二次風沿爐膛高度分配對鍋爐能耗的影響

二次風沿爐膛高度分配對鍋爐能耗的影響

1燃煤發(fā)電清潔化的必要性和途徑與原油和天然氣燃料相比，中國的煤炭儲量非常豐富。我國一次能源的結(jié)構(gòu)決定了火電機組的絕對優(yōu)勢。據(jù)統(tǒng)計,1996年全國煤炭產(chǎn)量為13.74億噸,用于火力發(fā)電的約為1/3,2010年原煤產(chǎn)量估計達到17.7億噸,發(fā)電用煤預計至少占煤總產(chǎn)量的38%以上,在今后20年～30年內(nèi),火電仍將占60%以上,而燃煤機組按容量占到95%以上。以煤為主要發(fā)電用燃料的格局不會變化。煤燃燒所釋放的SO2、CO2、NOx和粉塵量分別占到其總排放量的87%、71%、67%和60%。燃煤產(chǎn)生的環(huán)境污染嚴重制約了我國能源工業(yè)乃至整個國民經(jīng)濟的更加快速發(fā)展。因此,除了發(fā)展利用各種煤的清潔利用技術(shù)降低燃煤電站鍋爐排放的各種上述污染物外,另一條技術(shù)途徑就是通過風粉參數(shù)的燃燒優(yōu)化,提高已投運燃煤機組電站鍋爐的運行經(jīng)濟性,從而實現(xiàn)節(jié)約燃料、降低各種污染物排放的目標。本文針對某發(fā)電廠300MWe亞臨界、一次中間再熱、控制循環(huán)燃煤汽包鍋爐進行研究,得出了燃煤電站鍋爐不同運行參數(shù)對其熱效率的影響規(guī)律和程度,著重分析了在省煤器出口氧量一定的前提下,二次風沿爐膛高度方向的分配方式對鍋爐熱效率的影響程度,對通過燃燒優(yōu)化實現(xiàn)節(jié)約燃料、降低電站鍋爐各種污染物排放目標有著重要作用。2燃用生長中的風系統(tǒng)某電廠300MWe燃煤機組電站鍋爐是按引進的ABB-CE技術(shù)設(shè)計制造的亞臨界、中間再熱、控制循環(huán)汽包爐。爐膛采用平衡通風方式,制粉系統(tǒng)為中儲倉制粉系統(tǒng),配4臺MTZ350/700型鋼球磨煤機。某電站鍋爐設(shè)計燃用晉中貧煤,采用熱風送粉、四角切圓燃燒。燃燒器采用晉中貧煤。燃燒器采用引進的ABB-CE公司的擺動式寬調(diào)節(jié)比(WR)燃燒器。由于燃用晉中貧煤,采用燃燒器下部一次風噴嘴相對集中的布置。假想切圓直徑為1580mm,爐膛四周每只角共布置16層,其中三次風噴嘴2層:NO.15、NO.14;一次風噴嘴4層:NO.3、NO.5、NO.9、NO.11。在燃燒器頂部布置了頂部二次風(OFA):NO.16;并且將2層較大的二次風噴嘴:NO.12、NO.13布置在燃燒器上部,該鍋爐在進行燃燒器濃淡燃燒技術(shù)改造后,7層風門開度保持為0,1層風門保持100%開度,燃燒器風布置如圖1所示。鍋爐主要設(shè)計參數(shù)如下表1所示:3基于stv對核電站鍋爐運行參數(shù)的影響研究3.1鍋爐負荷變化對鍋爐利用效率的影響省煤器出口氧量的高低,表征電站鍋爐燃用煤粉所需氧量與實際進入爐膛氧量的比例。一般認為,在保證煤粉顆粒燃盡前提下,省煤器出口氧量越大,煙氣體積越大,從而造成較大的排煙損失,在這一變化過程中存在著熱效率最高的省煤器出口氧量。本文對所研究電站鍋爐在其它參數(shù)不變的工況下,省煤器出口氧量對鍋爐熱效率的影響規(guī)律進行了分析,發(fā)現(xiàn)不同鍋爐負荷下省煤器出口氧量對鍋爐熱效率的影響規(guī)律并不相同。圖(2～6)分別給出了機組負荷為300MWe、270MWe、240MWe、210MWe、180MWe時,省煤器出口氧量對鍋爐熱效率的影響趨勢。由圖(2～6)可知,隨著省煤器出口氧量的增加,電站鍋爐熱效率漸漸升高直至達到最大值,然后又開始下降。在省煤器出口氧量升高變化過程中,存在著最佳省煤器出口氧量。當然,該電站鍋爐在不同負荷下,最佳省煤器出口氧量亦不相同,其隨著鍋爐負荷減少而增大。唯一不同的是,該電站鍋爐在不同負荷下,鍋爐熱效率對省煤器出口氧量變化的敏感程度不同。鍋爐在90%、70%負荷和最低運行負荷(60%)下,在最佳省煤器出口氧量值附近,省煤器出口氧量稍有變化,其熱效率就會發(fā)生較大變化。在鍋爐額定100%負荷或者80%負荷下,在最佳省煤器出口氧量值附近,省煤器出口氧量稍有變化,其熱效率不會發(fā)生較大變化,如圖2、圖4所示。3.2次風沿爐硫高度方向的分配比例在省煤器出口氧量不變的前提下,沿爐膛高度二次風分配比例不同,直接影響電站鍋爐的煤粉燃燒特性和爐膛火焰中心高度,進而影響鍋爐熱效率高低。表2為某燃煤電站鍋爐不同負荷(300MWe、270MWe、240MWe、210MWe、180MWe)下,沿爐膛高度二次風不同分配比例對鍋爐熱效率的影響(其中1層風開度均保持100%,7層風門擋板開度均為0,14、15層為三次風,故不參與比較)。分別將上述不同負荷下,二次風比例沿爐膛高度的變化對應鍋爐熱效率、排煙損失及機械不完全損失繪制成圖(7～11)。由圖(7～11)可分別得出,相同省煤器出口氧量條件下,二次風沿爐膛高度方向的分配比例不同,鍋爐熱效率不同。在所試驗負荷范圍,當二次風比例沿爐膛高度方向呈現(xiàn)的“高位縮腰型”分布(當負荷為300MWe、270MWe、240MWe、210MWe,試驗工況為工況1時),鍋爐的熱效率較高。當二次風沿爐膛高度自下而上呈現(xiàn)“倒塔型”(當負荷為270MWe、240MWe,試驗工況為工況2時)或“方型”(當負荷為210MWe、180MWe,試驗工況2時)分布時,鍋爐的熱效率較“高位縮腰型”分布低。這一試驗結(jié)果對指導該臺電站鍋爐在較高熱效率下運行具有指導意義。同時,二次風的“高位縮腰型”分布可使燃燒器區(qū)域的氧量分布沿爐膛高度方向呈現(xiàn)由高到低、再由低到高的變化,符合分級燃燒能夠降低燃煤鍋爐NOx排放的要求。4鍋爐活動負荷對鍋爐熱性能的影響(1)省煤器出口氧量作為衡量煤粉在爐膛內(nèi)燃燒是否充分的主要參數(shù),其高低對不同負荷下鍋爐熱效率的影響程度不同,且存在最佳省煤器出口氧量。在90%、70%和最低運行負荷(60%)下,在最佳省煤器出口氧量值附近,省煤器出口氧量稍有變化,鍋爐熱效率就會發(fā)生較大變化。在額定負荷(100%)和80%負荷時,在最佳省煤器出口氧量值附近,省煤器出口氧量稍有變化,其熱效率不會發(fā)生較大變化。燃煤電站鍋爐在不同運行負荷下,其熱效率對省煤器出口氧量的敏感程度不同。(2)在試驗負荷范圍,同一負荷下,當二次風沿爐膛高度方向“高位縮腰型”分布時,鍋爐表現(xiàn)出較高的熱效率。當二次風沿爐膛高度自下而上呈現(xiàn)“倒塔形”或“