300MW空冷機組鍋爐運行優化調整試驗

吐爾斯別克·比肯

摘要：以300MW空冷機組鍋爐為例，從煤粉細度、含氧量兩個方面開展燃燒優化調整試驗。試驗結果表明：若將煤粉細度R90由10%降至8%，則校正效率與鍋爐熱效率分別增加0.1%、0.55%;在含氧量不斷增加的情況下，機械不完全燃燒的損失呈現出降低趨勢，但是排煙損失呈現出逐漸增加的趨勢。經過校正的鍋爐運行環保、安全、經濟。

關鍵詞：300MW空冷機組鍋爐;煤粉細度;氧量;優化調整試驗

隨著社會的發展，人們對節能、環保越來越重視，電廠迫切需要降低污染物排放、提高鍋爐燃燒技術與效率。在未來的20到30年里煤炭發電仍將占發電總量的60%以上。隨著電力體制改革的不斷進行，煤炭等能源價格的不斷上漲，發電企業面臨的市場競爭越來越激烈[1]。在保證機組安全、安全、環保運行的前提，需要進一步挖掘鍋爐潛在的節能技術，降低發電投入成本以及管理成本，重點研究如何提高鍋爐效率的問題[2]。

某電廠#4鍋爐燃燒發電時使用的煤炭與設計時要求在種類上有一定的偏差，主要體現為鍋爐運行時排煙溫度較高、飛灰中含有較碳量高。煤質的偏差造成運行的經濟效果差、運行效率較低。為了提高鍋爐運行效率、為調整類似鍋爐運行條件提供相應參考數據，本文以該電廠#4鍋爐為試驗對象，開展了運行優化調整試驗。

1.設備情況

該電廠#4鍋爐采用的是Babcock & Wilcox公司北京分公司設計制造的固態排渣煤粉性鍋爐：通風平衡、半露天、自然循環、單鼓單爐、中間再熱、布置呈現出II型;設置4臺鋼球磨機，對中儲式熱風送粉系統進行進料，在鍋爐前后壁面進行燃燒;鍋爐前、后壁配置3層共24個旋渦燃燒器，每個旋流燃燒器的中心是一個主要一次風噴口，由該處向外分別是內二次風噴口和外二次風噴口;每兩層燃燒器之間設置兩個三次風噴口，前后墻面一共設置了8個三次風口;在尾部豎井下方安裝了兩個容克式三室旋轉空氣預熱器;鍋爐的配備設施包含了2臺一次風機、2臺軸流引風機和2臺軸流送風機。（不通順，術語有誤）

2、試驗內容和方法

本次調整試驗結合GB/T 10184-1988《電站鍋爐性能試驗規程》，利用反平衡方式對不同煤粉細度與氧量下鍋爐的效率進行計算。不同鍋爐的調整因素也不同，然而大量鍋爐優化調整試驗的結果顯示鍋爐運行的氧氣含量與煤粉細度是影響各類鍋爐運行經濟效果的2個最重要的因素[3，4]。針對煤粉細度與氧氣含量的測試內容及方法如下。

2.1鍋爐煤粉細度優化調整試驗內容

在調整制粉系統前，需要確保制粉系統的運行處于常規情況下。將常規輸出視為最佳出力，采集粉煤樣品，對粉煤灰細度進行相應的測量，同時進行鍋爐熱效率試驗。在確保無煙煤、貧煤比例不變的情況下，調整粗粉分離器擋板。對調整煤粉細度前后的粉煤灰可燃物的含量、粉化系統的功耗率、鍋爐熱效率進行比較分析。

2.2變二次風門開度試驗

貧煤：無煙煤=3：7，在各層燃燒器二次門開度不同的情況下開展鍋爐熱效率試驗，工況一：上中下層二次風門開度分別為100%、80%、60%;工況二：上中下層二次風門開度分別為60%、80%、100%;工況三：上中下層二次風門開度均為100%。

2.3變氧量試驗

根據可調二次風門開度試驗的結果，調整了最佳的二次風門開口試驗選擇3種不同的煙氣含氧量進行比較：氧量表平均含氧量為2.8%、3.3%、3.7%。在含氧量試驗中，主要的空氣壓力、各層的二次空氣阻尼器、各層磨粉機的轉速、煤粉機的組合方式和燃燒室組合方式等參數都保持不變。

3、試驗結果與分析

在確保單位荷載、其他操作參數基本不變的情況下，通過改變風機葉片開合度對總風量進行調整，在此基礎上對爐膛出口過量空氣系數進行調整。反映在表盤上，是空氣預熱器入口的煙氣含氧量的變化。此外，鍋爐運行過程中的氧氣含量會在很大程度上影響輔助電力消耗，所以考慮運行時的氧氣含量對鍋爐鼓風機功耗、引風機功率消耗和鍋爐效率的影響，在電負荷300MW找到最佳的鍋爐運行氧氣含量。

3.1煤粉細度的調整

在鍋爐處于全負荷運行的情況下，保持其他相關參數不變，將煤粉細度R90從10%降低到8%，對鍋爐效率的影響見表1。

對煤粉細度進行調整之后，修正后鍋爐熱效率、鍋爐熱效率分別增加了0.1%、0.55%。在進行鍋爐效率測試的過程中，R90取值為8%時，爐膛出口A 側表盤的氧量是3.41%，平均氧量是3.42%;R90取值為10%時，爐膛出口A 側表盤氧量、平均氧量分別為3.88%、3.7%。由此可見，在調整煤粉細度之后，該處氧量、平均氧量的降低值分別是0.47%、0.28%。結合變氧量工況燃燒調整試驗得到的結果，可以計算出飛灰可燃物含量降低了0.8%左右，所以，在保持含氧量相同的條件下，對煤粉細度進行調整，飛灰可燃物含量大約下降了1%，調整之后的鍋爐熱效率提高值為0.37%。

3.2氧氣含量變化對鍋爐經濟性產生的影響

和電廠中負責人達成一致后，當無煙煤、精煤比例是6：4的情況下，燃燒器各層上的二次減振器擋板保持打開，鍋爐熱效率試驗在不同的氧氣水平下進行。表2顯示了氧氣變化對鍋爐運行效率的影響。

氧含量變化指的是過量空氣系數對鍋爐運行經濟效果的影響有消極、積極兩個方面。積極的影響是氧氣含量增加會使得煤粉的燃燒更加完全，可以減小粉煤灰中可燃物的含量;然而，消極的影響是提高氧氣含量會造成煙氣量提高，增加煙道氣的熱量損失與風扇的功耗。

4.結語

本次試驗結果顯示，爐膛出口A 側、B側的實際氧量為3.7%、3.5%，表盤氧量分別為3.45%、3.4%的條件下，鍋爐熱效率比較高，所以在電負荷300 MW的情況下運行過程中，可將實際的平均氧量維持在3.6%～3.8%范圍內，表盤氧量控制在3.45%～3.65%范圍內。通過鍋爐運行氧量、煤粉細度優化調整試驗，確定最佳的運行氧量、煤粉細度，從而起到節能的效果。

參考文獻

[1]楊新榮.鍋爐運行的優化調整[J].電力設備，2007，8（04）：73-76.

[2]王建勛，張競飛，裴杰，徐則林，張艷輝，靳建魁.300MW空冷機組鍋爐運行優化調整試驗研究[J].電站系統工程，2017，33（01）：37-40.

[3]張楠.鍋爐運行中防止結焦的優化調整措施探討[J].企業技術開發，2016，35（05）：171-172.

[4]李偉.試分析鍋爐運行中優化調整降低煤耗[J].商，2015，28（07）：291-291.