1000MW機(jī)組磨組運(yùn)行方式對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響

仇恒波 韓婷

摘 要：我廠1000MW超超臨界機(jī)組自投產(chǎn)以來再熱器汽溫一直偏低，大大降低了機(jī)組效率。為了提高再熱汽溫，將原來的下層磨運(yùn)行方式調(diào)整至上層磨運(yùn)行方式，再熱汽溫得到了顯著增加。本文通過對磨組調(diào)整前后參數(shù)的對比，分析磨組調(diào)整前后對再熱汽溫、排煙溫度、脫硝系統(tǒng)的影響。

關(guān)鍵詞：磨組；燃燒器；再熱汽溫；排煙溫度

中圖分類號：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

隨著火電機(jī)組容量的發(fā)展，市場競爭激烈化越來越嚴(yán)重，為了進(jìn)一步降低發(fā)電機(jī)組的煤耗，各發(fā)電企業(yè)對機(jī)組的技術(shù)改造項(xiàng)目投入越來越大。鍋爐的主再熱汽溫是鍋爐的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，但由于鍋爐安裝、受熱面積灰、實(shí)際煤種便離設(shè)計(jì)煤種等因素的影響，再熱器汽溫偏離設(shè)計(jì)值是一個(gè)普遍存在的問題，低負(fù)荷時(shí)尤其明顯。自投產(chǎn)以來，我廠#5爐再熱汽溫一直存在偏低的問題，大大影響了鍋爐效率。通過調(diào)研，我廠對磨組的運(yùn)行方式進(jìn)行了試驗(yàn)，由原來的底層磨運(yùn)行改至上層磨運(yùn)行方式，大大提高了再熱汽溫，降低了發(fā)電煤耗。本文以我廠1000MW超超臨界參數(shù)直流爐為例，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)出磨組運(yùn)行方式的變化對再熱汽溫、排煙溫度、脫硝等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的影響。

1 主要設(shè)備簡介

我廠2×1000MW鍋爐為3044t/h 超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，單爐膛塔式布置、四角切圓燃燒、擺動噴嘴調(diào)溫、平衡通風(fēng)、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、露天布置、固態(tài)排渣的鍋爐，爐后尾部布置兩臺三分倉容克式空氣預(yù)熱器。燃燒方式采用低NOx擺動式四角切圓燃燒技術(shù)。燃燒設(shè)備設(shè)計(jì)和校核煤種均為煙煤，中速磨煤機(jī)，一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)，鍋爐配置 6 臺 ZGM133N 中速磨煤機(jī)，其中 5 臺運(yùn)行，1 臺備用。煤粉燃燒器為四角布置、切向燃燒、擺動式燃燒器，共設(shè)置12 層煤粉噴嘴， 燃燒方式采用低 NOx 同軸燃燒系統(tǒng)（LNTFS）。

2 不同磨組運(yùn)行對再熱汽溫的影響

汽溫調(diào)節(jié)的主要方式有兩種：蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)和煙氣側(cè)調(diào)節(jié)。而再熱汽溫主要是通過煙氣側(cè)來調(diào)節(jié)。改變火焰中心的位置可以改變爐內(nèi)輻射吸熱的分配，當(dāng)火焰中心位置抬高時(shí)，爐內(nèi)輻射吸熱量減少，對流換熱增加，煙溫升高，再熱汽溫升高；火焰中心下移時(shí)，則再熱汽溫下降。

我廠自投產(chǎn)以來，為了保證燃燒穩(wěn)定及機(jī)組安全，都是采用下層磨運(yùn)行方式，再熱汽溫一直偏低，為了提高再熱汽溫，通過其他調(diào)整方式效果不明顯。在節(jié)能降耗的背景下，公司領(lǐng)導(dǎo)根據(jù)我廠燃燒器的布置特點(diǎn)，在分析、調(diào)研后對磨組的運(yùn)行方式進(jìn)行了試驗(yàn)，通過改變磨組運(yùn)行方式，改變了鍋爐的火焰中心。由圖1可以看出，同一臺磨煤機(jī)的兩個(gè)燃燒器噴嘴的距離為1.6m；同一組燃燒器內(nèi)，相接近的兩臺制粉系統(tǒng)相鄰燃燒器噴嘴距離為1.7m；ABC與DEF兩組燃燒器相鄰噴嘴距離為3.4m。當(dāng)500MW負(fù)荷三臺磨運(yùn)行時(shí)，上層磨運(yùn)行方式（DEF磨組）比下層磨運(yùn)行方式（BCD磨組）火焰中心抬高了6.6m，大大提高了再熱汽溫。

通過圖1可以看出，運(yùn)行上層磨組比運(yùn)行下層磨組再熱汽溫平均增加了20度。按照1000MW超超臨界機(jī)組參數(shù)變化對供電煤耗的影響中再熱汽溫降低1度供電煤耗增加0.04813g/kW·h計(jì)算，采用上層磨運(yùn)行方式比下層磨運(yùn)行方式，降低煤耗約0.96g/kW·h。

3 不同磨組運(yùn)行對排煙溫度的影響

排煙熱損失是鍋爐各項(xiàng)熱損失中最大的一項(xiàng)，約占鍋爐熱損失的65%，排煙溫度增加10℃煤耗增加約1.5g/kW·h。為了降低排煙損失，我廠進(jìn)行了低溫省煤器改造，通過凝結(jié)水在低溫省煤器內(nèi)吸收煙氣熱量，降低排煙溫度，從而自身卻被加熱、升高溫度后再返回凝水系統(tǒng)，既降低了排煙溫度又提高了汽輪機(jī)熱效率。所以在本文中所提到的排煙溫度是低溫省煤器出口的煙溫，而不是空預(yù)器出口的煙溫。

上層磨組運(yùn)行時(shí)，因火焰中心上移，將導(dǎo)致排煙溫度升高。但從圖2中數(shù)據(jù)對比來看，爐膛出口煙溫沒有明顯升高，甚至還有下降的趨勢。雖然上層磨組的啟用導(dǎo)致了燃燒的推遲，但這些熱量大部分都用在了過、再熱器的熱交換上面，所以顯著提高了過、再熱汽溫而沒有過多的增大排煙損失。另一方面我廠進(jìn)行了低溫省煤器的技術(shù)改造，即使?fàn)t膛出口排煙溫度有所上升，增加的這部分熱量也會被低溫省煤器吸收，所以通過運(yùn)行上層磨不會增加鍋爐的排煙損失。

4 不同磨組運(yùn)行對NOx的影響

根據(jù)NOx的形成機(jī)理，抑制NOx生成的方法主要有降低火焰峰值溫度，降低最高溫度區(qū)域的局部氧濃度，降低燃料在最高溫度區(qū)域的停留時(shí)間。在運(yùn)行調(diào)整中，通過配風(fēng)在主燃燒區(qū)進(jìn)行缺氧燃燒，在燃盡階段低溫區(qū)進(jìn)行富氧燃燒，從而降低了NOx的生成。

磨組調(diào)整改變了火焰中心，運(yùn)行上層磨組時(shí)，爐內(nèi)還原區(qū)域減小，增加了熱力型NOx的產(chǎn)生。從圖3中可以看到，SCR裝置入口NOx比下層磨運(yùn)行時(shí)有所上升，給脫硝調(diào)整帶來了一定的壓力。通過適當(dāng)關(guān)小運(yùn)行磨組的輔助風(fēng)擋板，降低燃燒區(qū)域的氧量，開大SOFA風(fēng)風(fēng)門，采用倒三角的配風(fēng)方式，保證燃燒區(qū)域的還原性氣氛，可以大大降低熱力型NOx的生成。

結(jié)語

通過對我廠#5爐磨組運(yùn)行方式的試驗(yàn)，可以看出，上層磨運(yùn)行時(shí)改善了水冷壁水動力特性，降低了水冷壁壁溫偏差，距離水冷壁保護(hù)溫度也有了較大的裕度，提高了機(jī)組的安全性，同時(shí)大大提高了再熱汽溫，降低了發(fā)電煤耗，按照80%的負(fù)荷計(jì)算，全年將多盈利近400萬元。

由于增加了低溫省煤器，上層磨運(yùn)行時(shí)火焰中心上移，沒有增加排煙損失，但由于火焰中心的上移導(dǎo)致SCR進(jìn)口NOx的增加，在運(yùn)行調(diào)整時(shí)可以加強(qiáng)對二次風(fēng)門擋板的調(diào)整，從配風(fēng)上降低NOx的含量。

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作者簡介：仇恒波，男，江蘇徐州人，畢業(yè)于南京工程學(xué)院，助理工程師，現(xiàn)從事火電廠集控運(yùn)行工作。

韓婷，女，江蘇徐州人，畢業(yè)于南京工程學(xué)院，助理工程師，現(xiàn)從事火電廠集控運(yùn)行工作。