70%，修正后鍋爐效率分別為94.32%、94.45%，SCR入口NOx分別為218mg/Nm3、212mg/Nm3，CO濃度分別為378ppm、259ppm，排煙溫度分別為127.5℃、126.0℃。試驗(yàn)結(jié)果表明，減小燃盡風(fēng)風(fēng)門開度后煤粉的燃盡率提高，鍋爐效率升高，排煙溫度有一定程度的降低，SCR入口NOx未增加，燃盡風(fēng)風(fēng)量降低后，提高了主燃區(qū)的風(fēng)量，保證了主燃區(qū)煤粉的燃盡率，對(duì)降低排煙溫度也是有利的，因此建議在滿負(fù)荷運(yùn)行中，在SCR入口NOx量在可控范圍內(nèi)，可以將燃盡風(fēng)風(fēng)門的開度減小到70%左右。

2.4煤粉細(xì)度調(diào)整

對(duì)于發(fā)電廠煤粉鍋爐來講，煤粉細(xì)度不但對(duì)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性影響較大，而且對(duì)鍋爐安全運(yùn)行也是重要的影響因素，煤粉細(xì)度視煤種和具體的鍋爐結(jié)構(gòu)而定，通過1000MW負(fù)荷下試驗(yàn)來確定。1000MW負(fù)荷下進(jìn)行2個(gè)變細(xì)度工況，分離器反饋轉(zhuǎn)速分別為40%、45%，修正后鍋爐效率分別為94.31%、94.43%，CO濃度分別為234ppm、129ppm，排煙溫度分別為128.2℃、126.7℃。試驗(yàn)結(jié)果表明，滿負(fù)荷下提高煤粉細(xì)度能夠提高煤粉燃盡率，降低排煙溫度，提高鍋爐效率。

2.5最佳運(yùn)行方式調(diào)整

試驗(yàn)表明，習(xí)慣運(yùn)行工況運(yùn)行氧量在2.48%左右，一次風(fēng)風(fēng)量160t/h以上，分離器轉(zhuǎn)速40%，經(jīng)過調(diào)整后將氧量控制在2.30%左右，一次風(fēng)量控制在150t/h左右，分離器轉(zhuǎn)速在40～45%，鍋爐效率從94.02%，提高到94.625%（兩個(gè)工況均值），效率提高0.605個(gè)百分點(diǎn)，折合供電煤耗降低約1.81g/kWh。同時(shí)，排煙溫度從132.5℃降低到126.6℃（兩個(gè)工況均值），降低5.9℃。SCR入口NOx從247.0mg/Nm3降低到217.5mg/Nm3（兩個(gè)工況均值），降低29.5mg/Nm3。

3調(diào)整前后成果

3.1廠用電量變化情況

調(diào)整后，2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)電流減小27.65A，2臺(tái)送風(fēng)機(jī)電流減小17.61A，5臺(tái)磨煤機(jī)電流增加18.84A，一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)耗電功率降低245.9kW，總常用電量按32MW計(jì)，調(diào)整后廠用電率降低0.768%，折合供電煤耗降低約2.53g/kWh。

3.2爐膛溫度偏差情況

調(diào)整后，前墻螺旋水冷壁壁溫偏差從24℃降低到19℃，降低5℃;后墻螺旋水冷壁壁溫偏差從32℃降低到24℃，降低8℃;前墻上部水冷壁壁溫偏差從27℃降低到21℃，降低6℃。調(diào)整后，前右屏過第9屏管間偏差從30℃降低到22℃，降低8℃;前右屏過第11屏管間偏差從18℃降低到9℃，降低9℃;后右屏過第10屏管間偏差57.9℃降低到52℃，降低5.9℃。

結(jié)語(yǔ)：

1000MW超超臨界機(jī)組在保證鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行、CO生成濃度達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過鍋爐燃燒調(diào)整優(yōu)化后，鍋爐的整體效率得到了很大提升，節(jié)能效果顯著，其中額定負(fù)荷時(shí)的鍋爐效率由94.020%提高至94.625%，效率提高0.605個(gè)百分點(diǎn)，折合供電煤耗降低約1.81g/kWh;排煙溫度從132.5℃降低到126.6℃，降低5.9℃;SCR入口NOx由247.0mg/Nm3降至217.5mg/Nm3;一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)總耗電功率降低245.9kW，廠用電率降低約0.768%，折合供電煤耗降低約2.53g/kWh;前后水冷壁溫度偏差降低6-8℃，屏間熱偏差降低8-21℃，同屏熱偏差降低5-9℃。通過鍋爐燃燒調(diào)整的不斷優(yōu)化，解決了1000MW超超臨界機(jī)組出現(xiàn)了諸多調(diào)試遺留問題，進(jìn)一步提升了機(jī)組的安全效益與經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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