1000MW超超臨界鍋爐燃燒優化調整

杜文

摘要：某廠1000MW超超臨界機組目前運行存在著排煙溫度偏高、爐內熱偏差偏大、一次風率及鍋爐氧量控制不合適等問題。因此進行鍋爐燃燒調整，以進一步掌握鍋爐運行特性，優化鍋爐運行方式，考察并改善鍋爐存在的問題，在兼顧鍋爐汽水參數、結渣、經濟性、NOx排放等因素的基礎上，確定鍋爐最佳運行參數。

關鍵詞：超超臨界;排煙溫度;爐內偏差;優化調整

試驗期間通過燃燒調整和摻燒優化試驗等大量細致的工作，綜合考慮鍋爐運行的安全性、經濟性以及環保性，確定了1000MW超超臨界鍋爐合適的運行參數和運行方式;大幅提高了鍋爐運行效率，降低了排煙溫度、減小了爐內熱偏差，優化了一次風風率和鍋爐運行氧量，并將排煙中CO濃度控制在較低水平;同時，在全部調整過程中鍋爐汽水參數和NOx排放等均處于正常水平。本文通過調整鍋爐燃燒器的一次風速、內二次風量、外二次風量、煤粉細度和運行氧量等，掌握了鍋爐的運行狀況，降低了排煙溫度、減少了爐內熱偏差、優化了一次風率和運行氧量。

1鍋爐設備概述

1000MW超超臨界燃煤汽輪發電機組，鍋爐為東方鍋爐股份有限公司設計制造的超超臨界參數、對沖燃燒方式、單爐膛、一次再熱、固態排渣、平衡通風、全鋼構架、全懸吊π型結構、露天布置變壓直流鍋爐。

目前有兩臺三分倉空預器，一次風機以及送風機將空氣送往不同的空預器中，通過相應的煙氣加熱過程中把一次風以及部分冷一次風進行混合，并且將其融入磨煤機，同時將前后墻的煤粉燃燒器布置好。二次風在進入燃燒器的風箱之后借助不同的調節擋板進入不同的通道，與此同時有些二次風在進入到燃燒器之后，燃燒器上方出現的燃燼，此外還有少量的二次風也進入其中，這部分二次風則是通過專門的中心通道進入到其中的。主要采用的設備是中速磨冷一次風機屬于直吹式制粉末系統，另外還有六臺中速磨煤機，在使用設計的煤種的過程中，其中有五臺是運行的，還有一臺主要是用來備用的。磨煤機出口采用變頻旋轉分離器控制磨煤機出口煤粉細度。

2燃燒優化調整

燃燒調整是為了解鍋爐的運行特性，確定鍋爐較佳的運行方式，保證鍋爐的安全、經濟運行，主要包括以下幾個調整：

2.1一次風量調整

一次風速的大小，對燃燒著火影響較大。一次風速過高，推遲煤粉著火，引起燃燒效率下降;一次風速過低，一次風剛性變差，容易引起燃燒器噴嘴燒損和結焦。試驗進行時，保持爐膛出口氧量穩定，調整一次風機擋板開度，改變一次風速，觀察一次風速對鍋爐主要參數及鍋爐熱效率的影響。該項試驗在100M負荷下進行，共2個工況。

1000MW負荷運行一次風量分別為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，說明適當一次風量（即風煤比）能夠減小燃燒器出口一次風的動量，提高煤粉的燃盡率和鍋爐效率，另外，降低一次風速對降低廠用電率也有明顯的效果。滿負荷工況下，推薦一次風速維持在145-155t/h，風煤比控制在1.78左右。

2.2內外二次風量調整

內二次風與一次風一起提供著火初期的氧氣，外二次風用來補充煤粉燃盡所需的空氣，使之完全燃燒。適當增加內二次風可以及時提供燃燒所需的氧氣，促進燃燒的進行、有利于CO濃度的降低，但是會造成排煙NOx增加，內二次風率過大且過早混入一次風中時，會影響到正常的著火和燃燒，會造成飛灰含碳量升高。

增加外二次風同時意味著降低其旋流強度，使得燃燒器回流區變窄、變長，并使得外二次風與煤粉氣流較早混合，這樣會造成著火燃燒位置距噴口的距離增加、噴口結焦減輕但燃燒推遲，但另一方面也會造成NOx生成濃度增加。降低外二次風量則會使其旋流強度增加、著火提前，但對控制噴口結焦不利。通過調節各個燃燒器的內外二次風旋流強度來調整各個燃燒器的火焰長度，從而來調整爐膛內著火位置和燃燒效率、NOx生成濃度。

2.3燃盡風調整

燃盡風的設計是為降低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。燃盡風風量不宜過高，過高會影響主燃區域煤粉的燃盡率。變燃盡風試驗在100%額定負荷下進行。1000MW負荷下進行2個變燃盡風量工況，燃盡風風門開度分別為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℃。試驗結果表明，減小燃盡風風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，燃盡風風量降低后，提高了主燃區的風量，保證了主燃區煤粉的燃盡率，對降低排煙溫度也是有利的，因此建議在滿負荷運行中，在SCR入口NOx量在可控范圍內，可以將燃盡風風門的開度減小到70%左右。

2.4煤粉細度調整

對于發電廠煤粉鍋爐來講，煤粉細度不但對運行經濟性影響較大，而且對鍋爐安全運行也是重要的影響因素，煤粉細度視煤種和具體的鍋爐結構而定，通過1000MW負荷下試驗來確定。1000MW負荷下進行2個變細度工況，分離器反饋轉速分別為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℃。試驗結果表明，滿負荷下提高煤粉細度能夠提高煤粉燃盡率，降低排煙溫度，提高鍋爐效率。

2.5最佳運行方式調整

試驗表明，習慣運行工況運行氧量在2.48%左右，一次風風量160t/h以上，分離器轉速40%，經過調整后將氧量控制在2.30%左右，一次風量控制在150t/h左右，分離器轉速在40～45%，鍋爐效率從94.02%，提高到94.625%（兩個工況均值），效率提高0.605個百分點，折合供電煤耗降低約1.81g/kWh。同時，排煙溫度從132.5℃降低到126.6℃（兩個工況均值），降低5.9℃。SCR入口NOx從247.0mg/Nm3降低到217.5mg/Nm3（兩個工況均值），降低29.5mg/Nm3。

3調整前后成果

3.1廠用電量變化情況

調整后，2臺一次風機電流減小27.65A，2臺送風機電流減小17.61A，5臺磨煤機電流增加18.84A，一次風機、送風機、磨煤機耗電功率降低245.9kW，總常用電量按32MW計，調整后廠用電率降低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℃。

結語：

1000MW超超臨界機組在保證鍋爐安全穩定運行、CO生成濃度達標的基礎上，經過鍋爐燃燒調整優化后，鍋爐的整體效率得到了很大提升，節能效果顯著，其中額定負荷時的鍋爐效率由94.020%提高至94.625%，效率提高0.605個百分點，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;一次風機、送風機、磨煤機總耗電功率降低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℃。通過鍋爐燃燒調整的不斷優化，解決了1000MW超超臨界機組出現了諸多調試遺留問題，進一步提升了機組的安全效益與經濟效益。

參考文獻

[1]郭杰，秦希超.1000MW超超臨界機組鍋爐燃燒優化試驗研究[J].中國電力.2015（05）

[2]寧獻武，李志山，李樹民，劉文忠，劉志杰.1000MW機組鍋爐燃燒調整與經濟運行[J].熱力發電.2012（03）