超臨界直流鍋爐燃燒優化調整試驗研究

王玉濤

酒泉鋼鐵集團能源中心

超臨界直流鍋爐燃燒優化調整試驗研究

王玉濤

酒泉鋼鐵集團能源中心

隨著社會的發展，節能與環保工作越來越受到重視，在保證鍋爐燃燒效率的同時降低其NOX排放的燃燒優化技術也成為熱能工程的一個重要研究方向。而鍋爐運行中的燃燒優化調整試驗是提高機組經濟、環保運行的重要手段，因此進一步加強對其的研究非常有必要。在實際應用中需要做好超臨界直流鍋爐燃燒調整試驗，改善機組的運行現狀，從而能夠達到相應的目的。基于此本文分析了超臨界直流鍋爐燃燒優化調整試驗。

超臨界直流鍋爐；燃燒；調整試驗

1 、概述

某自備電廠5號鍋爐型號為DG-1200/25.4-II4，系燃煤超臨界參數變壓運行螺旋管圈直流爐、一次中間再熱、全鋼懸吊結構π型鍋爐。每臺爐配2臺容克式三分倉回轉空預器，鍋爐采用中速磨煤機直吹制粉系統，配5臺ZGM95G-II型中速磨煤機，單爐膛前后墻對沖燃燒方式，通過布置在低溫再熱器和省煤器后的平行煙氣擋板來調節再熱汽溫，噴水減溫調節過熱汽溫。煙風系統配有2臺動葉可調軸流式送風機和2臺雙動葉可調軸流式引風機，采用平衡通風方式。

在鍋爐大比例摻燒固定碳含量高于設計煤種的策克煤之后，爐內燃燒器區域結焦現象比較嚴重，且飛灰、爐渣含碳量高，鍋爐運行效率偏低，遠低于設計值，這些問題的存在對機組安全和經濟運行帶來十分不利的影響。

針對電廠目前存在的問題，電廠與電科院組成了鍋爐優化燃燒調整小組，從制粉系統、磨組運行方式、鍋爐燃燒方式等方面進行了專門試驗，提出了解決相關問題的建議和措施。通過整個優化調整試驗，困擾電廠運行的各個問題均已得到解決，鍋爐的結焦問題得到較大的改善，機組運行的安全性和經濟性顯著提高。

2 、燃燒器實際運行中存在的問題

燃燒器實際運行中存在的問題：

1)NOx排放濃度高。燃燒器的中心回流區深入燃燒器噴口內部，造成一、二次風過早混合，不利于抑制NOx的生成；另外燃燼風率偏小，燃燼風風口距上層燃燒器僅3.5m，氮氧化物還原區域過小，造成空氣分級燃燒深度有限。2)燃燒器區域結渣。自鍋爐投運以來，鍋爐燃燒器區域一直存在較為嚴重的結渣問題，結渣部位主要以燃燒器噴口為中心，向四周擴散。中、上層燃燒器周圍的結渣情況較嚴重，在同一層中位于中間的燃燒器結渣也較為嚴重。燃燒器噴口四周的渣塊呈黑色致密狀，投產初期燃燒器區域結渣情況如圖1所示。燃料器附近結渣的主要原因是燃燒器自身結構存在問題，并提出通過降低一次風量和煤粉細度、提高磨煤機出口溫度、將二次風旋流強度調至最弱及流量擋板開至最大等多種運行參數優化調整，并進行煤種摻燒，以減小結渣。

圖1 燃燒器配風示意圖

3 、鍋爐燃燒調整優化

3.1 試驗內容

針對目前電廠存在的問題，制定如下鍋爐燃燒優化試驗內容：(1)摸底試驗；(2)制粉系統調整試驗(一次風調平及煤粉細度調整)；(3)鍋爐配風試驗；(4)鍋爐總風量試驗；(5)燃燒調整后的熱效率試驗。

3.2 試驗方法

先對鍋爐進行預備性試驗，確定目前鍋爐的運行狀態，確認儀器儀表的可靠性、準確性。同時對空預器進、出口氧量進行標定并選出代表點。然后對鍋爐制粉系統、總風量、磨煤機組合運行方式、二次風門擋板開度對鍋爐熱效率的影響進行試驗。

試驗期間，原煤在每臺給煤機入口的落煤管處進行輪流取樣，采樣間隔30min，采樣持續2h，所采煤樣一式兩份及時放入密封容器。飛灰直接從空氣預熱器出口的水平煙道內取樣，爐渣在干渣機出口處取樣，試驗期間連續取樣，每30min取樣1次，采樣持續2h，對取得樣品進行破碎、縮分。

在空氣預熱器出口煙道上按等截面網格法的原則劃分測點，逐孔逐點進行氧量場和溫度場標定，根據標定結果采用多代表點法選取采樣點。煙氣樣品經不銹鋼管引出至煙道外后進行煙氣的O2、CO、CO2、NO成分分析。空氣預熱器煙氣出口測點安裝T型鎧裝熱電偶，溫度信號由FLUKE溫度計直接讀取，每15min記錄1次，試驗結束后求取平均值。

4 、效果評價

通過優化調整試驗，鍋爐效率較調整前提高了2.9個百分點。排煙溫度下降5℃左右，飛灰和大渣可燃物含量顯著下降，爐內結焦問題得到極大改善，優化效果明顯。具體試驗結果見表2。

表2 優化后對比試驗結果

從該爐低氮燃燒優化試驗結果可以看出：在機組滿負荷試驗工況下，提高燃燼風率可有效降低爐內NOx生成量。在低氧量運行工況下，飛灰可燃物變化不大，鍋爐效率降低也不明顯，適當降低氧量還可以降低風機耗電率，從而提高了機組運行的經濟性。

總之，通過進行鍋爐燃燒優化調整試驗，在保證或提高鍋爐運行安全和經濟性的前提下，可有效降低鍋爐NOX排放濃度，取得環境效益和經濟效益雙豐收，因此進一步加強對其的研究非常有必要。

[1]張洪涌，謝靈鷗.超臨界直流鍋爐燃燒器改造與運行調整優化[J].能源研究與利用，2015，03：39-41+45.