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1000MW超超临界锅炉运行优化

发布于：2015-09-01 12:51:01 来自：电气工程/供配电技术 [复制转发]

摘要：介绍了某电厂1000MW超超临界锅炉燃烧、制粉系统经过协调诊断试验提出的燃烧优化调整方法、提高锅炉燃烧性能的优化运行方式。找出锅炉在不同煤质、不同负荷下的优化运行曲线，从而指导运行人员及时进行相关的燃烧调整，提高锅炉效率，降低供电煤耗，减少NOx排放量等。

设备概况

平顶山发电分公司#1/2号燃煤发电机组锅炉为东方锅炉(集团)股份有限公司与日本巴布科克-日立公司及东方-日立锅炉有限公司合作设计、联合制造的 DG3000/26.15-∏1 型超超临界本生直流∏型锅炉。设计煤种、校核煤为平顶山烟混煤。

表一: 锅炉煤质特性

燃烧方式采用前后墙对冲燃烧，采用低 NO x 燃烧器。燃烧系统共布置有 20 只燃烬风喷口， 48 只燃烧器喷口，共 68 个喷口。燃烧器分 3 层，每层共 8 只，前后墙各布置 24 只。锅炉制粉系统型式：中速磨煤机冷一次风机正压直吹式制粉系统，磨煤机型号： ZGM133N，最小出力：30.65t/h，最小风量：24.58kg/s，一次风管总管直径φ720×10(支管道φ530×10)，每台炉配6台中速磨煤机，正常5台运行，1台备用。每台磨煤机对应一层8只煤粉燃烧器。一台磨出口煤粉关断门对应两个一次风支管。煤粉细度：设计煤种煤粉细度按200目筛通过量为75%(R90= 18.4 %)，校核煤种煤粉细度按200目筛通过量为75%(R90= 18.4 %)。

燃烧优化调整试验

1、一次风量标定及调平实验

包括一次风测速管标定及偏差测量和一次风速调平试验。在磨煤机不投煤的状况下进行，通过关闭热风门，开启冷风门调节磨煤机的风量，对磨出口煤粉管的通风量进行实际测量。测量各一次风管内风速并计算流量。通过调节一次风缩孔大小，尽量将一次风管内的流量偏差调整到5%以内，以防止热态气流分布偏斜。

(1)、磨煤机入口一次风量测量装置校核试验

在停炉期间，分别固定每台磨煤机入口通风量的表盘设定值，在磨煤机出口一次风管上实测每根一次风管的风速，进而计算出磨煤机的通风量，并与表盘显示值进行比较，以对通风量现有的测量装置进行校核，为热态制粉系统通风量的运行调整提供较为准确的参考。

(2)、磨煤机入口风门、二次风挡板特性试验

磨煤机入口风门特性试验：维持磨煤机入口风门压力不变，磨煤机入口风门依次调至0%、20%、40%、60%、80%、100%，系统稳定3 分钟后，记录每个开度下磨煤机风量、入口压力、出口压力、风温，绘制磨煤机入口风门调节特性曲线。

二次风箱入口风门特性试验：维持二次风箱入口压力不变，风门开度依次调至0%、20%、40%、60%、80%、100%，系统稳定3 分钟后，记录每个开度下风量、风箱压力、风温，绘制二次风挡板调节特性曲线。

2、煤粉细度调整及磨煤机出力优化

在维持磨煤机出力不变的情况下，通过调节磨煤机分离器最佳转速以及加载油压力，磨煤机出口一次风管分配器开度使风量和煤粉浓度保持均匀，保证磨煤机在粉管平均煤粉细度达到设计R90≤18.4% 、磨煤机单位电耗设计≤8.52kWh/t煤。并分别优化了各台磨煤机给煤量对应的一次风量函数曲线。

表2 优化后各台磨煤机出口粉管平均煤粉细度

3、燃烧和氧量控制优化

优化燃烧和氧量控制，确保煤粉在炉内完全燃烧是锅炉经济性和安全性的保障。本工程采用分层大风箱两侧进风方式，且炉膛较宽，在挡板开度相同的情况下并不能保证同层8个燃烧器的进风量相同，会造成沿炉膛宽度的氧量偏差和热偏差。煤粉燃烧器外二次风量占燃烧器区域总风量的60%以上，通过调整其挡板开度可有效调节燃烧器供风与其出力相匹配，改善氧量分布均匀性。

表3 锅炉调整前后燃烧状态对比

工况说明煤量总风量O2六大风机

电流NOx平均排放浓度

MWt/ht/h%Amg/Nm3

调整前750MW31526295.2816278

500MW22720876.8727246

调整后750MW31124883.8791265

500MW22419085.1709237

之前运行人员一直采用过高的空气过剩系数调整锅炉，在一定程度自然抑制了燃烧不完全现象，但过高的样量控制使六大风机电流均较优化前高。所以过高的空气过剩系数，给整个锅炉燃烧系统带来很大的浪费。然而通过优化：控制中心风挡板开度均为100%情况下，对投运燃烧器，层风挡板开度为100%;停运燃烧器，中、下层开度为10%，上层(A层和D层)开度为15%。外二次风挡板采用U型配风方式：即90/75/60/50/50/60/75/90。燃尽风挡板采用：900MW负荷以下，开度在10～35%范围内调整;900MW负荷以上，开度在30～50%范围内调整。并且通过燃烧调整可以明显检验出燃尽风对气温的偏差影响非常大，而外二次风门从75%-50%-30%，两侧减温水有偏大的趋势，中心风由10%---50%，变化不明显。而按照这种二次风挡板以及U型配风方式控制，可使省煤器出口8个氧量测点基本均匀，同时满足脱硫入口CO浓度低于900MW在100mg/Nm3以下，1000MW在200mg/Nm3以下的同时，氧量控制较低降低了风机电耗。同时通过燃烧调整燃尽风两侧开度越接近，CO浓度就越小，低过、低再、高过、高再两侧蒸汽温度趋于平衡。

表4 优化后负荷对应氧量控制值

而且通过燃烧调整优化，基本上解决了锅炉上存在的屏过区域两侧蒸汽温度偏差且两侧减温水偏大，以及运行总风量降低后出现CO数值高、煤粉不能燃烬等燃烧恶化现象，飞灰含碳量在相近煤质情况下相同负荷明显减小。

4、结论

该锅炉经过燃烧优化调整，锅炉运行稳定，热效率和NOx排放浓度均达到了较高标准，通过燃烧调整，可以得到以下结论：

(1) 调整二次风系统挡板处于一个与燃烧相匹配的开度，可有效调节燃烧器供风与其出力相匹配，改善氧量分布均匀性。

(2)省煤器出口氧量是影响风机电耗和NOx排放的主要因素。试验表明：按照表4的负荷对应氧量来控制锅炉过剩空气系数，能有效降低风烟系统电机电耗以及NOx排放浓度。