600MW超臨界燃煤機組鍋爐燃燒調整策略選擇及運用

彭強

大唐三門峽發電有限責任公司 河南三門峽 472143

社會的發展常常伴隨著能源問題的發生，電站的運行優化是在現有設備和現代信息技術的基礎上，提高機組的工作效率，優化燃燒控制系統是在先進技術的基礎上對燃燒控制進行了優化，以確保電廠的最佳運行，并確保機組的安全和經濟運行。新投運的超臨界鍋爐由于參數高、爐膛尺寸大，容易出現火焰填充不同、受熱面不統一、受熱面爆管、水冷壁和爐渣在爐內的高溫腐蝕導致其性能較差，因此，應重視燃燒控制試驗，以獲得最佳的運行方式。鍋爐超臨界煤粉燃燒調節試驗的目的是確定鍋爐燃燒的最佳方式，并將其轉化為自動控制系統[1]。

1 基本概念

1.1 超臨界鍋爐介紹

目前，我國600MW超臨界鍋爐機組發電技術成熟先進，在國外已得到廣泛應用。超臨界是按壓力對裝置進行分類的術語。當液體的壓力和溫度超過一定值（臨界點）時，就介于液體和氣體之間的中間狀態。鍋爐主蒸汽壓力超過22．12MPa。一般來說，超臨界鍋爐有兩個最突出的優點：一是熱效率高，從而節省燃料。隨著主蒸汽壓力和溫度的升高，超臨界機組的熱效率提高2-3%。二是污染物排放少，有利于環境保護。超臨界機組的No和CO排放較低。

1.2 鍋爐燃燒調節

鍋爐的燃燒狀態不僅直接影響鍋爐的運行，而且直接影響到整個裝置的安全性和穩定性。因此，無論是啟動、停止還是正常運行，都必須通過合理的燃燒組織以保持鍋爐燃燒的良好穩定狀態。從這個意義上講，鍋爐燃燒調節主要的任務是：首先是適應外部負荷的變化。由于電力系統的負荷隨時變化，所以調整鍋爐燃燒，保證鍋爐參數穩定在合理范圍內，產生足夠的蒸汽。其次是保證鍋爐安全可靠運行，優化鍋爐性能，減少損失，減少排放，盡可能減少污染。

2 600MW超臨界機組鍋爐燃燒調節

鍋爐最常用的強化方法是提高空氣加熱溫度，特別是燃用無煙煤時，空氣預熱的溫度應更高，因為這樣不僅會使一次風和二次風的溫度升高，而且還會增加點火熱。但是，當煤粉濃度過高時，必須增加二次風量和溫度，因為加熱煤粉需要更多的熱量才能到著火點，這往往會延遲著火。另外，為了保持合適的風速和煤粉度，還需要合理的二次風送風。同時，保持火區的高溫，為燃燒區提供足夠的氧氣供應[2]。

當機組并網運行時，當燃燒比滿足負荷變化的要求時，機組的負荷將處于一個不斷變化的環境中，因此這時可以通過改變磨煤機負荷或增加（減少）磨煤機數量來實現的。特別是在鍋爐高負荷工作時，具有熱負荷高、燃燒穩定的特點。需要記住的是，由于溫度過高而出現結渣的情況，所以應盡量縮短火焰長度，使火焰溫度降下來達到避免結渣的目的。低負荷鍋爐爐膛熱負荷相對較低，很容易導致爐膛滅火，因此為防止滅火現象的發生，應適當降低鍋爐一二次風壓，并充分調整煤粉量和風速。為了防止風速過大的變化，燃燒器應加強對不良燃燒工況的控制，控制負荷變化速度，避免負荷大幅度波動。簡單來說，當鍋爐負荷改變率由50%變成100%BMCR時，負荷改變率變化約為5%BMCR/min。

在鍋爐的正常實際運行中，負荷和燃料的同時作用是引起鍋爐溫度變化的關鍵，因此鍋爐的燃燒溫度的有效調整可以具體分成三個部分：燃料的必要調整、一次風和二次風總風量的調整和二次風各子風量的調整。因此，燃料量的調整應遵循以下三個原則：首先，只要發生了快速減負荷或者快速降負荷至50%以下的原因，立即投入燃油油槍保證燃燒穩定，達到幫助其助燃的效果。其次，要特別注意燃燒器煤粉濃度、爐膛負壓和溫度對的適應性，增減磨煤機煤量是為了適應鍋爐負荷變化，因此需要適當調整。最后，如果發生鍋爐爐膛的滅火，應立即手動MFT，以防止爐內發生失火和爆炸。

3 600MW超臨界機組鍋爐燃燒存在的問題

3.1 排煙溫度偏高

燃燒優化調整試驗前，鍋爐排煙溫度普遍偏高。按上一循環600MW機組負荷，測得機組的排煙溫度約為134℃（大氣溫度11．5℃），比原設計值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，機組經濟性能提高約5g/（kW·h）。通過對機組前后運行數據的對比分析，認為造成機組排煙溫度高的主要原因是磨煤機至燃燒器一次風量過大，煤粉細度較大二次風機送至燃燒爐膛內，因此煤粉在爐膛內著火推移，排氣溫度升高[3]。

3.2 送風機出力的不足

調整前整體優化，二次風機功率不夠。機組負荷較大時，風機功率不足。通過對設備運行參數和數據的分析，發現二次風機出力不足的主要原因是二次風量過大、二次風差壓過高。實驗證實了這一現象。試驗結果表明，當鍋爐二次風量增加10%-20%時，二次風差壓增加，不同負荷下爐膛二次風流量壓差控制值增大。通過減少進入磨煤機的送風流量，減小二次風爐的壓差，基本解決了二次風量不足的問題。同時，一、二次風機電耗降低約300kW，機組效率提高0．2%，煤耗降低約0．2g/（kW·H）

3.3 磨煤機排放石煤量大是電廠普遍存在的問題。

當地面空氣體積減少時，問題就變得更加明顯。實際電廠采用二次風運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，停止使用并繼續使用較大的燃燒器，二次風量沒有太大意義。首先，要根據燃燒的要求確定風量。至于碎石煤排放量大，要從磨煤機本身找出原因。根據分析計算的原理，決定對磨煤機導風環進行改造，取得了良好的效果，磨煤機的使用大大減少，每小時100噸煤的平均排放量約為2%，而磨煤機煤的平均排放率降低了8%。按10000kj/kW·h的熱值計算，鍋爐效率提高約0．3%，單位煤耗降低 0．5g/（kW·h）。

4 結語

通過鍋爐的綜合燃燒優化試驗，機組的安全性、經濟性和整體運行水平得到了顯著提高。總的方向是在工作內容上優化燃燒，主要在鍋爐里。事實上，在研究中也發現，兩臺機組汽端凝結水有很大差別，性能也不是很理想。逐步優化裸眼機運行，不斷提高機組整體運行水平。