煤粉鍋爐降低飛灰可燃物的研究

宋鑫

引言

勝利發電廠一期#2爐2012年經過了低氮燃燒方式的噴燃器改造，降低了NOX 指標，但飛灰較大。為促進鍋爐運行指標的優化以降本增效，需要在降低NOX的基礎上通過燃燒調整降低飛灰。

1 鍋爐設備情況

勝利發電廠#2爐型號為DG670/13.7—8A，燃用晉中貧煤，為單汽包自然循環，π型布置，配筒式鋼球磨煤機，中間儲倉式制粉系統，熱風送粉，固態除渣，鋼筋混凝土構架，全懸吊結構，采用回轉式空氣預熱器，超高壓，具有中間再熱的露天布置鍋爐。本爐與N200—130/535/535型汽輪機和QFQS—200—2型發電機配套，組成單元發電機組。

2 #2鍋爐目前的飛灰現狀

#2爐2012年經過了低氮燃燒方式的噴燃器改造，降低了NOX 指標，但飛灰較大。經統計：#2爐燃燒器改造后9月到12月，兩爐飛灰相差較大，分別為4.11%、6.82%，#2爐比#1爐飛灰高了60%。

3 通過燃燒配風調整降低飛灰可燃物

我廠#2爐改造后，共計有二次風口9層，燃盡風三層，高位燃盡風2層，如何科學的正確調節這14個二次風，合理配置風量，是一個值得研究的課題。燃燒調節理論中只有原則性描述而缺乏定量方案， 造成調節的盲目性和不合理性， 至少不夠優化。

我廠根據燃燒器區域的過剩空氣系數以及比O2流量對二次風的配比做了科學的計算，為二次風的燃燒調整試驗提供了科學的方向。

我們首先將燃燒器與二次風、燃盡風進行分組，將1個燃燒器及其上下臨近的二次風口看作是1個旋流燃燒器，其次根據各風口的O2質量流量： m= pfwkφ，計算各一次風、二次風及三次風的比O2流量，最后再根據各組燃燒器區域的過剩空氣系數，求出各風門的開度流量系數，進而算出各二次風門開度。

為簡化計算作如下假定不計具體給粉量，用給粉機臺數計量給粉量。設臺給粉機的給粉量為，并假定同一時刻每臺給粉機給粉量相等， 每套制粉系統三次風帶粉量可根據實際運行情況推算。每套制粉系統三次風帶粉量相當于1.2臺給粉機（每個角相當于臺給粉機的給粉量）的給粉量。不計具體風口的質量流量， 用比流量通過某個風口進人爐膛的質量流量與通過個一次風口的質量流量之比來計量風量。

空氣是可壓縮氣體，各風口帶入的氧量與氣體的溫度、壓力、成份、流速、風口面積、二次風門開度等因素有關。通過各個風口的O2質量流量為：

m=pfwkφ （1）

式中m、p、f、w、k分別代表各風口的O2質量流量（kg/s）、氣體密度（kg/m3）、風口面積（m2）、風速（m/s）、氣體成份修正系數（以當地大氣成份為基準，考慮氣體成份變化后引起的含O2比例下降引入的系數）。用角標1、2、3分別代表一、二、三次風。φ代表各風口的風門開度流量系數，一、三次風門運行在全開位置，其φ=1，用φ1、φ2……φ6分別代表二次風口AA、BB、BC、CC、DD、EE的風門開度系數；考慮一次風（不計煤粉所占空間）中的煤粉揮發分、三次風中的水分（Wy=6%）k1=0.98、k3=0.95（k2=1）；氣體密度ρ=p/（RT）[式中R、P、T分別代表氣體常數、氣體壓力（Pa）和溫度（k）]，各風口風壓（絕對壓力）相差很小，可視P為定值。由式（1）和以上分析得：

m3/m1=0.95 T1f3w3/（0.98T3f1w1）

m2i/m1=T1f2iw2φ1/（0.98T2f1w1）（i表示某個二次風口）

m3/m1或m2i/m1即為以一次風口送入氧量為基準的比O2流量。通過此計算后，二次風門開度與開度流量系數φ的計算表如下表1所示。

根據風口間距，假定B投入時，AB風口各有一半風量參與一次風A、B的燃燒；B不投入時，BC風全部參與一次風B的燃燒。C投入時燃燒器M、N、Q提供的比O2流量分別為：

A： 1+1.55φ1+0.98φ2/2

B：1+0.93φ3+0.98φ2/2+2.02φ4/2

對于A來講，下二次風AA除組織一次風A燃燒外，還有托住煤粉氣流中分離出來的粉粒，降低灰渣未燃燼損失的作用，所以取αA=1.05、αB=0.90，根據A、B燃燒器的風粉對應關系有：

（1+1.55φ1+0.98φ2/2）/αA=（1+0.93φ3+0.98φ2/2+2.02φ4/2）/αB （2）

由此方法，可再列出一方程，并根據鍋爐實際燃燒擬定兩個未知數，如實踐表明，本例中AA、BB風門開度分別在75%、65%時鍋爐有較好的穩定經濟燃燒效果，由設備的開度流量系數表可查得φ1、φ2，由式（2）得φ3、φ4，進而可求出其他二次風門相應開度。

4 結論

通過以上配風計算，我們列出了部分典型工況，進行了多次試驗，最終確定了最佳配風方案，按照此方案實施后，“飛灰可燃物”平均值同比降低2.4%，按照按一期年發電量25億千瓦時計算，年創效益 0.000001158*2500000000*0.0005*2=350萬元

參考文獻

[1]望亭發電廠. 《鍋爐》. 中國電力出版社.

[2]馬玉峰 《大型煤粉爐燃燒優化探討》.