某1 000 MW機組鍋爐燃燒調(diào)整試驗研究

陳 青

(潤電能源科學技術有限公司，鄭州 450016)

0 引 言

本次燃燒調(diào)整試驗以某1 000 MW機組作為試驗機組，該機組設計煤種為貧煤，實際燃用高揮發(fā)分煙煤，運行中存在灰渣可燃物含量、CO含量偏高問題；為了提升可燃物的燃盡率和鍋爐效率，故進行鍋爐燃燒調(diào)整試驗，針對上述問題進行一系列調(diào)整試驗，以解決鍋爐運行中存在的問題。

1 鍋爐設備基本概況

鍋爐為超超臨界參數(shù)變壓直流、一次再熱、平衡通風、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構架、全懸吊П型鍋爐，鍋爐主要設計參數(shù)見表1。

表1 鍋爐主要設計參數(shù)

鍋爐設計煤種為貧煤，煤種數(shù)據(jù)見表2。

表2 設計煤種數(shù)據(jù)

2 燃燒調(diào)整試驗

目前鍋爐存在的問題，鍋爐設計煤質(zhì)為貧煤，實際燃用高揮發(fā)分煙煤，鍋爐存在灰渣可燃物含量、煙氣CO含量偏高的問題，尤其是底層兩臺磨投運時，上述現(xiàn)象較為明顯。針對上述問題，進行一系列燃燒調(diào)整試驗。本次試驗進行的調(diào)整試驗主要工作見表3。

表3 調(diào)整試驗內(nèi)容

(1)一次風速熱態(tài)調(diào)平

鍋爐采用前后墻對沖燃燒方式的旋流煤粉燃燒器，總共48只燃燒器，分前墻3層后墻3層布置，每層8只；前墻由下往上依次布置C、D、B層燃燒器，后墻由下往上依次布置E、F、A層燃燒器。一次風速熱態(tài)調(diào)平試驗針對6層燃燒器各自對應8根粉管進行調(diào)平，使每層粉管內(nèi)一次風速盡量達到平衡狀態(tài)。通過對各一次風管風速進行測量，對部分一次風管進行可調(diào)縮孔調(diào)整，各磨煤機同層一次風速偏差均在±10%范圍內(nèi)。根據(jù)鍋爐設計資料進行計算，額定負荷下，粉管設計一次風速為21 m/s左右，而一次風調(diào)平試驗發(fā)現(xiàn)，實際一次風速接近30 m/s，明顯高于設計值，可能破壞爐膛內(nèi)部流場結構，影響煤粉著火燃燒。

制粉系統(tǒng)磨制常用煤種，維持磨煤機進口風量和給煤量穩(wěn)定，利用平頭煤粉取樣裝置在每臺磨各粉管上進行等速取樣，測試各制粉系統(tǒng)煤粉細度；結合煤種特性，分析當前煤粉細度的合理性，通過調(diào)整分離器折向擋板開度，對煤粉細度進行調(diào)整。目前，燃用煤種為混合摻燒，其主要包括同友#5煤、神潔煤、伊泰煤和無煙煤，其主要煤質(zhì)特性見表4。

表4 燃用煤種煤質(zhì)特性

煤粉細度測試結果見表5。

表5 煤粉細度結果

由上表可知：A、B、C、D四臺磨煤機磨制同友#5煤，煤種揮發(fā)分為38.35%，R90推薦值為19.20%，煤粉細度整體合理，除C磨外，其他三臺磨煤機煤粉細度略低于推薦值，煤粉偏細，但考慮到鍋爐目前問題主要為灰渣可燃物含量偏高，增大煤粉粒度不利于煤粉燃盡率提升，因此維持當前煤粉細度。E磨磨制神潔煤，煤種揮發(fā)分Vdaf=36.09%，對應的煤粉細度R90 推薦值為18.00%，試驗煤粉細度R90 為10.60%，具有一定提升空間，為了降低制粉系統(tǒng)電耗，可以適當開大分離器折向擋板開度。F磨磨制無煙煤，煤種揮發(fā)分Vdaf=8.49%，對應的煤粉細度R90 推薦值為4.20%，試驗煤粉細度R90為10.20%，煤粉明顯偏粗，應當適當減小分離器折向擋板開度。

根據(jù)上述煤粉細度結果，對E、F磨分離器折向擋板開度進行調(diào)整，將E磨分離器擋板開度由40%調(diào)整至50%，將F磨分離器擋板開度由30%調(diào)整至25%。在磨煤機運行參數(shù)保持基本不變的情況下，E磨煤粉細度增大至12.50%，F(xiàn)磨煤粉細度增大至16.30%。更加偏離煤粉細度推薦值，與預期趨勢不一致，懷疑分離器內(nèi)部存在缺陷問題。根據(jù)試驗實際情況，對燃用煤種進行調(diào)整，取消無煙煤摻燒，對C、E、F三臺磨煤機的磨制煤種進行調(diào)整，C磨調(diào)整為神潔煤，E磨調(diào)整為同友#5煤，F(xiàn)磨調(diào)整為同友#5煤。調(diào)整后，C、E、F三臺磨煤粉細度結果見表6。

表6 C、E、F磨煤粉細度結果

由上表可知：C、E、F三臺磨煤粉細度R90實測值分別為18.40%、14.10%、12.60%，C、E磨煤粉細度較為合適，F(xiàn)磨煤粉細度略低，但因分離器擋板調(diào)節(jié)性能不佳，未進行繼續(xù)調(diào)整。

我國最早的也是第一部以政府名義頒布的圖書館法規(guī)是《京師圖書館及各省圖書館通行章程》。宣統(tǒng)元年（1909年），京師圖書館（北京圖書館前身）奉旨籌建。宣統(tǒng)二年（1910年），清政府頒布《京師圖書館及各省圖書館通行章程》，在我國正式確立并普遍推廣使用圖書館名稱。

(3)鍋爐運行氧量優(yōu)化調(diào)整

在機組負荷、入爐煤質(zhì)、配風方式等一定的情況下，鍋爐運行氧量存在一個最優(yōu)值；低于該值時，燃料得不到足夠的氧氣，不能充分燃燒，灰渣可燃物及排煙中CO 含量升高，引起燃料不完全燃燒熱損失增大，同時增加水冷壁高溫腐蝕及結渣的風險；超過該值時，繼續(xù)提升氧量不能顯著提高爐內(nèi)燃料的燃盡程度，反而增加煙氣量，引起排煙熱損失增大，同時也增加了NOx生成量。在機組負荷1 000 MW工況、750 MW工況、500 MW工況下進行，保持鍋爐其他運行參數(shù)不變，改變鍋爐送風量，在三種不同運行氧量下測試鍋爐效率，確定最佳運行氧量值，在機組負荷1 000 MW工況、750 MW工況、500 MW工況下，最佳運行氧量分別為2.50%、2.70%、3.00%。

(4)摸底試驗工況

在機組負荷1 000 MW工況下，在不做其他調(diào)整狀況下，進行鍋爐效率摸底測試，鍋爐效率試驗結果見表7。

表7 鍋爐效率(摸底)工況結果

由上表可知：在機組負荷1 000 MW工況下，空預器出口煙氣CO含量為1 337.68 ppm，排煙溫度(修正后)為123.60 ℃，鍋爐效率(修正后)93.120%?？疹A器進口煙氣氧量控制相對較合理，但是燃料燃盡率較低，爐渣可燃物含量偏高，空預器出口煙氣CO含量相對較高。

(5)燃盡風量調(diào)整

燃盡風用于補充主燃燒區(qū)欠缺的氧量，保證燃料的燃盡，燃盡風量對鍋爐效率及NOx生成有重要影響。在爐膛氧量一定的情況下，燃盡風量越大，爐膛主燃燒區(qū)的欠氧情況就越嚴重，NOx生成相對減弱；同時，若爐內(nèi)存在燃燒不均衡，增大燃盡風量可以促進煙氣中可燃物的燃盡。通過改變?nèi)急M風門層風門擋板開度，觀察其對鍋爐效率、NOx 生成的影響，最終確定在機組負荷1 000 MW工況下，燃盡風門處于全開狀態(tài)；在750 MW負荷工況下，燃盡風門開度設在70%狀態(tài)；在500 MW負荷工況下，燃盡風門開度設在50%狀態(tài)。

(6)二次風配風方式調(diào)整

二次風是煤粉燃燒過程中主要的氧氣來源，二次風與煤粉在爐內(nèi)的匹配程度對煤粉的高效燃燒有重要影響。通過改變主燃燒器區(qū)域各層二次風風門的擋板開度，改變二次風進入爐膛的方式，觀察其對鍋爐效率和NOx生成的影響規(guī)律。試驗調(diào)整在機組負荷1 000 MW工況下進行，盡量維持鍋爐其他運行參數(shù)不變，二次風配風方式分別采用均等型、正寶塔型和縮腰型配風方式。通過調(diào)整對鍋爐效率進行測試，采用正寶塔型配風方式時，鍋爐效率最高，NOx生成濃度及風機電流均無明顯升高。

(7)外二次風門開度調(diào)整

旋流燃燒器外二次風門開度越小，對應的外二次風量越小，旋流強度越強，可以更高效的卷吸周圍高溫煙氣加熱一次風粉，有利于煤粉的點燃，但不利于燃燒前期的氧量供應。試驗通過改變?nèi)紵魍舛物L門開度，調(diào)整各層燃燒器外二次風的風量和旋流強度，觀察其對鍋爐效率和NOx生成情況的影響。

在機組負荷1 000 MW工況下，采用“V型配風”方式，增加靠近側(cè)墻的外二次風量，可以減輕靠近側(cè)墻區(qū)域煙道中的CO濃度，減輕側(cè)墻區(qū)域發(fā)生高溫腐蝕的風險；增大低層燃燒器外二次風門開度，可以增加底部外二次風供給，同時，在一次風速偏高的情況下，減輕底層外二次風的旋流強度，可以減輕底層一、二次風的分離程度，增加底層燃料燃燒初期所需的氧量供給，因此對降低灰渣含碳量有一定作用。

在機組負荷750 MW工況下，通過開大底層燃燒器外二次風門開度，采用“V型”配風方式，爐渣可燃物含量和煙氣中CO含量均有明顯下降。

在機組負荷500 MW工況下，采用開大底層燃燒器外二次風門開度，關小各層燃燒器外二次風門開度，適當提升二次風箱壓力，鍋爐排煙溫度和CO含量均有所降低，灰渣可燃物含量有所降低，鍋爐效率有一定的提升。

(8)底層磨煤機旁路風門開度調(diào)整

機組采用雙進雙出鋼球磨制粉系統(tǒng)，其一次風分為容量風和旁路風，其中容量風量與磨煤機出力直接相關，旁路風起到燃料預干燥、維持一次風速等作用，與磨煤機出力沒有直接關系。正常運行中，底層磨煤機旁路風門通常處于全關狀態(tài)。為了驗證底層燃燒器一次風速對鍋爐運行的影響，在維持底層磨煤機出力不變的情況下，對底層磨煤機旁路風門開度進行調(diào)節(jié)，從而改變底層燃燒器的一次風速。試驗在機組負荷1 000 MW工況下進行，底層磨煤機旁路風門打開后，煙氣中CO含量明顯上升，灰渣含碳量及排煙溫度變化不明顯，鍋爐效率有所降低；同時NOx生成量也有一定上升，因此保持底層磨煤機旁路風門通常處于全關狀態(tài)。

(9)底層磨煤機出力調(diào)整

雙進雙出鋼球磨制粉系統(tǒng)的一次風分為容量風和旁路風，其中容量風量與磨煤機出力直接相關，通過改變底層磨煤機容量風門開度，調(diào)節(jié)底層磨煤機容量風量，從而改變底層磨煤機出力，觀察其對鍋爐運行的影響。試驗在機組負荷1 000 MW工況下進行，通過降低底層磨煤機出力并優(yōu)化相應配風，煙氣中CO 含量及爐渣含碳量明顯降低，其中爐渣可燃物含量達到1 000 MW工況試驗的最低值，鍋爐效率有較大提升；雖然降低底層磨出力帶來了一次風機電流的明顯上升，但綜合考慮，降低底層磨煤機出力，對提升機組運行經(jīng)濟性仍有幫助。

(10)最佳運行工況調(diào)整

試驗在機組負荷1 000 MW工況下進行，選擇合適的運行氧量，燃盡風門處于全開狀態(tài)，采用正寶塔配風方式及開大底層燃燒器外二次風門開度，采用“V型”配風方式，增大靠近側(cè)墻的燃燒器外二次風門開度，減小底層磨煤機出力，根據(jù)以上措施，開展兩組最佳調(diào)整工況試驗，其結果見表8。

表8 最佳工況調(diào)整試驗結果

由以上數(shù)據(jù)可知：爐渣可燃物含量與原始工況相比降低6.13個百分點，空預器出口CO含量與原始工況相比降低871.35 ppm，鍋爐效率與原始工況相比提高0.717個百分點。爐內(nèi)燃燒均衡提升，NOX生成濃度、氨耗量及風機電耗均有所降低。

(11)配風組合方式推薦

機組不同負荷工況下，配風組合方式推薦見表9。

表9 配風組合方式推薦

3 結束語

通過一系列調(diào)整試驗工作，鍋爐燃燒存在的問題在一定程度上得到改善，爐渣可燃物含量及空預器出口煙氣CO含量相比于調(diào)整前降低幅度較大，并且鍋爐效率得到一定程度提高，使機組各項經(jīng)濟技術指標得到一定提升。