660MW超超臨界鍋爐燃燒調(diào)整優(yōu)化

1、660MW超超臨界鍋爐燃燒調(diào)整優(yōu)化王振明 胡燕賓 吳干要（大唐信陽發(fā)電有限責(zé)任公司，河南 信陽 464100）摘 要：某廠660MW超超臨界鍋爐由東方鍋爐廠供貨，為體現(xiàn)超超臨界機(jī)組的低能耗優(yōu)點(diǎn)，通過對(duì)燃燒調(diào)整的優(yōu)化，使該鍋爐效率由原始的92.32%提高到93.31%，超過設(shè)計(jì)效率93%，達(dá)到了安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。關(guān)鍵詞：超超臨界；燃燒調(diào)整；優(yōu)化；鍋爐效率1 前言某廠鍋爐為東方鍋爐股份有限公司生產(chǎn)的DG200026.15-II2型一次中間再熱、超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行，帶內(nèi)置式啟動(dòng)旁路系統(tǒng)的本生直流鍋爐。型式為單爐膛、尾部雙煙道結(jié)構(gòu)、采用煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)、平衡通風(fēng)

2、、露天布置、前后墻對(duì)沖燃燒方式。爐膛下部為螺旋水冷壁，上部為垂直水冷壁。制粉系統(tǒng)采用冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配6臺(tái)ZGM-113G型中速磨，燃燒器為東鍋公司自行開發(fā)設(shè)計(jì)的外濃內(nèi)淡型低NOx旋流燃燒器（仿HT-NR3型），布置于螺旋水冷壁前后墻各3層，每層布置6只。在煤粉燃燒器的上方前、后墻各布置1層6只燃燼風(fēng)及2只側(cè)燃盡風(fēng)。機(jī)組配置兩臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)軸流送風(fēng)機(jī)、兩臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)軸流一次風(fēng)機(jī)、兩臺(tái)三分倉容克式空氣預(yù)熱器后，兩臺(tái)雙室五電場(chǎng)靜電除塵器，兩臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)引風(fēng)機(jī)、脫硫系統(tǒng)。三大風(fēng)機(jī)均由豪頓華工程有限公司生產(chǎn)。該廠設(shè)計(jì)煤種為河南平頂山煤礦的混合煤種：名 稱符號(hào)單位設(shè)計(jì)煤種試驗(yàn)煤種收到基水分Mar%

3、8.06.68收到基灰分Aar%31.5633.91干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf%25.2326.69收到基低位發(fā)熱量Qnet,arkJ/kg20.0319.172 優(yōu)化前鍋爐參數(shù)燃燒調(diào)整運(yùn)行方式優(yōu)化前測(cè)試鍋爐經(jīng)濟(jì)參數(shù)見表1：項(xiàng) 目單位優(yōu)化前空預(yù)器出口氧量（A/B）%5.64/4.77排煙溫度（A/B）129.98空預(yù)器入口溫度（A/B）357.03飛灰含碳量（A/B）%1.42/1.24爐渣含碳量%6.12排煙熱損失q2%6.19固體未完全燃燒熱損失q4%1.02修正后鍋爐熱效率%92.32表1.優(yōu)化前鍋爐參數(shù)鍋爐在600MW原始工況效率為92.32%，主要損失項(xiàng)為排煙熱損失與固體不完全燃燒熱損

4、失。3 燃燒調(diào)整優(yōu)化試驗(yàn)筆者通過對(duì)制粉系統(tǒng)加載力、通風(fēng)量、風(fēng)粉溫度、煤粉細(xì)度等優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)，分析各參數(shù)對(duì)能耗的影響，總結(jié)出適合的運(yùn)行方式。同時(shí)對(duì)鍋爐進(jìn)行過?？諝庀禂?shù)、一次風(fēng)壓、二次風(fēng)門開度優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)，從而得出總體的最優(yōu)運(yùn)行方式。3.1分離器折向擋板調(diào)整試驗(yàn)該試驗(yàn)進(jìn)行4個(gè)工況，保持磨煤機(jī)出力50t/h，風(fēng)量90t/h，加載壓力11.8MPa，調(diào)節(jié)磨煤機(jī)分離器開度45°、50°、55°和60°，獲得磨煤機(jī)分離器折向擋板角度變化后煤粉細(xì)度R90的變化規(guī)律（如圖1所示）。圖1.煤粉細(xì)度與折向擋板開度關(guān)系曲線 對(duì)四個(gè)工況磨煤機(jī)的制粉電耗計(jì)算結(jié)果如表2所示：擋板開

5、度煤量t/h風(fēng)量t/h磨煤機(jī)電流A磨煤機(jī)功率kW制粉單耗kW·h/t45度5090.5554889.7650度5090.1544859.6955度5090.7544809.5960度5090514438.85表2.不同折向擋板開度下的制粉電耗 從以上數(shù)據(jù)可以看出，隨著分離器折向擋板開度增加，煤粉在磨煤機(jī)內(nèi)的循環(huán)倍率降低，煤粉變粗，磨煤機(jī)電流逐漸下降，制粉電耗逐漸降低。3.2經(jīng)濟(jì)煤粉細(xì)度的確定根據(jù)之前獲得的磨煤機(jī)分離器開度對(duì)煤粉細(xì)度的影響規(guī)律，在550MW負(fù)荷下，調(diào)整各臺(tái)磨分離器開度分別為45°、50°、55°和60°，測(cè)試鍋爐經(jīng)濟(jì)性參數(shù)，結(jié)果如

6、表4所示。項(xiàng) 目單位分離器45°分離器50°分離器55°分離器60°空預(yù)器出口氧量（A/B）%4.704.704.645.07排煙溫度（A/B）123.40120.11125.54129.06空預(yù)器入口溫度（A/B）341.79342.30343.21343.89飛灰含碳量（A/B）%2.33/1.661.60/2.020.9/1.221.39/1.62爐渣含碳量%1.991.811.061.50排煙熱損失q2%5.685.475.676.01固體未完全燃燒熱損失q4%0.780.850.641.29修正后鍋爐熱效率%93.1093.1893.1792.

7、11表4.不同煤粉細(xì)度下的鍋爐參數(shù)從以上數(shù)據(jù)可以看出，磨煤機(jī)分離器開度從45°調(diào)整到60°，煤粉細(xì)度從10%變化到15%左右，鍋爐的灰渣可燃物沒有明顯升高，固體未完全燃燒熱損失變化不大。而在此過程中，隨著煤粉細(xì)度的逐漸提高，制粉系統(tǒng)電耗逐漸降低。相對(duì)而言，分離器開度45°、50°和55°三個(gè)工況下，固體未完全燃燒熱損失相對(duì)較低，分離器開度達(dá)到60°時(shí)，固態(tài)未完全燃燒熱損失有所升高。故確定經(jīng)濟(jì)煤粉細(xì)度為磨煤機(jī)折向擋板開度為55°時(shí)對(duì)應(yīng)的煤粉細(xì)度，R90=14.17%。3.3磨煤機(jī)通風(fēng)量調(diào)整試驗(yàn)該試驗(yàn)在600MW負(fù)荷下，分兩個(gè)工

8、況分別控制磨煤機(jī)風(fēng)量90t/h和80t/h，測(cè)試鍋爐經(jīng)濟(jì)性參數(shù)，結(jié)果如表5所示：項(xiàng) 目單位風(fēng)量90t/h風(fēng)量80t/h空預(yù)器出口氧量（A/B）%4.404.43排煙溫度（A/B）129.18126.96空預(yù)器入口溫度（A/B）350.72350.79飛灰含碳量（A/B）%1.7/1.22.09/1.49爐渣含碳量%1.91.65排煙熱損失q2%6.035.72固體未完全燃燒熱損失q4%1.071.24修正后鍋爐熱效率%92.6392.56表5.不同通風(fēng)量下的鍋爐參數(shù)從上表數(shù)據(jù)可以看出，兩個(gè)試驗(yàn)工況鍋爐其他運(yùn)行參數(shù)基本一致，排煙溫度隨磨煤機(jī)風(fēng)量的降低而降低，磨煤機(jī)風(fēng)量每降低10t/h，排煙溫度降

9、低2-3，鍋爐排煙熱損失也隨之降低，故采取適當(dāng)降低通風(fēng)量的運(yùn)行方式（如圖2所示）。圖2.優(yōu)化前后的磨煤機(jī)風(fēng)量與給煤量對(duì)應(yīng)關(guān)系3.4磨煤機(jī)出口溫度調(diào)整試驗(yàn)試驗(yàn)通過改變磨煤機(jī)出口溫度的方法，改變一次風(fēng)中冷熱風(fēng)的分配比例，從而對(duì)空預(yù)器的換熱產(chǎn)生影響，并最終達(dá)到改變鍋爐排煙溫度的目的。該試驗(yàn)在600MW負(fù)荷下，分兩個(gè)工況分別控制磨煤機(jī)出口溫度80和90，測(cè)試鍋爐經(jīng)濟(jì)性參數(shù)，結(jié)果如表6所示：項(xiàng) 目單位磨90磨80空預(yù)器出口氧量（A/B）%4.624.53排煙溫度（A/B）125.52131.07空預(yù)器入口溫度（A/B）345.88350.16飛灰含碳量（A/B）%0.59/0.850.76/0.77爐渣

10、含碳量%4.495.64排煙熱損失q2%5.846.08固體未完全燃燒熱損失q4%0.710.77修正后鍋爐熱效率%92.9692.68表6.不同磨煤機(jī)出口溫度下的鍋爐參數(shù)從上表數(shù)據(jù)可以看出，排煙溫度隨磨煤機(jī)出口溫度的提高而降低。磨煤機(jī)出口溫度提高10，排煙溫度降低5.5，相應(yīng)的鍋爐效率提高0.3%左右。因此，將原磨煤機(jī)出口溫度控制范圍80-85提高到90-953.5過?？諝庀禂?shù)調(diào)整試驗(yàn) 試驗(yàn)分別在400MW、500MW和600MW負(fù)荷下，測(cè)試鍋爐經(jīng)濟(jì)性參數(shù)。不同工況下鍋爐效率與氧量的關(guān)系結(jié)果如圖3、圖4、圖5所示。圖3.400MW負(fù)荷與氧量關(guān)系曲線 圖4.500MW負(fù)荷與氧量關(guān)系曲線圖5.6

11、00MW負(fù)荷與氧量關(guān)系曲線 圖6.負(fù)荷與氧量的優(yōu)化控制曲線 從以上圖表中可以看出，400MW負(fù)荷下氧量5%左右，鍋爐效率相對(duì)較高；500MW負(fù)荷下氧量3%左右，鍋爐效率相對(duì)較高；600MW負(fù)荷下氧量2%左右，鍋爐效率相對(duì)較高。因此確定負(fù)荷與氧量的優(yōu)化控制曲線如圖6所示。3.6一次風(fēng)壓調(diào)整試驗(yàn) 試驗(yàn)600MW負(fù)荷下，降低一次風(fēng)壓設(shè)定值，使各臺(tái)磨煤機(jī)風(fēng)門開度達(dá)到60%以上，減少磨煤機(jī)風(fēng)門的節(jié)流損失，得到不同一次風(fēng)壓下的一次風(fēng)機(jī)電流如表7所示。一次風(fēng)壓偏置一次風(fēng)壓設(shè)定值一次風(fēng)機(jī)電流kPakPaA0.212.2180/180-0.211.8176/178-0.411.6174/175-0.611.41

12、74/174-0.811.2171/174-1.011.0168/170-1.210.8165/166-1.510.6164/164-1.710.4161/161表7.不同一次風(fēng)壓偏置下的一次風(fēng)機(jī)電流從以上數(shù)據(jù)可以看到，一次風(fēng)壓設(shè)定值降低2kPa左右，每臺(tái)一次風(fēng)機(jī)電流降低20A左右，兩臺(tái)一次風(fēng)機(jī)電流降低接近40A，一次風(fēng)機(jī)電耗大幅降低。4 優(yōu)化后運(yùn)行方式4.1提高磨煤機(jī)出口溫度至90運(yùn)行。4.2控制較低的磨煤機(jī)風(fēng)量運(yùn)行，80-90t/h。4.3按優(yōu)化氧量控制曲線調(diào)節(jié)鍋爐送風(fēng)。4.4保持磨煤機(jī)分離器開度55度，煤粉細(xì)度R90控制在14%左右。4.5一次風(fēng)壓控制上，盡量減少磨煤機(jī)風(fēng)門對(duì)一次風(fēng)機(jī)的節(jié)流，降低一次風(fēng)機(jī)電耗，保持磨煤機(jī)冷、熱風(fēng)門開度能夠達(dá)到60%以上。4.6保持各層二次風(fēng)門開度70%-100%，減少對(duì)送風(fēng)機(jī)的節(jié)流。5 結(jié)論根據(jù)優(yōu)化后運(yùn)行方式進(jìn)行燃燒調(diào)整，測(cè)試鍋爐經(jīng)濟(jì)性參數(shù)，結(jié)果如表8所示：項(xiàng) 目單位優(yōu)化后空預(yù)器出口氧量（A/B）%3.88排煙溫度（A/B）115.66空預(yù)器入口溫度（A/B）342.54飛灰含碳量（A/B）%1.04/1.9爐渣含碳量%2.93排煙熱損失q2%5.23固體未完全燃燒熱損失q4%1.01修正后鍋爐熱效率%93.31表8.優(yōu)化后鍋爐參數(shù)燃燒調(diào)整優(yōu)化后，鍋爐在600MW效率為93.31%，相對(duì)于原始工況92.32%，鍋爐效率提高1%左右。鍋