關于電廠燃煤鍋爐燃燒優化調整方案及技術的研究

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引言

煤電廠對沖燃燒鍋爐由于不知方式和燃燒器結構的限制造成燃燒波動性大，而且經常會出現一氧化碳濃度較高的問題。燃燒效率低造成機組高負荷運行情況下爐膛氧量分布不均，結渣嚴重，水冷凝需求用水量增大，運行成本增加的問題。為了提高鍋爐燃燒效率，降低運行成本，對鍋爐燃燒參數進行優化調整是十分必要的。

1 600MW機組對沖燃燒鍋爐運行問題

600MW機組制粉系統采用中速磨煤機，一次進風為直吹風，磨煤機出口的輸送管對應煤粉燃燒裝置。鍋爐在600MW負荷條件下，空氣預熱器入口同一側，隨著入口位置的不同，對應的側氧量也不同。隨著側氧量的增大，產生的一氧化碳濃度隨之減小。將空氣預熱器入口兩側的氧量濃度進行檢測和對比，發現兩側的氧濃度有明顯的差異，一側氧氣濃度比另一側氧氣濃度偏高，并且側氧濃度較低的一側飛灰可燃物濃度明顯偏高。對機組歷史運行數據進行統計分析，發現該機組在高負荷運行情況下存在較大的燃燒偏差。表現為空預器一側氧量明顯偏高，而且飛灰可燃物濃度和一氧化碳濃度偏高。同時，空預器兩側出口過熱蒸汽的氣溫存在較大偏差。另外，鍋爐配煤摻燒的方式不固定，造成燃燒波動性大，導致產生的灰渣可燃物在不同的時間段內有很大的差別。調整機組在中度負荷條件下運行，檢測到空預器出口處的一氧化碳濃度較小，此時產生的灰渣可燃物濃度比機組在高負荷運行條件下產生的灰渣可燃物濃度高[1]。

2 600MW機組燃燒優化調整試驗分析

對煤質熱量和煤質組分含量進行檢測，結果如下：高硫煤的熱值4800～5500kJ/kg；揮發份15%～25%；硫份1.5%～2.5%；灰份25%～30%。優質煤的熱值6000kJ/kg；揮發份39%；硫份0.6%；灰份8%。

配煤摻燒方式調整：在配煤方式中摻入了高熱值不易磨的煤種，在燃燒的過程中采用中上層入煤的方式，在機組高負荷運行條件下在配方方式固定的情況下得到的飛灰可燃物濃度不同。如果通過上層燃燒器進入爐膛，則飛灰可燃物含量比通過中層燃燒器進入爐膛的飛灰可燃物含量高。除了煤種自身特性的原因以外，還可能是磨煤機粉量分布情況或者配風方式不同導致[2]。

煤粉細度調整：確保磨煤機運行負荷不變，對磨煤機磨粉細度和磨粉量進行試驗，查看煤粉細度是否出現偏差。對不同位置燃燒器粉管進行取粉，發現不同位置的燃燒器取粉量不同，對應磨煤機粉管粉量也有差異。根據不同位置燃燒器粉管取粉量不同，對磨煤機運行負荷進行調整，使磨煤機制粉量盡可能保持一致。在磨煤機出粉量一定的條件下，對磨煤機分離器擋板進行調整，然后觀察調整后的煤粉細度是否出現變化。檢測得到煤粉細度R90在分離器擋板調整前后發生變化。調整分離器擋板的開度后，煤粉細度從27%下降到14%。因此，可通過調整分離器擋板開度改善煤粉細度和均勻度。

配風方式調整：在機組高負荷運行條件下，空預器兩側出口過熱蒸汽存在汽溫偏差較大的問題。通過對主燃區配風方式進行調整來解決上述問題。根據磨煤機制粉量情況，對主燃區進行二次風調整，同時對燃盡風進行調整，調節燃燒器噴嘴開度，以調整側氧量，及時觀察空預器側出口汽溫變化情況，直到汽溫偏差恢復到合理值。在機組高負荷運行條件下，逐漸提高一側氧量，發現兩側氣溫偏差值減小。但是發現過熱器減溫水量溫度仍舊較高，對燃盡風進行調整，保證側氧量盡量相同的情況下兩側氣溫偏差值在合理范圍內。此外，通過調整配風方式，對機組運行中一氧化碳濃度偏高的情況進行調整。調整機組空氣預熱器進口氧量和一氧化碳濃度，解決了鍋爐兩側燃燒不均衡以及空預器進口氧氣分布不均勻的問題。

氧量調整：氧量是鍋爐燃燒效率的重要影響因素。運行氧量變化情況很關鍵。如果氧量過高，會增加排煙熱損失，使氮氧化物濃度升高，不利于減排目標實現。如果氧量過低，會導致不完全燃燒，造成熱能損失。因此通過調整氧量來優化鍋爐燃燒效率，兼顧到環保性和經濟性。在一定范圍內適當提高氧量，爐膛火焰中心位置上移，煙氣生成量增加，再熱器冷水量增加。氧量提高會使飛灰可燃物含量降低，但超過氧量一定值后反而會增加飛灰可燃物含量。可能的原因是隨著氧量的不斷增加，停留在鍋爐內的煤粉數量減少，停留時間縮短，過短的時間反而不利于煤粉充分燃燒。根據氧量調整試驗的結果，在機組高負荷運行條件下，空預器進口氧量在2.8%左右可得到較好的燃燒效果。嚴格控制高負荷情況下空預器出口含氧量2.8%以下運行不得超過10分鐘，2.5%以下運行不得超過三分鐘[3]。

3 結束語

在相同的運行負荷條件下，不同時間段內的飛灰可燃物濃度波動較大，可能是由于上煤方式具有隨機性，這樣就很難使磨煤機和燃燒需求匹配起來。因此當配煤摻燒的過程中遇到煤質特性差異較大的情況時應采用固定磨煤上煤的方式，保持煤粉量。通過對分離器擋板開度進行調整保持煤粉細度均勻度。對爐膛主燃燒區二次風、燃盡風以及燃燒器噴嘴開度進行調整，使配風方式滿足機組高負荷運行的需求，使兩側汽溫偏差降低在合理范圍內。調整過熱器減溫水量，降低壁溫，防止屏式過熱器水冷壁管結垢。對鍋爐運行氧量和一氧化碳濃度進行調整，保持氧量分布均勻，一氧化碳濃度降低，解決鍋爐兩側燃燒偏差過大的問題。