燃燒調(diào)整對鍋爐效率的影響研究

張 偉，趙毓勝

(華電濰坊發(fā)電有限公司，山東 濰坊 261204)

燃煤火力發(fā)電是我國的主要發(fā)電形式，占全國發(fā)電總量的80%以上［1］。隨著近年來火電廠新建項目的不斷增多及電煤價格的日益增長，發(fā)電企業(yè)面臨著巨大的行業(yè)競爭壓力，燃料成本居高不下導(dǎo)致企業(yè)利潤下降甚至經(jīng)營虧損。發(fā)電企業(yè)只有通過設(shè)備的優(yōu)化運(yùn)行來節(jié)能降耗，才能進(jìn)一步提高企業(yè)的競爭力［2－3］。

燃燒優(yōu)化調(diào)整的目的是保證鍋爐達(dá)到額定參數(shù)、著火穩(wěn)定、運(yùn)行安全，同時具有較高的鍋爐效率［4］。在燃燒及其它條件一定的情況下，影響鍋爐燃燒工況的因素有:冷熱態(tài)一次風(fēng)速的均勻性、制粉系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整、燃料風(fēng)、輔助風(fēng)、周界風(fēng)、偏置風(fēng)、各層燃盡風(fēng)、煤粉濃淡分配比例的組合等［5－6］。

為提高鍋爐效率，控制鍋爐各項熱損失，提供最佳鍋爐運(yùn)行方式，考核鍋爐各項經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，以華電濰坊發(fā)電有限公司3號、4號爐為例，從省煤器出口氧量、爐膛風(fēng)箱壓差、SOFA風(fēng)投運(yùn)組合、磨煤機(jī)投運(yùn)組合、偏置風(fēng)量變化、煤粉濃淡分配比例變化、一次風(fēng)壓變化等方面研究燃燒調(diào)整對鍋爐效率的影響。

1 設(shè)備簡介

華電濰坊發(fā)電有限公司二期工程2×670 MW機(jī)組鍋爐是由上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流鍋爐，采用單爐膛、一次再熱、四角切圓燃燒、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊П型結(jié)構(gòu)，鍋爐型號為SG－2102/25.4－M954。過熱器采用二級噴水調(diào)溫，再熱汽溫采用燃燒器擺動調(diào)節(jié)，再熱器進(jìn)口連接管道上設(shè)置事故噴水，取自給水泵中間抽頭。

設(shè)計煤種為山西晉中地區(qū)貧煤，點(diǎn)火及助燃油為0號柴油。制粉系統(tǒng)為雙進(jìn)雙出鋼球磨正壓直吹系統(tǒng)，磨煤機(jī)為6臺，B－MCR工況時5臺運(yùn)行，1臺備用。每臺磨煤機(jī)出口由4根煤粉管道接至同一層4只煤粉濃淡分離器。

鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)配有2臺動葉調(diào)節(jié)軸流式送風(fēng)機(jī)、2臺靜葉調(diào)節(jié)軸流式引風(fēng)機(jī)、2臺離心式一次風(fēng)機(jī)、2臺三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。一次風(fēng)用于輸送和干燥煤粉，由一次風(fēng)機(jī)從大氣中抽吸而來，送入三分倉預(yù)熱器的一次風(fēng)分隔倉，加熱后通過熱一次風(fēng)道進(jìn)入磨煤機(jī)，在進(jìn)入預(yù)熱器前一部分冷風(fēng)流經(jīng)冷一次風(fēng)道，在進(jìn)入磨煤機(jī)前與熱一次風(fēng)相混合作磨煤機(jī)調(diào)溫風(fēng)用。

2 燃燒調(diào)整對鍋爐效率的影響

2.1 省煤器出口氧量變化

在500 MW工況，投運(yùn)5層煤粉噴嘴 (B、C、D、E、F磨煤機(jī))的情況下，改變省煤器出口氧量，并維持其它參數(shù)不變。由圖1可見:當(dāng)爐膛出口氧量為3.8%時，鍋爐效率為93.02%;當(dāng)氧量增至4.1%時，鍋爐效率下降到92.98%;當(dāng)氧量進(jìn)一步升至4.4%時，鍋爐效率為92.77%。說明當(dāng)省煤器出口氧量逐漸增大時，增大的鍋爐排煙熱損失已經(jīng)大于灰渣中碳的不完全燃燒熱損失，從而使鍋爐效率下降。通過試驗可知:在機(jī)組高負(fù)荷時，維持省煤器出口4.0%～4.2%的含氧量可得到較高的鍋爐效率。

圖1 省煤器出口氧量變化對鍋爐效率的影響

2.2 爐膛風(fēng)箱壓差變化

在500 MW工況的試驗過程中，維持給煤量、一次風(fēng)量、SOFA風(fēng)擋板開度、燃料風(fēng)擋板開度、投運(yùn)燃燒器及其擺動角度不變，增加爐膛風(fēng)箱壓差。由圖2可見，隨著爐膛風(fēng)箱壓差逐漸增大，鍋爐灰渣中的未燃盡碳熱損失基本不變，對鍋爐效率的影響也不大。

2.3 SOFA風(fēng)量變化

在500 MW工況的試驗過程中，維持給煤量、一次風(fēng)量、主燃燒器輔助風(fēng)不變，改變SOFA風(fēng)擋板開度。由圖3可見:隨著SOFA風(fēng)擋板平均開度的增大，主燃燒器區(qū)域和上部燃盡區(qū)的過量空氣系數(shù)比例有所改進(jìn)，主燃燒器區(qū)域的氧量供應(yīng)水平由富氧變?yōu)槿毖鯛顟B(tài)，雖然灰渣中未燃盡碳引起的熱損失有所降低，但排煙熱損失增加0.15%左右，使鍋爐效率下降約0.13%。

2.4 不同磨煤機(jī)組合方式

在500 MW工況的試驗過程中，維持給煤量、一次風(fēng)量、主燃燒器輔助風(fēng)、SOFA風(fēng)擋板開度不變，改變磨煤機(jī)組合方式。對圖4的2種情況比較分析:A、B、C、D、E磨煤機(jī)組合方式下的鍋爐效率比B、C、D、E、F組合方式高0.19%。

2.5 偏置風(fēng)量變化

圖5 偏置風(fēng)量變化對鍋爐效率的影響

在500 MW工況的試驗過程中，維持給煤量、一次風(fēng)量、主燃燒器輔助風(fēng)、SOFA風(fēng)擋板開度不變，改變偏置風(fēng)擋板開度。由圖5可見:隨著偏置風(fēng)擋板開度的增大，鍋爐效率有所提高，這是因為偏置風(fēng)量的增大加強(qiáng)了主燃燒器區(qū)域的氣流擾動強(qiáng)度，強(qiáng)化燃燒，從而使得鍋爐效率提高。

2.6 煤粉濃淡分配比例變化

在500 MW工況的試驗過程中，維持給煤量、一次風(fēng)量、主燃燒器輔助風(fēng)、SOFA風(fēng)、偏置風(fēng)擋板開度不變，改變濃淡分離器擋板開度。由圖6可見:隨著濃淡分離器擋板開度的減小，鍋爐效率升高，這是因為上層煤粉濃度增大、風(fēng)速降低導(dǎo)致鍋爐飛灰可燃物含量減少，使得鍋爐效率有所升高。

2.7 一次風(fēng)壓變化

在500 MW工況的試驗過程中，維持給煤量、主燃燒器輔助風(fēng)、SOFA風(fēng)、偏置風(fēng)擋板開度不變，改變一次風(fēng)壓大小。由圖7可見:隨著一次風(fēng)壓的增大，鍋爐效率降低，但幅度不大，這是因為增大一次風(fēng)壓，提高了制粉出力，使煤粉變粗，導(dǎo)致鍋爐飛灰可燃物含量增大，即鍋爐效率有所降低。

圖6 煤粉濃淡分配比例變化對鍋爐效率的影響

圖7 一次風(fēng)壓變化對鍋爐效率的影響

3 結(jié)束語

通過維持合理的省煤器出口氧量、爐膛風(fēng)箱壓差、偏置風(fēng)量、煤粉濃淡分配比例和一次風(fēng)壓，選用合理的SOFA風(fēng)、磨煤機(jī)投運(yùn)組合方式均能有效提高鍋爐效率。

［1］ 王學(xué)棟，欒 濤，成 林，等．鍋爐燃燒調(diào)整對NOx排放和鍋爐效率影響的試驗研究 ［J］．動力工程，2008，28(1):19－23．

［2］ 武小東．火電廠制粉系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整對鍋爐效率的影響［J］．華電技術(shù)，2008，30(11):11－13．

［3］ 朱凱春，譚云松，周光宇．鍋爐燃燒調(diào)整對鍋爐熱效率的影響分析［J］．電站系統(tǒng)工程，1999，15(5):43－46．

［4］ 吳海姬，張 蕾，徐治皋．鍋爐運(yùn)行氧量對鍋爐效率影響的定量分析［J］．鍋爐技術(shù)，2009，40(6):17－20．

［5］ 肖海平，張 千，王 磊，等．燃燒調(diào)整對NOx排放及鍋爐效率的影響［J］．中國電機(jī)工程學(xué)報，2011，31(8):1－6．

［6］ 梁立剛，孟 勇，吳生來．1 004 t/h鍋爐運(yùn)行優(yōu)化和燃燒調(diào)整試驗研究［J］．發(fā)電設(shè)備，2010，24(1):16－20．