HG-1060/17.5-YM31型鍋爐燃燒特性試驗研究

陳立端,秦明旭,劉群杰

(漳澤電力股份有限公司蒲州發電分公司,山西永濟 044500)

0 引言

漳澤電力股份有限公司蒲州發電分公司HG-1060/17.5-YM31型鍋爐燃用煤質已經遠遠偏離了設計和校核煤質,并且已經超出煤質修正計算曲線,使鍋爐的燃燒特性發生了較大的變化,給鍋爐機組的安全經濟運行帶來了一系列問題。最突出的問題是高負荷特性差,主要表現在引風機出力滿足不了高負荷區段的要求,從而限制了機組的出力,同時還存在著空預器的嚴重腐蝕和磨損等問題。

1 設備簡介

漳澤電力股份有限公司蒲州發電分公司2×300 MW機組鍋爐選用HG-1060/17.5-YM31型亞臨界一次中間再熱自然循環汽包爐,采用美國燃燒工程公司 (CE)的技術設計和制造的。鍋爐為亞臨界參數,一次中間再熱、自然循環汽包爐,采用平衡通風直流式擺動燃燒器,四角切圓燃燒方式,燃用煙煤。鍋爐最大連續負荷為設計參數,鍋爐的最大連續蒸發量為1 060 t/h;機組負荷為300 MW(即額定工況)時,鍋爐的額定蒸發量為1 008 t/h。

爐膛采用四角切圓燃燒,每角共裝設十四層噴嘴,五層煤粉燃燒器,七層二次風,兩層燃燼風。每層煤粉燃燒器周圍配有周界風,在七層二次風中配有三層輕油燃燒器。煤粉燃燒器自下而上編號為A、B、C、D、E,二次風噴嘴自下而上編號為AA、AB、BC、CC、DD、DE、EE,燃燼風噴嘴自下而上編號為OF1、OF2,油層燃燒器布置在AB、BC、DE二次風燃燒器中心。每組燃燒器自下而上編號為 AA、A、AB、B、BC、C、CC、DD、D、DE、E、EE、OF1和OF2。燃燼風層燃燒器擺角為+30°、-5°;煤粉燃燒器擺角為±20°;二次風燃燒器擺角為±30°。

鍋爐采用正壓直吹式制粉系統,配有5臺ZGM95G型中速磨,正常運行時4臺運行1臺備用。配有2臺靜葉可調軸流式引風機,2臺動葉可調軸流式送風機,2臺離心式一次風機。鍋爐容量及主要參數見表1。

表1 鍋爐容量及主要參數表

2 實際燃燒和試驗煤質與設計煤質

實際燃燒和試驗煤質與設計煤質見表2。

表2 實際燃燒和試驗煤質與設計煤質表

實際燃燒和試驗期間鍋爐燃用煤質干燥無灰基揮發分為 16.51%～19.08%,遠低于設計值28.32%;收到基低位熱值平均值為 16.52～17.69 MJ/kg,遠低于設計值21.63 MJ/kg,總體來說,鍋爐實際燃用煤質與設計煤質差別很大。

3 燃燒特性試驗內容

3.1 煙道阻力特性試驗

檢修前試驗選擇在280 MW、220 MW、180 MW三個工況下進行,檢修后試驗選擇在 300 MW、255 MW、180 MW3個工況下進行,測試結果見表3。

表3 檢修前后煙道阻力特性試驗表

檢修前煙道阻力特性試驗結果表明在180～280 MW負荷區段,A側空預器阻力1.18～1.80 kPa,轉向側阻力0.30～0.55 kPa,電除塵阻力0.15～0.2 kPa,總阻力1.80～2.95 kPa;B側空預器阻力1.18～1.85 kPa,轉向側阻力0.30～0.50 kPa,電除塵阻力0.15～0.20 kPa,總阻力1.80～2.95 kPa;電除塵阻力滿足設計值。

檢修后煙道阻力特性試驗結果表明在180～300 MW負荷區段,A側空預器阻力0.80～1.80 kPa,轉向側阻力0.20～0.50 kPa,電除塵阻力0.10～0.20 kPa,總阻力1.30～2.80 kPa;B側空預器阻力0.90～1.80 kPa,轉向側阻力0.20～0.50 kPa,電除塵阻力 0.10～0.20 kPa,總阻力 1.40～2.90 kPa。

對比試驗表明:在180～300 MW 負荷區段,修后后A側空預器阻力降低0.38～0.05 kPa,總阻力降低0.50～0.15 kPa;B側空預器阻力降低0.28～0.05 kPa,總阻力降低0.40～0.05 kPa。

3.2 空預器特性試驗

檢修前后空預器特性試驗測試結果見表4。

表4 檢修前后空預器特性試驗表

續表4

檢修前空預器特性試驗結果表明以下幾方面。

a)在283.8～188.7 MW負荷范圍內,A空預器一次風熱風溫度為267～259℃,二次風熱風溫度為279～266℃;一次風溫升226～220.7℃,煙溫降低 189.6～185.6℃,二次風溫升 249～236℃;一次風側阻力2.5～1.2 kPa,二次風側阻力1.0～0.7 kPa,煙氣側阻力1.8～1.18 kPa。

b)在283.8～188.7 MW負荷范圍內,B空預器一次風熱風溫度為223～218℃,二次風熱風溫度為264～252℃,煙溫降低163.9～161.3℃;一次風溫升182～177℃,二次風溫升233～220℃;一次風側阻力2.1～0.8 kPa,二次風側阻力1.1～0.8 kPa,煙氣側阻力1.85～1.18 kPa。

c)B空預器性能參數比A空預器性能參數差。

檢修后空預器特性試驗結果表明以下幾方面。

a)在300～180 MW負荷范圍內,A空預器一次風熱風溫度為277～268.2℃,二次風熱風溫度為292～285.1℃;一次風溫升242～238℃;二次風溫升270～264℃,煙溫降低197～189℃;一次風側阻力2.1～1.1 kPa;二次風側阻力 0.9～0.4 kPa,煙氣側阻力1.8～0.8 kPa。

b)在300～180 MW負荷范圍內,B空預器一次風熱風溫度為258～246.5℃,二次風熱風溫度為286～277℃,煙溫降低193～183℃;一次風溫升221～216℃,二次風溫升263～255℃;一次風側阻力1.8～0.8 kPa,二次風側阻力 1.1～0.5 kPa,煙氣側阻力1.8～0.9 kPa。

對比試驗表明在180～300 MW負荷區段,修后A空預器一次風熱風溫度提高21～18.9℃,二次風熱風溫度提高 13～19.1℃,煙溫降提高7.4～3.4℃;一次風溫升提高16～17.3℃,二次風溫升提高21～28℃;一次風側阻力降低0.4～0.1 kPa,二次風側阻力降低0.1～0.3 kPa,煙氣側阻力降低0～0.38 kPa。修后B空預器一次風熱風溫度提高35～28.5℃,二次風熱風溫度提高22～25.9℃,煙溫降提高29.1～21.7℃;一次風溫升提高39～39℃,二次風溫升提高30～35℃;一次風側阻力降低0.3～0 kPa,二次風側阻力降低0～0.3 kPa,煙氣側阻力降低0.05～0.28 kPa。

A、B空預器性能參數經過檢修后效果得到明顯提高。

3.3 負荷特性試驗

檢修前鍋爐負荷在283.8～220.4 MW負荷范圍內,主汽流量918.8～677.8 t/h,燃煤量172.5～132.1 t/h,總風量863.3～673.6 t/h,一次風量275.9～190.9 t/h,一次風率33.18%～28.34%,一次風平均速度33.18～24.58 m/s,出口過剩空氣系數1.09～1.21,一、二次汽溫汽壓滿足汽機要求,飛灰含碳量2.19%～1.73%,爐渣含碳量5.08%～3.27%,鍋爐熱效率為93.06%～92.93%。修正后的鍋爐熱效率為 92.15%～91.94%,修正后的排煙溫度為139.48～124.91℃,A側空預器的漏風率為5.42%～10.94%,B側空預器的漏風率為3.86%～4.92%。

檢修后鍋爐負荷在300～180 MW負荷范圍內,主汽流量937～545 t/h,燃煤量170.8～97 t/h,總風量1 049.7～686 t/h,一次風量283.9～216.8 t/h,一次風率 26.94%～31.60%,一次風平均速度28.29～25.81 m/s,出口過剩空氣系數 1.18～1.32,一、二次汽溫汽壓滿足汽機要求,飛灰含碳量1.75%～1.10%,爐渣含碳量2.46%～4%,鍋爐熱效率為93.11%～93.64%。修正后的鍋爐熱效率為92.5%～93.04%,排煙溫度為136.03～117.44℃,A側空預器的漏風率為5.45%～8.84%,B側空預器的漏風率為5.36%～7.69%。

檢修前后試驗表明:經過檢修后鍋爐總風量明顯得到提高,使機組的最大出力由283.8 MW提高到300 MW,飛灰含碳量由2.19%～1.73%降低到1.75%～1.10%,爐渣含碳量由7.39%～3.27%降低到4%～2.46%,修正后的排煙溫度由139.48～124.91℃降低到136.03～117.44℃,鍋爐熱效率由93.06%～92.93%提高到93.11%～93.64%,修正后的鍋爐熱效率由92.15%～91.94%提高到92.5%～93.05%。

將鍋爐計算由試驗 (實際燃燒)煤質換算到接近設計煤質時,修前鍋爐熱效率由93.06%～92.93%上升到93.61%～93.97%,修前修正后的鍋爐熱效率由92.15%～91.94%上升到93.58%～93.93%。修后鍋爐熱效率由93.11%～93.64%上升到93.89%～94.23%,修后修正后的鍋爐熱效率由92.50%～93.04%上升到93.94%～94.29%。

4 結論

在300～180 MW負荷范圍內,A空預器一次風熱風溫度提高21～18.9℃,二次風熱風溫度提高13～19.1℃,煙溫降提高7.4～3.4℃;一次風溫升提高16～17.3℃,二次風溫升提高 21～28℃;一次風側阻力降低0.4～0.1 kPa,二次風側阻力降低0.1～0.3 kPa,煙氣側阻力降低0～0.38 kPa;在300～180 MW負荷范圍內,B空預器一次風熱風溫度提高35～28.5℃;二次風熱風溫度提高22～25.9℃,煙溫降提高 29.1～21.7℃;一次風溫升提高39～39℃,二次風溫升提高30～35℃;一次風側阻力降低0.3～0 kPa;二次風側阻力降低0～0.3 kPa,煙氣側阻力降低。A、B空預器性能參數經過檢修后效果得到明顯提高。

鍋爐總風量明顯得到提高,使機組的最大出力由283.8 MW提高到300 MW,飛灰含碳量由2.19%～1.73%降低到1.75%～1.10%,爐渣含碳量由7.39%～3.27%降低到4%～2.46%,修正后的排煙溫度由139.48～124.91℃降低到136.03～117.44℃,鍋爐熱效率由 93.06%～92.93%提高到93.11%～93.64%,修正后的鍋爐熱效率由92.15%～91.94%提高到92.5%～93.05%。鍋爐熱效率計算由試驗 (實際燃燒)煤質換算到接近設計煤質時,鍋爐的熱效率可以達到設計值。