對沖爐全燒神混2煤燃燒優化研究

文_石才由 國華柳州電廠

1 優化試驗的主要內容

1.1 神混煤摻燒優化試驗

通過逐步增加神混煤比例，觀察爐內結焦情況，監測爐溫變化和過熱器、再熱器減溫水變化情況，在確保鍋爐安全運行的前提下使神混煤達到最高的摻燒比例。

1.2 制粉系統優化試驗

通過進行一次風速調平、一次風量標定，進行煤粉細度測量和調整，使制粉系統參數更加符合燃燒要求。

1.3 燃燒調整優化試驗

通過調整鍋爐運行氧量、一次風壓和燃燒器二次風旋流強度、燃盡風門開度、磨運行方式等主要鍋爐運行參數，考察鍋爐運行狀況并加以優化，兼顧鍋爐汽水參數、經濟性、NOx、結焦和高溫腐蝕防治等因素的基礎上，確定鍋爐最佳運行參數，提高機組運行的安全性、經濟性以及環保性。

2 優化試驗調整過程

2.1 神混煤摻燒優化試驗

試驗期間，1號機組白天負荷為350MW、夜間負荷為200MW，機組平均負荷率約為86%，神混煤摻燒比例分別為25%、50%、75%和100%。

擬摻燒的神混2煤熱值和揮發分較高、灰分較低，燃燒特性優良。但與準2煤相比，神混2煤灰熔點低，結渣特性嚴重。測量不同摻燒比例下的爐膛溫度，摻燒或全燒神混2煤時的爐膛溫度要低于全燒準2煤。

2.2 制粉系統測試和調整優化試驗

2.2.1 一次風速調平優化

磨煤機四根粉管一次風速偏差對爐內燃燒有重要影響，尤其是對結渣影響顯著，為有助于燃用易結渣神混煤，首先進行了各磨煤機一次風速調平試驗，通過調整一次風管上的可調縮孔，

2.2.2 一次風量標定優化

一次風量顯示的準確性關系到風煤比的控制，即一次風速的合理控制，對煤粉細度、爐內燃燒有重要影響，對5臺磨煤機的一次風量進行了標定。總體上來說表盤風量顯示準確，變風量時線性較好，最大偏差未超過4%。

2.2.3 煤粉細度優化調整

以燃用神混2煤的A磨煤機、燃用準2煤的B磨煤機為對象，進行了35t/h、27t/h、20t/h三個出力下的變分離器擋板開度、變風煤比、變加載力試驗。

2.2.4 加載力、一次風量優化

A磨試驗煤種為神混煤，B磨試驗煤種為準格爾煤，分別在20t/h、27t/h、35t/h三個出力進行變一次風量和加載力試驗，推薦關系曲線。

2.3 燃燒調整優化試驗

試驗重點對鍋爐燃燒器外二次風旋流強度、運行氧量、燃盡風門開度和一次風壓、磨運行方式等進行調整，并在此基礎上進行鍋爐中低負荷氧量和一次風壓調整試驗。

2.3.1 變氧量優化試驗

氧量調整在350MW、275MW、175MW三個負荷下進行，每個負荷3個工況，同時檢測了350MW負荷下貼壁H2S含量，H2S測點位置分布為左墻（爐后）左1、左2、左3、左4、左5（爐前），右墻（爐后）右1、右2、右3、右4、右5（爐前）。

350MW負荷下，鍋爐效率均能達到設計值（設計值94.20%），當運行氧量由3.2%降低至2.4%時，送風機功率、引風機功率、一次風機功率均有所降低，污染物NOx排放維持在較低水平，整體汽水參數、爐膛結焦情況基本不變。運行O2=2.4%，由于主燃燒器區域缺風，導致水冷壁區域存在較強的腐蝕氣氛；當氧量由2.4%提高到2.8%，水冷壁高溫腐蝕有所改善；繼續提高氧量至3.2%時，風箱壓力增大不得不將C層二次風門開大，進風剛性差未能起到補充貼壁氧量的作用，不能有效緩解水冷壁高溫腐蝕。NOx受氧量變化的影響較小。因此推薦運行氧量2.8%，有利于緩解燃燒器區域腐蝕情況。

275MW負荷下，氧量逐漸降低時，鍋爐效率無明顯變化且均能達到設計值。風機電耗明顯降低，NOx排放濃度降低，推薦運行氧量3.2%。175MW負荷下，氧量逐漸降低時，鍋爐效率無明顯變化。風機電耗降低，NOx排放濃度降低，推薦運行氧量4.5%。

2.3.2 變一次風壓優化試驗

維持2.3.1中各負荷推薦氧量的工況下，在350MW、275MW、175MW三個負荷下調整一次風壓每個負荷3個工況。

350MW負荷，一次風壓由11.0kPa降至10.0kPa，鍋爐效率略有升高，主要由于一次風壓降低，一次風剛性減弱、著火提前，同時制粉系統摻入的冷風量減少、排煙溫度下降。在保證磨煤機安全運行前提下，降低一次風壓，一次風機功率降低192kWh，制粉電耗降低1.34kWh/t。因此，推薦一次風壓為10.0kPa。

275MW負荷，一次風壓由10.0kPa降至9.0kPa，鍋爐效率略有提高。一次風機功率降低131kWh，制粉電耗降低1.02kWh/t。因此，推薦一次風壓為9.0kPa；

175MW負荷，一次風壓由 9.0kPa降至8.0kPa，鍋爐效率基本不變；一次風機功率降低62kWh，同時制粉電耗降低0.76kWh/t。因此，推薦一次風壓為8.0kPa。

2.3.3 燃燒器調整優化試驗

在350MW負荷工況下對旋流燃燒器外二次風旋流強度和內、外二次風比例進行了調整試驗，運行氧量2.8%。

在350MW負荷下，將各層燃燒器外二次風旋流強度由30/30/30/30°調整至0/30/30/0°，鍋爐效率由94.02%上升94.10%，主蒸汽溫度、壓力，再熱蒸汽溫度壓力基本無變化，NOx排放濃度維持在較低水平，水冷壁貼壁氣氛H2S濃度由382ppm降至344ppm，有利于緩解水冷壁高溫腐蝕。靠側墻燃燒器外二次風旋流強度較小，外二次風旋轉動量降低，有利于減輕水冷壁結渣。在維持燃燒器外二次風旋流強度0/30/30/0°基礎上，對內外二風比例拉桿進行調整，發現內外二次風比例拉桿調整對緩解水冷壁高溫腐蝕無明顯效果。

2.3.4 燃盡風調整優化試驗

試驗通過表盤風門開度調節燃盡風量，在350MW，2.8%O2工況下燃盡風門開度分別為100%、50%、30%。

在維持主蒸汽溫度、壓力，再熱蒸汽溫度、壓力達到設計值的前提下，燃盡風門開度逐漸變小時，鍋爐效率略有升高。NOx排放濃度隨著燃盡風門關小而由175mg/m3增加到208mg/m3。

燃盡風門開度由100%變化30%過程中， H2S平均濃度由382ppm降到221ppm，對緩解水冷壁區域高溫腐蝕效果明顯，同時分布呈現左、右墻中間位置H2S濃度明顯高于兩側，這主要是中間區域流動死滯區的還原氣氛強，也是出現水冷壁高溫腐蝕的嚴重區域。

2.3.5 磨煤機運行方式優化試驗

在350MW、2.8%O2工況下，以維持主蒸汽溫度、壓力，再熱蒸汽溫度、壓力達到設計值為前提，分別改變磨煤機運行方式為ABDE、ABCDE、ABCD。

啟動C磨煤機后，排煙溫度升高引起干煙氣熱損失增加，鍋爐效率略有降低，同時因為火焰中心提高，NOx生成濃度增加了52mg/m3。

3 結論與建議

3.1 主要運行控制參數推薦

根據各項試驗結果，綜合考慮鍋爐燃燒的經濟性，NOx排放量，汽水參數和輔機電耗等多方面因素。

3.2 結論

(1)神混2燃燒特性優良，雖然灰熔點較低，但是全燒神混2煤時，鍋爐結渣較輕，汽水參數正常，全負荷段鍋爐效率提高約1%，NOx、SO2、粉塵的生成濃度均出現一定幅度下降。

(2)通過制粉系統調整優化試驗，將一次風速偏差調整至規程允許范圍內，各摻燒煤種的細度R90值基本調整至合理范圍內，能夠滿足燃燒要求。

(3)通過全燒神混2煤時的燃燒優化調整試驗，確定了鍋爐在高、中、低負荷下的最佳運行參數，提供了鍋爐最佳運行方式。

(4)通過降低燃燒器外二次風旋流強度、關小SOFA層風門開度，使鍋爐在各個負荷下水冷壁貼壁氣氛中H2S含量處于較低水平，緩解了水冷壁高溫腐蝕風險。

(5)2017年節約燃煤運費約1500萬元，降本增效成果顯著。