600MW超臨界燃煤機(jī)組鍋爐燃燒調(diào)整策略選擇及運(yùn)用

彭強(qiáng)

大唐三門峽發(fā)電有限責(zé)任公司 河南三門峽 472143

社會(huì)的發(fā)展常常伴隨著能源問(wèn)題的發(fā)生，電站的運(yùn)行優(yōu)化是在現(xiàn)有設(shè)備和現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)上，提高機(jī)組的工作效率，優(yōu)化燃燒控制系統(tǒng)是在先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)燃燒控制進(jìn)行了優(yōu)化，以確保電廠的最佳運(yùn)行，并確保機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。新投運(yùn)的超臨界鍋爐由于參數(shù)高、爐膛尺寸大，容易出現(xiàn)火焰填充不同、受熱面不統(tǒng)一、受熱面爆管、水冷壁和爐渣在爐內(nèi)的高溫腐蝕導(dǎo)致其性能較差，因此，應(yīng)重視燃燒控制試驗(yàn)，以獲得最佳的運(yùn)行方式。鍋爐超臨界煤粉燃燒調(diào)節(jié)試驗(yàn)的目的是確定鍋爐燃燒的最佳方式，并將其轉(zhuǎn)化為自動(dòng)控制系統(tǒng)[1]。

1 基本概念

1.1 超臨界鍋爐介紹

目前，我國(guó)600MW超臨界鍋爐機(jī)組發(fā)電技術(shù)成熟先進(jìn)，在國(guó)外已得到廣泛應(yīng)用。超臨界是按壓力對(duì)裝置進(jìn)行分類的術(shù)語(yǔ)。當(dāng)液體的壓力和溫度超過(guò)一定值（臨界點(diǎn)）時(shí)，就介于液體和氣體之間的中間狀態(tài)。鍋爐主蒸汽壓力超過(guò)22．12MPa。一般來(lái)說(shuō)，超臨界鍋爐有兩個(gè)最突出的優(yōu)點(diǎn)：一是熱效率高，從而節(jié)省燃料。隨著主蒸汽壓力和溫度的升高，超臨界機(jī)組的熱效率提高2-3%。二是污染物排放少，有利于環(huán)境保護(hù)。超臨界機(jī)組的No和CO排放較低。

1.2 鍋爐燃燒調(diào)節(jié)

鍋爐的燃燒狀態(tài)不僅直接影響鍋爐的運(yùn)行，而且直接影響到整個(gè)裝置的安全性和穩(wěn)定性。因此，無(wú)論是啟動(dòng)、停止還是正常運(yùn)行，都必須通過(guò)合理的燃燒組織以保持鍋爐燃燒的良好穩(wěn)定狀態(tài)。從這個(gè)意義上講，鍋爐燃燒調(diào)節(jié)主要的任務(wù)是：首先是適應(yīng)外部負(fù)荷的變化。由于電力系統(tǒng)的負(fù)荷隨時(shí)變化，所以調(diào)整鍋爐燃燒，保證鍋爐參數(shù)穩(wěn)定在合理范圍內(nèi)，產(chǎn)生足夠的蒸汽。其次是保證鍋爐安全可靠運(yùn)行，優(yōu)化鍋爐性能，減少損失，減少排放，盡可能減少污染。

2 600MW超臨界機(jī)組鍋爐燃燒調(diào)節(jié)

鍋爐最常用的強(qiáng)化方法是提高空氣加熱溫度，特別是燃用無(wú)煙煤時(shí)，空氣預(yù)熱的溫度應(yīng)更高，因?yàn)檫@樣不僅會(huì)使一次風(fēng)和二次風(fēng)的溫度升高，而且還會(huì)增加點(diǎn)火熱。但是，當(dāng)煤粉濃度過(guò)高時(shí)，必須增加二次風(fēng)量和溫度，因?yàn)榧訜崦悍坌枰嗟臒崃坎拍艿街瘘c(diǎn)，這往往會(huì)延遲著火。另外，為了保持合適的風(fēng)速和煤粉度，還需要合理的二次風(fēng)送風(fēng)。同時(shí)，保持火區(qū)的高溫，為燃燒區(qū)提供足夠的氧氣供應(yīng)[2]。

當(dāng)機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)燃燒比滿足負(fù)荷變化的要求時(shí)，機(jī)組的負(fù)荷將處于一個(gè)不斷變化的環(huán)境中，因此這時(shí)可以通過(guò)改變磨煤機(jī)負(fù)荷或增加（減少）磨煤機(jī)數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。特別是在鍋爐高負(fù)荷工作時(shí)，具有熱負(fù)荷高、燃燒穩(wěn)定的特點(diǎn)。需要記住的是，由于溫度過(guò)高而出現(xiàn)結(jié)渣的情況，所以應(yīng)盡量縮短火焰長(zhǎng)度，使火焰溫度降下來(lái)達(dá)到避免結(jié)渣的目的。低負(fù)荷鍋爐爐膛熱負(fù)荷相對(duì)較低，很容易導(dǎo)致爐膛滅火，因此為防止滅火現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)適當(dāng)降低鍋爐一二次風(fēng)壓，并充分調(diào)整煤粉量和風(fēng)速。為了防止風(fēng)速過(guò)大的變化，燃燒器應(yīng)加強(qiáng)對(duì)不良燃燒工況的控制，控制負(fù)荷變化速度，避免負(fù)荷大幅度波動(dòng)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，當(dāng)鍋爐負(fù)荷改變率由50%變成100%BMCR時(shí)，負(fù)荷改變率變化約為5%BMCR/min。

在鍋爐的正常實(shí)際運(yùn)行中，負(fù)荷和燃料的同時(shí)作用是引起鍋爐溫度變化的關(guān)鍵，因此鍋爐的燃燒溫度的有效調(diào)整可以具體分成三個(gè)部分：燃料的必要調(diào)整、一次風(fēng)和二次風(fēng)總風(fēng)量的調(diào)整和二次風(fēng)各子風(fēng)量的調(diào)整。因此，燃料量的調(diào)整應(yīng)遵循以下三個(gè)原則：首先，只要發(fā)生了快速減負(fù)荷或者快速降負(fù)荷至50%以下的原因，立即投入燃油油槍保證燃燒穩(wěn)定，達(dá)到幫助其助燃的效果。其次，要特別注意燃燒器煤粉濃度、爐膛負(fù)壓和溫度對(duì)的適應(yīng)性，增減磨煤機(jī)煤量是為了適應(yīng)鍋爐負(fù)荷變化，因此需要適當(dāng)調(diào)整。最后，如果發(fā)生鍋爐爐膛的滅火，應(yīng)立即手動(dòng)MFT，以防止?fàn)t內(nèi)發(fā)生失火和爆炸。

3 600MW超臨界機(jī)組鍋爐燃燒存在的問(wèn)題

3.1 排煙溫度偏高

燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)前，鍋爐排煙溫度普遍偏高。按上一循環(huán)600MW機(jī)組負(fù)荷，測(cè)得機(jī)組的排煙溫度約為134℃（大氣溫度11．5℃），比原設(shè)計(jì)值122℃高出約12℃，改造后排煙溫度為120．4℃和120．3℃，鍋爐效率提高幅度較大，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性能提高約5g/（kW·h）。通過(guò)對(duì)機(jī)組前后運(yùn)行數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，認(rèn)為造成機(jī)組排煙溫度高的主要原因是磨煤機(jī)至燃燒器一次風(fēng)量過(guò)大，煤粉細(xì)度較大二次風(fēng)機(jī)送至燃燒爐膛內(nèi)，因此煤粉在爐膛內(nèi)著火推移，排氣溫度升高[3]。

3.2 送風(fēng)機(jī)出力的不足

調(diào)整前整體優(yōu)化，二次風(fēng)機(jī)功率不夠。機(jī)組負(fù)荷較大時(shí)，風(fēng)機(jī)功率不足。通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)二次風(fēng)機(jī)出力不足的主要原因是二次風(fēng)量過(guò)大、二次風(fēng)差壓過(guò)高。實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這一現(xiàn)象。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)鍋爐二次風(fēng)量增加10%-20%時(shí)，二次風(fēng)差壓增加，不同負(fù)荷下爐膛二次風(fēng)流量壓差控制值增大。通過(guò)減少進(jìn)入磨煤機(jī)的送風(fēng)流量，減小二次風(fēng)爐的壓差，基本解決了二次風(fēng)量不足的問(wèn)題。同時(shí)，一、二次風(fēng)機(jī)電耗降低約300kW，機(jī)組效率提高0．2%，煤耗降低約0．2g/（kW·H）

3.3 磨煤機(jī)排放石煤量大是電廠普遍存在的問(wèn)題。

當(dāng)?shù)孛婵諝怏w積減少時(shí)，問(wèn)題就變得更加明顯。實(shí)際電廠采用二次風(fēng)運(yùn)行的主要目的是減少燃燒器的變形，并在一定程度上考慮了煤粉排放的影響。在找出造成燃燒器變形的主要原因后，停止使用并繼續(xù)使用較大的燃燒器，二次風(fēng)量沒有太大意義。首先，要根據(jù)燃燒的要求確定風(fēng)量。至于碎石煤排放量大，要從磨煤機(jī)本身找出原因。根據(jù)分析計(jì)算的原理，決定對(duì)磨煤機(jī)導(dǎo)風(fēng)環(huán)進(jìn)行改造，取得了良好的效果，磨煤機(jī)的使用大大減少，每小時(shí)100噸煤的平均排放量約為2%，而磨煤機(jī)煤的平均排放率降低了8%。按10000kj/kW·h的熱值計(jì)算，鍋爐效率提高約0．3%，單位煤耗降低 0．5g/（kW·h）。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)鍋爐的綜合燃燒優(yōu)化試驗(yàn)，機(jī)組的安全性、經(jīng)濟(jì)性和整體運(yùn)行水平得到了顯著提高?？偟姆较蚴窃诠ぷ鲀?nèi)容上優(yōu)化燃燒，主要在鍋爐里。事實(shí)上，在研究中也發(fā)現(xiàn)，兩臺(tái)機(jī)組汽端凝結(jié)水有很大差別，性能也不是很理想。逐步優(yōu)化裸眼機(jī)運(yùn)行，不斷提高機(jī)組整體運(yùn)行水平。