某600MW燃煤機組鍋爐再熱汽溫偏差精準調整技術研究

中國能源建設集團江蘇省電力建設第三工程有限公司 張 雷

某600MW 燃煤機組鍋爐為上海鍋爐廠有限公司生產的SG-2136.5/17.55-M 型亞臨界中間一次再熱控制循環汽包爐，鍋爐型式為一次再熱、單爐膛、四角對沖正反切圓燃燒方式、平衡通風、全鋼構架、全懸吊結構Π 型爐。鍋爐設計煤種為神府東勝煙煤。燃燒器呈四角切圓布置，每角布置有十四層噴口，六層一次風噴口，八層二次風噴口，間隔布置。

該機組長期存在A/B 兩側再熱汽溫偏差過大的問題，導致再熱器減溫水量長期處于較高水平。本文以某600MW 機組為對象，開展燃燒優化調整試驗，通過配風調整的手段精準調整再熱汽溫偏差，提升鍋爐機組的經濟性、安全性。

1 試驗內容

1.1 機組摸底試驗

為全面了解鍋爐運行狀態，鍋爐摸底試驗主要在600MW、500MW、350MW 和245MW 典型負荷工況點、習慣磨組合運行方式下進行，試驗期間實際測量了SCR 入口和空預器出口NOx 濃度、氧量、CO 含量以及煙氣溫度等數據，并對灰渣可燃物含量進行化驗，計算鍋爐熱效率。

1.2 再熱器出口汽溫偏差調整試驗

試驗期間，進行了大量的配風調整試驗，觀察不同的配風方式對鍋爐末再出口汽溫偏差的影響。調節的方式及內容主要包括：燃盡風就地水平擺角（整體及單角）調整；輔助風單層及單角風門開度調整；燃料風開度調整；整體配風方式調整。

通過上述調整，可有效降低再熱器A/B 兩側吸熱量偏差，進而降低末再出口汽溫偏差。其中，調節燃盡風就地水平擺角對調節末再出口汽溫偏差最為有效。

1.3 輔助風調整試驗

在600MW 負荷和500MW 負荷，進行了變輔助風層風門開度的試驗，測試不同配風方式下的再熱汽溫偏差、再熱器減溫水偏差及鍋爐熱效率。

1.4 熱一次風母管壓力控制曲線優化試驗

在當前的邏輯控制下，熱一次風母管壓力隨負荷變化，高中低負荷下的熱一次風母管壓力變化區間不大。試驗中，對350MW 和600MW 兩個典型負荷下的熱一次風壓力進行了優化和調整。

2 測試方法

2.1 溫度測量

溫度測量點為SCR 入口及空預器出口位置，按照相關標準規定的等截面網格法首先進行標定，再選取足夠數量的代表點進行溫度測量，每個煙溫測點布置I 級精度K 型鎧裝熱電偶并經無線變送器無線連接至數據采集系統。數據采樣周期2秒，每分鐘系統自動記錄一次該時間段內的平均值。

2.2 煙氣成分測量

煙氣測量點為SCR 入口及空預器出口位置，按照相關標準規定的等截面網格法首先進行標定，再選取足夠數量的代表點進行煙氣成分測量。測量方法使用高質量無縫管將煙道內煙氣抽出后經過干燥、去灰、冷卻等預處理后，導至煙氣分析儀（德圖）進行測量工做，其系統分析圖如圖1所示。

圖1 煙氣取樣分析系統

2.3 運行參數記錄

試驗期間，采用機組配套的DCS 系統采集與記錄相關的鍋爐及空預器運行參數，每分鐘記錄一次。

3 數據處理

SCR 入口和空預器出口煙溫以出口截面的各點算術平均值計；整個試驗期間的溫度、煙氣成分分析等數據以時間步長上記錄的數據算術平均值計；空預器入口風溫以一、二次風溫用一、二次風量加權平均計算；鍋爐的飛灰和爐渣比例按照90:10計算；鍋爐熱效率計算按ASME PTC 4.1反平衡法計算；鍋爐熱效率考慮空預器進口空氣溫度和煤質偏差修正。

4 試驗結果

4.1 鍋爐摸底試驗結果

摸底試驗主要結果匯總如表1所示。

表1 常用負荷下的鍋爐摸底結果匯總

根據摸底試驗結果，在600MW～245 MW 的不同負荷工況下，鍋爐機組普遍存在A 側再熱器吸熱量明顯高于B 側再熱器吸熱量的現象；中高負荷（500MW 以上），運行人員通過調節A/B 側再熱器減溫水量控制末再出口A/B 側汽溫偏差，使得A 側減溫水量明顯高于B 側；在低負荷（400MW 以下），因鍋爐整體熱負荷偏低，末再出口汽溫未達到或接近設計值535℃時，此時無再熱器減溫水，末再A側出口汽溫較B 側出口汽溫低5℃以上；根據煙氣測試結果，在600MW～350MW 的不同負荷工況下，鍋爐內煤粉燃燒充分，SCR 入口CO 濃度基本為0，飛灰及大渣可燃物含量在1%左右（T-01除外），爐內燃燒狀況較好，鍋爐熱效率在93.67%～94.28%之間；在245MW 負荷下，因采用大氧量運行，排煙熱損失較高，鍋爐熱效率為92.13%。

4.2 再熱器出口汽溫偏差調整試驗結果

調整后的典型負荷工況下的鍋爐運行參數及煙氣測試如表2所示。

表2 末再出口汽溫偏差調整后的典型工況測試

燃盡風就地水平擺角調整后，在600MW～245 MW 的典型負荷下，末再出口汽溫偏差減小，再熱器減溫水偏差基本消除，鍋爐運行的安全性得到提升。

4.3 輔助風調整試驗結果

在600MW 負荷和500MW 負荷，進行了變輔助風層風門開度的試驗。不同配風方式下的再熱汽溫偏差、再熱器減溫水偏差及鍋爐熱效率測試結果如表3所示。

根據表3測試結果：在600MW 附近負荷，通過改變輔助風配風方式，不能明顯改善再熱器兩側汽溫偏差和減溫水量偏差，并且對鍋爐熱效率影響不大；在600MW 負荷，開大輔助風層風門開度，主燃燒區域進風量增加，火焰中心略有下移，再熱器減溫水降低約7t/h，飛灰及爐渣可燃物含量有所降低，鍋爐熱效率變化不大，SCR 入口NOx 濃度增加約25mg/m3；在500MW 負荷，開大輔助風層風門開度，主燃燒區域進風量增加，火焰中心略有下移，再熱器減溫水降低約4t/h，飛灰及爐渣可燃物含量有所降低，鍋爐熱效率提升0.13個百分點，SCR 入口NOx 濃度變化不大。

表3 變輔助風層風門開度試驗工況匯總

4.4 熱一次風母管壓力控制曲線優化試驗結果

鍋爐機組當前的熱一次風母管壓力控制曲線如表4所示。

表4 原熱一次風母管壓力控制曲線

在當前的邏輯控制下，熱一次風母管壓力隨負荷變化，高中低負荷下的熱一次風母管壓力變化區間不大，運行人員習慣于對熱一次風母管壓力手動設置-0.6kPa 的偏置，保證各臺磨煤機入口一次風壓力。試驗中，對350MW 和600MW 兩個典型負荷下的熱一次風壓力進行了優化和調整。結果匯總如表5所示。

如表5所示，350MW 四磨運行和600MW 五磨運行時，在磨煤機熱風門投自動運行狀態下，降低熱一次風母管壓力0.2kPa，各磨入口一次風量基本保持不變，熱風調門開大，一次風節流損失減小，一次風機電流降低。在日常運行負荷（350MW～660MW）下，通過設定壓力偏置-0.8kPa 基本能夠滿足磨煤機實際運行的磨入口壓力，保證磨入口風量。而對于深度調峰時的240MW 負荷，6號鍋爐出于安全考慮仍采用四磨運行，此時鍋爐運行存在一定的安全風險。運行主要參數記錄如表6所示。

表5 熱一次風母管壓力優化調整工況

從表6可以看出，240MW 負荷時，BCDE 磨運行，單臺磨平均煤量僅28.40t/h，運行人員仍根據習慣運行方式對熱一次風母管壓力設置偏置-0.5kPa，此時運行磨的熱風門開度基本在10%～15%之間，熱一次風母管壓力節流損失較大，一次風機存在高壓頭低流量的失速風險。

表6 240MW 負荷運行參數記錄

建議評估深度調峰負荷（如240MW）采用三磨運行的安全性，并在四磨運行時，將熱一次風母管壓力偏置設為-1kPa，降低一次風機出口壓力和一次風道節流損失，保證深度調峰期間鍋爐運行的安全性和經濟性。

同時，考慮對現有熱一次風母管邏輯控制函數進行整體修改，修改成自變量為最大出力磨的煤量，因變量為熱一次風母管壓力的邏輯控制函數，從而提升制粉系統運行的安全性和經濟性。

本文以某600MW 機組為對象，開展燃燒優化調整試驗研究，主要結論如下：

通過燃燒優化調整后，在600MW、500MW、350MW 和245MW 典型負荷工況下，末級再熱器出口汽溫兩側偏差明顯減小，再熱器減溫水流量兩側偏差基本消除，再熱汽溫兩側偏差的問題得到有效改善，鍋爐運行的安全性得到提升。

在600MW、500MW、350MW 和245MW 典型負荷工況下，鍋爐采用常用磨組合運行方式均能夠保持較好的燃燒狀況，SCR 入口CO 含量基本為0，飛灰爐渣可燃物含量控制在1%以內，600MW、500MW 和350MW 負荷工況下的修正后鍋爐熱效率在93.70%～94.20%之間。245MW 負荷工況下的修正后鍋爐熱效率為92.42%。在600MW、500MW、350MW 和245MW 工況下的空預器漏風率平均值分別為6.67%、7.70%、10.75%和12.38%。

本次燃燒優化調整試驗得出了兼顧安全、經濟和環保的鍋爐關鍵運行參數的優化控制曲線，將本次優化試驗的成果落實到了日常運行中去，能夠帶來可觀的長期效益。