古交電廠鍋爐燃燒調整與經濟運行

李敬良

(山西興能發電有限公司)

山西興能發電有限公司2號鍋爐自投產以來未做過任何燃燒調整試驗,由于汽機空冷背壓高等多種原因,排煙溫度一直偏高,額定工況下總燃煤量為137.2 t/h,實際運行時總燃煤量遠遠高于設計值,最高達到180 t/h,鍋爐效率達不到設計值。因此,本文以西安熱工所做的2號鍋爐的燃燒調整試驗為基礎總結了其最佳運行工況。

1 設備概況

2號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燃燒器四角切圓燃燒方式。型號:HG-1025/17.5-YM17,燃用山西煙煤。鍋爐以最大連續負荷(即BMCR工況)為設計參數,鍋爐的最大連續蒸發量為1045 t/h;機組電負荷為300 MW(即額定工況)時,鍋爐的額定蒸發量為945.6 t/h。鍋爐為單爐膛,擺動式直流燃燒器正四角布置切向燃燒方式,每角燃燒器為五層一次風噴口,燃燒器采用CE傳統的大風箱結構,由隔板將大風箱分隔成若干風室,在各風室的出口處布置數量不等的燃燒器噴嘴,一次風噴嘴可上下擺動各20°(二次風噴嘴可作上下各30°的擺動,頂部燃盡風室噴嘴反切18°,可削弱爐膛上部的氣流旋轉,減少爐膛出口煙溫偏差,并且能夠上下作 +30°/-5°擺動,以此來改變燃燒中心區的位置,調節爐膛內各輻射受熱面的吸熱量,從而調節再熱汽溫。

2 燃燒調整熱態試驗

1)變氧量試驗。變氧量試驗以省煤器出口氧量為變化參數,用送風機入口門控制入爐風量的變化,在保證主汽溫和再熱汽溫在設計范圍內的基礎上,確定試驗鍋爐的最佳控制氧量。得出不同負荷下的最佳氧量控制曲線,該項試驗在300 MW、240 MW、180 MW3個負荷點下進行。

以300 MW變氧量試驗(T-02～T-04)為例說明。300 MW 變氧量試驗結果見表1,隨著運行氧量的加大,鍋爐的排煙損失q2增加,而鍋爐的固體損失q4卻在減小,總的損失是減小的。T-04工況的鍋爐效率比T-03工況高0.51%,比T-02高1.28%。根據試驗結果,推薦鍋爐在300 MW運行時的氧量控制在4.0%～4.3%。

表1 300 MW變氧量試驗結果

2)二次風配風試驗。各層二次風小風門開度不同,對爐內的燃燒工況影響不同,試驗以各層的二次風小風門為調節對象,在不同的配風方式下(平衡、倒寶塔、雙曲、正寶塔),并在控制省煤器出口氧量不變條件下,以測量不同二次風配風方式對安全性和經濟性的影響。該項試驗在300 MW和240 MW負荷下進行。以300 MW變二次風配風方式試驗為例說明。300 MW變二次風配風方式試驗的試驗結果見表2。從表2可見,倒寶塔配風的鍋爐效率最高,為90.68%,其次是均勻配風為90.27%,雙曲配風的鍋爐效率最低。根據試驗結果,300 MW負荷下推薦的二次風配風方式為倒塔配風。

表2 300 M W變二次風配風方式試驗

3)變燃燼風試驗。上兩層燃盡風是按照分級送風原理設計的,目的是為了在煤粉初期燃燒時,保持低的空氣過量系數,減少燃料型NOX的生成量,燃燒后期通過上兩層燃燒器再供給其余空氣,使得未燃盡碳充分燃燒,同時進一步降低NOX。

變燃燼風試驗在300 MW下進行,試驗結果見表3,分大小兩個氧量進行試驗,其中 T-09、T-10、T-11和T-14為小氧量運行的一組試驗,氧量為3.3%左右;T-12和T-13為大氧量運行的一組試驗,氧量為4.3%左右。從表3可見,T-12大氧量全關燃燼風(留5%開度冷卻噴口)的鍋爐效率要比T-13全開燃燼風的鍋爐效率高0.18%。

而小氧量運行時結果恰好相反,在小氧量運行時燃燼風擋板開度在60%到100%之間變化,對鍋爐效率的影響不大。

3 試驗分析

1)推薦鍋爐在300 MW運行時的氧量控制在4.0～4.3%。2)從表3可見,當燃燼風全關時,大氧量運行時,T-13工況的過熱器減溫水總量從T-12全開時減溫水總量的91.4 t/h減少到了64.1 t/h,減少了27.3 t/h;再熱器減溫水從40.6 t/h減少為26.3t/h,減少了14.3 t/h。鍋爐的經濟性和安全性大幅提升。小氧量運行時全關燃燼風過熱器減溫水量和再熱器減溫水量也大幅降低。故建議300 MW時,燃燼風宜全關(留5%冷卻保護噴口),以大幅提高鍋爐的安全性和經濟性。3)300 MW 負荷下推薦的二次風配風方式為倒寶塔配風。4)180 MW 負荷下,投3臺磨的經濟性明顯高于投4臺磨的經濟性。當投運ABCD 4臺磨時的鍋爐效率為91.31%,而投運ABC、ACD、BCD組合時的鍋爐效率分別為92.46%、92.30%、92.20%,分別高于投運ABCD 4臺磨組合時1.15%、0.99%、0.89%。3臺磨投運的排煙溫度均比4臺磨投運時低約10℃左右,排煙損失和固體損失均大幅降低,而且由于少1臺磨參與運行,使磨煤機總的運行方式是4臺磨投運,這就大大的降低了鍋爐運行的經濟性,同時提高了廠電流和一次風機總電流下降約50 A左右,節省了廠用電。在入爐總煤量105 t/h以下(即3臺磨運行,每臺磨平均35 t/h煤量時)運行時投運3臺磨,盡量投運ABC組合,以提高運行經濟性。

表3 300 M W變燃燼風試驗結果

5)最佳工況在300 MW下進行,鍋爐效率比所有300 MW下的工況都高約1%。試驗的主要結果為300 MW下運行全關13、14層OFA,減溫水總量下降40 t/h左右,300 MW最佳鍋爐效率高于摸底工況約2%,飛灰可燃物下降5%,鍋爐在總煤量105 t/h時應改變習慣的4臺磨運行方式為3臺磨運行,這樣排煙溫度可降低10℃左右,鍋爐效率提高1%以上,同時一次風機及磨煤機總電流下降約50 A。各臺磨的煤粉細度調至設計細度,磨煤機出力偏小。

4 結束語

大型電站鍋爐的燃燒調整和經濟運行是保證電廠安全效益并重的基礎,是電廠節能降耗的重要手段,通過試驗,確定了2號鍋爐的最佳運行參數,基本達到了設計的要求。

[1] 黃新元.電站鍋爐運行與燃燒調整[M].北京:中國電力出版社.2002:103-105.

[2] 范從振.鍋爐原理[M].北京:中國電力出版社.1986:39-41.