鍋爐燃燒調(diào)整與運(yùn)行優(yōu)化分析

趙曉東 孫全超

摘 ? 要：本文主要針對(duì)目前火電機(jī)組長時(shí)間運(yùn)行，如何保證和提高機(jī)組效率，保證機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化分析，通過燃燒調(diào)整試驗(yàn)，進(jìn)行一次風(fēng)和二次風(fēng)調(diào)平，優(yōu)化設(shè)計(jì)運(yùn)行方案，解決鍋爐燃燒不穩(wěn)、前后和左右偏差大、爐內(nèi)深度缺氧、燃燒產(chǎn)物中CO含量高、降低SCR入口NOx濃度高、再熱器減溫水量大、火焰中心上移、排煙溫度高的問題，鍋爐達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，最終達(dá)到提高鍋爐效率、降低煤耗的目的。

關(guān)鍵詞：火電機(jī)組 ?效率 ?運(yùn)行優(yōu)化 ?燃燒調(diào)整

中圖分類號(hào)：TK227 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）07（c）-0101-02

1 ?機(jī)組及其主要系統(tǒng)簡(jiǎn)介

華能吉林發(fā)電有限公司九臺(tái)電廠鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的HG-2100/25.4-HM11鍋爐，是具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)塔式布置的超臨界直流鍋爐，該鍋爐2009年投產(chǎn)。自投產(chǎn)運(yùn)行以來，沒有進(jìn)行過燃燒調(diào)整試驗(yàn)，鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)不到設(shè)計(jì)值，運(yùn)行穩(wěn)定性差，機(jī)組運(yùn)行存在很多安全隱患，多次出現(xiàn)超溫、振動(dòng)等現(xiàn)象，經(jīng)過對(duì)鍋爐加裝防振梁等，解決了鍋爐振動(dòng)問題，但振動(dòng)原因和超溫原因沒有徹底查清，鍋爐運(yùn)行波動(dòng)大、偏差大、運(yùn)行穩(wěn)定性差等現(xiàn)象明顯。

2 ?目前鍋爐出現(xiàn)的問題

（1）二次風(fēng)及燃盡風(fēng)配風(fēng)不合理，造成爐內(nèi)嚴(yán)重缺氧，鍋爐燃燒中心區(qū)域以上至爐膛出口高度大約30m高，爐膛中心處15×15m的截面內(nèi)煙氣中含氧量測(cè)量結(jié)果在0～0.1%，省煤器入口CO濃度高達(dá)幾千ppm，空氣預(yù)熱器入口CO濃度達(dá)到幾百ppm。

（2）爐內(nèi)左右、前后溫差高達(dá)200℃以上，三級(jí)過熱器和二級(jí)再熱器容易超溫，減溫水量大。

（3）再熱器噴水量大，影響機(jī)組循環(huán)熱效率。

（4）一次風(fēng)速不均，上層一次風(fēng)速普遍低于17m/s，特別是3、7號(hào)磨煤機(jī)上層一次風(fēng)速很低11～13m/s，風(fēng)速低容易造成積粉，導(dǎo)致一次風(fēng)管阻力大、磨煤出力不足、燃燒器區(qū)域超溫等問題。

（5）空氣預(yù)熱器漏風(fēng)量大，導(dǎo)致排煙熱損失大、送引風(fēng)電耗高等問題。

（6）除塵器漏風(fēng)大，導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)出力不足。

（7）SCR入口NOx濃度高，噴NH3量大，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性差，需要燃燒調(diào)整降低SCR入口NOx濃度。

為了解決上述運(yùn)行中存在的問題，通過燃燒調(diào)整試驗(yàn)，進(jìn)行一次風(fēng)和二次風(fēng)調(diào)平，優(yōu)化設(shè)計(jì)運(yùn)行方案，解決鍋爐燃燒不穩(wěn)、前后和左右偏差大、爐內(nèi)深度缺氧、燃燒產(chǎn)物中CO含量高、降低SCR入口NOx濃度高、再熱器減溫水量大、火焰中心上移、排煙溫度高的問題，使鍋爐達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，最終達(dá)到提高鍋爐效率、降低煤耗的目的。

3 ?燃燒調(diào)整方法

針對(duì)上述問題，運(yùn)行方面的問題可以通過燃燒調(diào)整試驗(yàn)加以解決，通過燃燒調(diào)整試驗(yàn)確定最佳配風(fēng)方式，優(yōu)化運(yùn)行調(diào)節(jié)方法。具體燃燒調(diào)整試驗(yàn)方法。

（1）進(jìn)行一次風(fēng)速測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果，對(duì)一次風(fēng)速不均的進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)分離器出口擋板開度，調(diào)節(jié)各角一次風(fēng)速，使其一次風(fēng)速度相對(duì)均勻。

（2）針對(duì)燃燒產(chǎn)物中CO含量高的問題，必須進(jìn)行燃燒調(diào)整試驗(yàn)，進(jìn)行二次風(fēng)重新配風(fēng)，對(duì)各二次風(fēng)及燃盡風(fēng)配風(fēng)方式（風(fēng)門開度）進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)，確定調(diào)節(jié)二次風(fēng)門開度是否合理，決定合理配風(fēng)方式。

（3）在合理的配風(fēng)方式及氧量的條件下，調(diào)節(jié)二次風(fēng)速，使其火焰中心穩(wěn)定在中心區(qū)，防止火焰偏斜，使其溫度場(chǎng)分布合理，防止結(jié)焦。

（4）進(jìn)行合理配風(fēng)，在確保燃燒效率的條件下，降低SCR進(jìn)口NOx濃度，確保NOx在350mg/m3以下，降低脫硝噴氨量，從而減少發(fā)電成本。

（5）調(diào)節(jié)燃盡風(fēng)，減少受熱面左右兩側(cè)熱偏差，解決鍋爐噴水量偏差大和熱偏差大的問題。

（6）調(diào)節(jié)火焰中心，控制火焰中心上移問題。

（7）從運(yùn)行方面對(duì)一次風(fēng)速進(jìn)行調(diào)整，對(duì)于上層一次風(fēng)因阻力大造成的風(fēng)速低的問題，采用增大夾心風(fēng)開度的方法，增加上層一次風(fēng)剛性，使上層一次風(fēng)速不產(chǎn)生結(jié)焦。

（8）對(duì)于空氣預(yù)熱器和除塵器漏風(fēng)大的問題，除了檢修堵漏風(fēng)外，運(yùn)行中采取低負(fù)壓運(yùn)行，偏調(diào)引風(fēng)機(jī)等方法減少漏風(fēng)。

4 ?燃燒調(diào)整效果

（1）降低了CO排量，減少了q3損失0.23%～0.46%。

通過燃燒調(diào)整，解決了鍋爐深度缺氧問題，使鍋爐排煙中CO濃度大幅度降低，排煙中CO濃度由調(diào)整前的500～1000mg/m3，降低到10mg/m3，按照500ppm計(jì)算，使鍋爐效率提高0.23%～0.46%，僅這一項(xiàng)，降低標(biāo)煤1～2g/kWh。此項(xiàng)損失在燃燒調(diào)整前沒有被電廠重視，由于沒有檢測(cè)煙氣中CO指標(biāo)，所以沒有計(jì)算此項(xiàng)損失，使煤耗增加不知去向。此項(xiàng)損失滿負(fù)荷時(shí)提高效率更明顯，等滿負(fù)荷試驗(yàn)得到結(jié)果。

（2）降低了排煙溫度，減少了q2損失0.15%～0.3%。

通過燃燒調(diào)整，使鍋爐排煙溫度減少了3～6℃，由于空氣預(yù)熱器漏風(fēng)沒有用解決，按照排煙體積不變計(jì)算，使排煙熱損失降低了0.15%～0.3%。如果空氣預(yù)熱器漏風(fēng)問題解決了，排煙損失減少更多。

（3）鍋爐機(jī)械不完全燃燒熱損失保持不變。

此次燃燒調(diào)整是按照405MW計(jì)算的，根據(jù)運(yùn)行調(diào)整曲線可知，高負(fù)荷時(shí)鍋爐缺氧更嚴(yán)重，所以660MW運(yùn)行時(shí)此項(xiàng)損失更大，提高效率更多。405MW時(shí)燃燒調(diào)整前后鍋爐效率及煤耗對(duì)照表見表1，主要鍋爐參數(shù)見表2。通過燃燒調(diào)整使鍋爐效率提高0.4%～0.76%，每度電降低標(biāo)準(zhǔn)煤耗1.5g/kWh，每天如果按滿負(fù)荷運(yùn)行可以節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤24t。

（4）再熱器減溫水減少了10t/h左右。

減少了鍋爐左右和前后煙氣側(cè)熱偏差，降低了過熱器和再熱器熱偏差造成的噴水量偏差，降低了再熱器減溫水量10t/h，如果高負(fù)荷時(shí)減溫水量降低更多，從而提高了循環(huán)熱效率。此項(xiàng)鍋爐滿負(fù)荷試驗(yàn)時(shí)效果更明顯。

（5）提高了鍋爐燃燒穩(wěn)定性和安全性。

通過燃燒調(diào)整，使鍋爐燃燒穩(wěn)定性提高，煙氣溫差減小，爐內(nèi)波動(dòng)較小，使運(yùn)行穩(wěn)定性提高，汽溫汽壓波動(dòng)減小了，鍋爐正壓和結(jié)焦情況得到了控制。從而提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性。

5 ?燃燒調(diào)整還存在的問題

（1）試驗(yàn)負(fù)荷不夠全面：由于只測(cè)到發(fā)電機(jī)組負(fù)荷為400～550MW的運(yùn)行工況，其他工況沒有測(cè)到，所以，不能決定鍋爐高負(fù)荷和低負(fù)荷時(shí)優(yōu)化運(yùn)行方案，上述運(yùn)行優(yōu)化方案只代表發(fā)電機(jī)組負(fù)荷為400～550MW的運(yùn)行方案。

（2）由于鍋爐有8組燃燒器（8臺(tái)磨煤機(jī)），發(fā)電機(jī)組負(fù)荷為400～550MW的運(yùn)行工況為5臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，其中8取5的排列組合方式有幾十種，不能把各種組合方式的試驗(yàn)都做全，所以，由于磨煤機(jī)出力、一次風(fēng)速等各有差異，不同種組合下的運(yùn)行調(diào)節(jié)也有所不同，需要運(yùn)行人員根據(jù)具體情況進(jìn)行微調(diào)，來處理熱偏差和管壁超溫問題。

（3）由于二次風(fēng)速?zèng)]有測(cè)孔，沒能測(cè)到實(shí)際運(yùn)行風(fēng)速，所以，由于二次風(fēng)擋板開度不準(zhǔn)或者各角二次風(fēng)箱風(fēng)量不同，會(huì)造成各角二次風(fēng)調(diào)節(jié)偏差，運(yùn)行人員需要根據(jù)具體溫差位置判斷超溫原因，調(diào)節(jié)各角二次風(fēng)門開度。

（4）由于鍋爐過熱器和再熱器有管壁超溫的歷史，所以本次調(diào)整沒有特殊關(guān)注此類問題，但通過火焰中心溫度可以判定，通過燃燒調(diào)整使火焰中心溫度下移，燃燒調(diào)整后應(yīng)該減緩了過熱器和再熱器管壁超溫問題。

6 ?結(jié)語

由于沒做到滿負(fù)荷試驗(yàn)，加之鍋爐運(yùn)行條件變化較大，上述試驗(yàn)不夠全面，實(shí)驗(yàn)方案供運(yùn)行人員參考，但不拘于上述運(yùn)行方法，還可以有更好的配風(fēng)方式請(qǐng)運(yùn)行人員根據(jù)燃燒調(diào)整原則進(jìn)行調(diào)節(jié)，發(fā)現(xiàn)不合理及時(shí)糾正。

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