1、電廠鍋爐燃燒系統(tǒng)擋板控制及運行分析         摘要文章分析鍋爐設計特點,并探討鍋爐燃燒系統(tǒng)調(diào)整數(shù)據(jù)。關鍵詞鍋爐,燃燒系統(tǒng),調(diào)整控制作者簡介范旭,廣東省電力設計研究院,廣東廣州,510663一、鍋爐設計特點某電廠4×1000MWe超超臨界燃煤發(fā)電機組,配引進的日本三菱公司技術設計制造的HG-2953/27.46-YM型變壓運行直流鍋爐和引進的德國西門子技術制造的N1000-26.25/600/600(TC4F)型汽輪發(fā)電機。(一)燃燒設計特點制粉系統(tǒng)采用中速磨冷一次風正壓直吹式系統(tǒng),配上海重型機械廠設

2、計制造的帶動態(tài)分離器的HP1163 /DYN型磨煤機。每臺鍋爐配備6臺磨煤機,BMCR工況下5臺運行1臺備用。每臺磨煤機出口有4根煤粉管道,通過煤粉分配器分成8根煤粉管道,分別連接到同層燃燒器的PM分離器上。燃燒器采用日本三菱公司(MH I)的PM型濃淡燃燒器和MACT燃燒系統(tǒng),風粉混合物通過入口PM分離器分配成濃淡兩股氣流,分別通過濃相和淡相兩只噴口進入爐膛。PM主燃燒器上方增設4層附加風噴嘴(AA 風) 。低NOx PM -MACT型八角反向雙切圓布置的擺動燃燒器,在熱態(tài)運行中一、二次風均可上下擺動,最大擺角±30°用于調(diào)節(jié)再熱器汽溫。(二)低NOx PM燃燒器 全爐膛

3、八角共布置48只濃相煤粉噴嘴和48只淡相煤粉噴嘴,極大地降低單只噴口熱功率,適應易結焦煤種,減少燃燒器區(qū)域結焦。一次風粉混合物流經(jīng)PM煤粉分離器(通過內(nèi)部擋塊和慣性力的作用,在彎頭處產(chǎn)生濃淡分離)后,形成濃淡兩股氣流,分別通過各自的管道引入對應的煤粉噴嘴。PM 煤粉分離器經(jīng)過精心的計算和設計,根據(jù)煤種和風量的配比關系,將煤粉濃淡比分配成6482,同時根據(jù)濃相和淡相的壓降不同,將一次風量分配成接近于11比例。這樣在濃相噴嘴出口形成了一個高溫區(qū)和高煤粉濃度區(qū),不僅有利于煤粉初期的著火,更加有效地抑制NOx的生成。同時在燃燒器出口一定距離后的爐內(nèi)溫度呈逐漸上升趨勢,中心高溫區(qū)出現(xiàn)推遲的工況,使后期分

4、級燃燒充分,更加有效地控制NOx的生成。(三)低NOx分級燃燒MACT燃燒技術為日本三菱公司開發(fā)的爐內(nèi)脫硝燃燒技術。采用爐內(nèi)分級燃燒,實現(xiàn)NOx還原,在保證鍋爐機組燃燒效率的前提下,通過分級配風,達到最大限度地降低NOx排放的目的。燃燒系統(tǒng)在燃燒器上方布置兩層OFA (OVER F IRE A IR)噴口,同時最上層濃相煤粉噴嘴上方7 006 mm處布置四組AA(ADD ITIONA IR)噴口。鍋爐采用較低的過量空氣系數(shù)1.15,主燃燒器區(qū)域= 0.750.85,使主燃燒器區(qū)域處于高溫、高煤粉濃度、高還原性氣氛中,利于煤粉著火的同時最大限度地抑制NOx的生成量。在7006mm的高度空間內(nèi),已

5、生成NOx將處于還原區(qū)。AA噴口區(qū)域以上為二次燃盡區(qū),用于煤粉的后期燃盡。二、鍋爐燃燒系統(tǒng)調(diào)整數(shù)據(jù)(一)鍋爐燃燒系統(tǒng)氧量控制運行試驗鍋爐燃燒系統(tǒng)氧量控制運行試驗如表1 所示。由表1的測試結果可以看出,各負荷下,隨著運行氧量的減小,干煙氣熱損失明顯降低,未燃碳熱損失上升,但飛灰含碳量和大渣含碳量變化很小,未燃碳熱損失變化幅度不大。同時,隨著運行氧量的減小,CO排放濃度明顯上升(1000MW負荷較明顯),NOx排放濃度有所降低(500MW負荷工況除外,因為此工況對OFA和AA風也進行了調(diào)整)。(二)改變OFA風門擋板開度運行試驗改變OFA風門擋板開度運行試驗見表2所示。隨著OFA風門擋板開度增大,

6、NOx排放濃度降低,鍋爐效率也降低,前者效果更加明顯。(三)改變AA風門擋板開度運行試驗改變AA風門擋板開度運行試驗如表3所示。在保證過熱蒸汽溫度為額定值的前提下,隨著AA風門擋板開度關小,過熱蒸汽減溫水流量逐漸增大,即為關小AA可提高過熱蒸汽溫度,其主要原因是關小AA后,下部燃燒區(qū)域的風量加大,燃燒加強,爐膛溫度升高,以輻射吸熱為主的分隔屏過熱器、屏式過熱器和末級過熱器的吸熱增強。500MW負荷以5.5%的氧量運行,關小兩層AA至20%開度后,過熱蒸汽溫度可達到599.7,解決了低負荷習慣運行工況下汽溫偏低的問題。       &#

7、160; AA風門擋板開度對鍋爐效率的影響不大,但隨著AA風門擋板開度的關小,CO排放濃度降低,NOx排放濃度升高,其主要原因是增加了主燃燒區(qū)域的風量(氧量) 。#1爐滿負荷習慣運行工況下的CO排放濃度高達1500L/L 以上(氧量約3.0%,AA風門擋板開度為75%,OFA風門擋板開度為100%)的主要原因也就是由于主燃燒區(qū)域嚴重缺氧燃燒不完全而生成大量的CO。750MW負荷下交替變化兩層AA 風門擋板開度試驗結果與其他負荷下的規(guī)律一致:減小上層AA風量可使得燃燒器區(qū)域還原性氣氛稍弱,CO排放濃度有所降低,但也會使得NOx排放濃度升高。(四)改變油輔助風AUX - 1風門開度運行試

8、驗改變油輔助風AUX - 1風門開度運行試驗如表4所示。滿負荷,氧量3.0%,Aux-1風門在原始開度時,CO排放濃度相對較高。而適當增加Aux-1風風量(即為增加主燃燒器區(qū)域風量),CO排放濃度大幅降低。與前面的試驗一樣,增加進入主燃燒器區(qū)域的空氣量后,燃燒更加充分,火焰溫度提高,NOx生成量增大,排放濃度升高。增加Aux-1風風門擋板開度會增加NOx排放濃度。(五)改變輔助風AUX-2風門開度運行試驗改變輔助風AUX-2風門開度運行試驗如表5所示。此兩個對比工況是在增加了Aux -1風風門擋板開度基礎之上進行的,由于Aux-2 風的噴口比Aux-1風要小,其對鍋爐運行參數(shù)的影響勢必要比Au

9、x-1風要小些。實測結果顯示:增加Aux-2風風門擋板開度以增加主燃燒器區(qū)域運行風量后,NOx排放濃度上升,CO排放濃度變化不明顯。(六)改變二次風箱入口擋板開度運行試驗改變二次風箱入口擋板開度運行試驗如表6所示。增大二次風箱擋板開度即增加下部主燃燒器區(qū)域的風量,相應也減少了AA風量,兩個負荷下的試驗可以得出,隨著二次風箱擋板開度的增大,NOx排放濃度增加,未燃碳熱損失略微降低。從爐膛燃燒狀況觀察,增大二次風箱擋板開度后,后墻火焰比原先要明亮得多,且穿透力度加強,黑龍現(xiàn)象得以減輕。(七)改變磨煤機組合方式的運行試驗改變磨煤機組合方式的運行試驗如表7 所示。1000MW負荷下,BCDEF磨煤機組

10、合比AB-CDE 組合工況下,修正后的排煙溫度高約2;750MW負荷下,5臺磨煤機投運方式下的排煙溫度比4臺磨煤機投運高約23。NOx排放濃度與燃燒器區(qū)域二次風配風方式有關,難以作磨煤機組合與NOx排放的定性關系。由于A 磨煤粉細度較粗,下幾層燃燒器投運時飛灰可燃物較高,未燃碳熱損失要大一些。由于鍋爐設計以投運上五(或四)層燃燒器來保證汽溫,當投運下五(或四)層燃燒器時,汽溫維持在額定值有點困難,低負荷非常明顯。(八)對比習慣運行方式小結1000MW負荷下,通過實施調(diào)整二次風門等措施,優(yōu)化后的試驗工況CO 排放濃度降至100L/L 以下,解決了鍋爐自投運以來CO排放嚴重超標的問題;通過采取吹灰

11、、關嚴未投運風門擋板及增加磨煤機分離器電機轉(zhuǎn)速等措施,降低排煙溫度約8,減少干煙氣熱損失約0.5%;由于增加主燃燒器區(qū)域氧量后提高了燃燒中心的溫度, NOx排放濃度為285 mg/m3,比習慣運行工況下高出60 mg/m3,但此排放濃度完全符合國家排放標準。750MW負荷和500MW負荷下,通過降低運行氧量,均提高鍋爐效率約0.7%0.8%。降低氧量運行, 減小了風機電流,節(jié)約了輔機電耗。500MW負荷下,優(yōu)化后工況的NOx排放濃度僅比習慣運行方式下高約35mg/m3,此排放濃度略超出國家排放標準450 mg/m3的要求。但此負荷下,通過關小AA風門,提高過熱蒸汽溫度1520,使得汽溫能維持在額定值。三、結論通過燃燒系統(tǒng)調(diào)整,機組效率提高、NOx排放量降低,并均達到國際優(yōu)秀水平,體現(xiàn)了燃燒調(diào)整的重