超臨界直流鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)研究

王玉濤

酒泉鋼鐵集團(tuán)能源中心

超臨界直流鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)研究

王玉濤

酒泉鋼鐵集團(tuán)能源中心

隨著社會的發(fā)展，節(jié)能與環(huán)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(yōu)化技術(shù)也成為熱能工程的一個重要研究方向。而鍋爐運(yùn)行中的燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)是提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)、環(huán)保運(yùn)行的重要手段，因此進(jìn)一步加強(qiáng)對其的研究非常有必要。在實(shí)際應(yīng)用中需要做好超臨界直流鍋爐燃燒調(diào)整試驗(yàn)，改善機(jī)組的運(yùn)行現(xiàn)狀，從而能夠達(dá)到相應(yīng)的目的。基于此本文分析了超臨界直流鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)。

超臨界直流鍋爐；燃燒；調(diào)整試驗(yàn)

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(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐、一次中間再熱、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)π型鍋爐。每臺爐配2臺容克式三分倉回轉(zhuǎn)空預(yù)器，鍋爐采用中速磨煤機(jī)直吹制粉系統(tǒng)，配5臺ZGM95G-II型中速磨煤機(jī)，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(diào)節(jié)再熱汽溫，噴水減溫調(diào)節(jié)過熱汽溫。煙風(fēng)系統(tǒng)配有2臺動葉可調(diào)軸流式送風(fēng)機(jī)和2臺雙動葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)，采用平衡通風(fēng)方式。

在鍋爐大比例摻燒固定碳含量高于設(shè)計(jì)煤種的策克煤之后，爐內(nèi)燃燒器區(qū)域結(jié)焦現(xiàn)象比較嚴(yán)重，且飛灰、爐渣含碳量高，鍋爐運(yùn)行效率偏低，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值，這些問題的存在對機(jī)組安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(yōu)化燃燒調(diào)整小組，從制粉系統(tǒng)、磨組運(yùn)行方式、鍋爐燃燒方式等方面進(jìn)行了專門試驗(yàn)，提出了解決相關(guān)問題的建議和措施。通過整個優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)，困擾電廠運(yùn)行的各個問題均已得到解決，鍋爐的結(jié)焦問題得到較大的改善，機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性顯著提高。

2 、燃燒器實(shí)際運(yùn)行中存在的問題

燃燒器實(shí)際運(yùn)行中存在的問題：

1)NOx排放濃度高。燃燒器的中心回流區(qū)深入燃燒器噴口內(nèi)部，造成一、二次風(fēng)過早混合，不利于抑制NOx的生成；另外燃燼風(fēng)率偏小，燃燼風(fēng)風(fēng)口距上層燃燒器僅3.5m，氮氧化物還原區(qū)域過小，造成空氣分級燃燒深度有限。2)燃燒器區(qū)域結(jié)渣。自鍋爐投運(yùn)以來，鍋爐燃燒器區(qū)域一直存在較為嚴(yán)重的結(jié)渣問題，結(jié)渣部位主要以燃燒器噴口為中心，向四周擴(kuò)散。中、上層燃燒器周圍的結(jié)渣情況較嚴(yán)重，在同一層中位于中間的燃燒器結(jié)渣也較為嚴(yán)重。燃燒器噴口四周的渣塊呈黑色致密狀，投產(chǎn)初期燃燒器區(qū)域結(jié)渣情況如圖1所示。燃料器附近結(jié)渣的主要原因是燃燒器自身結(jié)構(gòu)存在問題，并提出通過降低一次風(fēng)量和煤粉細(xì)度、提高磨煤機(jī)出口溫度、將二次風(fēng)旋流強(qiáng)度調(diào)至最弱及流量擋板開至最大等多種運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化調(diào)整，并進(jìn)行煤種摻燒，以減小結(jié)渣。

圖1 燃燒器配風(fēng)示意圖

3 、鍋爐燃燒調(diào)整優(yōu)化

3.1 試驗(yàn)內(nèi)容

針對目前電廠存在的問題，制定如下鍋爐燃燒優(yōu)化試驗(yàn)內(nèi)容：(1)摸底試驗(yàn)；(2)制粉系統(tǒng)調(diào)整試驗(yàn)(一次風(fēng)調(diào)平及煤粉細(xì)度調(diào)整)；(3)鍋爐配風(fēng)試驗(yàn)；(4)鍋爐總風(fēng)量試驗(yàn)；(5)燃燒調(diào)整后的熱效率試驗(yàn)。

3.2 試驗(yàn)方法

先對鍋爐進(jìn)行預(yù)備性試驗(yàn)，確定目前鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)，確認(rèn)儀器儀表的可靠性、準(zhǔn)確性。同時對空預(yù)器進(jìn)、出口氧量進(jìn)行標(biāo)定并選出代表點(diǎn)。然后對鍋爐制粉系統(tǒng)、總風(fēng)量、磨煤機(jī)組合運(yùn)行方式、二次風(fēng)門擋板開度對鍋爐熱效率的影響進(jìn)行試驗(yàn)。

試驗(yàn)期間，原煤在每臺給煤機(jī)入口的落煤管處進(jìn)行輪流取樣，采樣間隔30min，采樣持續(xù)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(yù)熱器出口的水平煙道內(nèi)取樣，爐渣在干渣機(jī)出口處取樣，試驗(yàn)期間連續(xù)取樣，每30min取樣1次，采樣持續(xù)2h，對取得樣品進(jìn)行破碎、縮分。

在空氣預(yù)熱器出口煙道上按等截面網(wǎng)格法的原則劃分測點(diǎn)，逐孔逐點(diǎn)進(jìn)行氧量場和溫度場標(biāo)定，根據(jù)標(biāo)定結(jié)果采用多代表點(diǎn)法選取采樣點(diǎn)。煙氣樣品經(jīng)不銹鋼管引出至煙道外后進(jìn)行煙氣的O2、CO、CO2、NO成分分析。空氣預(yù)熱器煙氣出口測點(diǎn)安裝T型鎧裝熱電偶，溫度信號由FLUKE溫度計(jì)直接讀取，每15min記錄1次，試驗(yàn)結(jié)束后求取平均值。

4 、效果評價

通過優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)，鍋爐效率較調(diào)整前提高了2.9個百分點(diǎn)。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(nèi)結(jié)焦問題得到極大改善，優(yōu)化效果明顯。具體試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 優(yōu)化后對比試驗(yàn)結(jié)果

從該爐低氮燃燒優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果可以看出：在機(jī)組滿負(fù)荷試驗(yàn)工況下，提高燃燼風(fēng)率可有效降低爐內(nèi)NOx生成量。在低氧量運(yùn)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(dāng)降低氧量還可以降低風(fēng)機(jī)耗電率，從而提高了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

總之，通過進(jìn)行鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)，在保證或提高鍋爐運(yùn)行安全和經(jīng)濟(jì)性的前提下，可有效降低鍋爐NOX排放濃度，取得環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益雙豐收，因此進(jìn)一步加強(qiáng)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(yùn)行調(diào)整優(yōu)化[J].能源研究與利用，2015，03：39-41+45.