電廠鍋爐燃燒系統(tǒng)擋板控制及運(yùn)行分析

1、電廠鍋爐燃燒系統(tǒng)擋板控制及運(yùn)行分析         摘要文章分析鍋爐設(shè)計(jì)特點(diǎn),并探討鍋爐燃燒系統(tǒng)調(diào)整數(shù)據(jù)。關(guān)鍵詞鍋爐,燃燒系統(tǒng),調(diào)整控制作者簡(jiǎn)介范旭,廣東省電力設(shè)計(jì)研究院,廣東廣州,510663一、鍋爐設(shè)計(jì)特點(diǎn)某電廠4×1000MWe超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組,配引進(jìn)的日本三菱公司技術(shù)設(shè)計(jì)制造的HG-2953/27.46-YM型變壓運(yùn)行直流鍋爐和引進(jìn)的德國(guó)西門(mén)子技術(shù)制造的N1000-26.25/600/600(TC4F)型汽輪發(fā)電機(jī)。(一)燃燒設(shè)計(jì)特點(diǎn)制粉系統(tǒng)采用中速磨冷一次風(fēng)正壓直吹式系統(tǒng),配上海重型機(jī)械廠設(shè)

2、計(jì)制造的帶動(dòng)態(tài)分離器的HP1163 /DYN型磨煤機(jī)。每臺(tái)鍋爐配備6臺(tái)磨煤機(jī),BMCR工況下5臺(tái)運(yùn)行1臺(tái)備用。每臺(tái)磨煤機(jī)出口有4根煤粉管道,通過(guò)煤粉分配器分成8根煤粉管道,分別連接到同層燃燒器的PM分離器上。燃燒器采用日本三菱公司(MH I)的PM型濃淡燃燒器和MACT燃燒系統(tǒng),風(fēng)粉混合物通過(guò)入口PM分離器分配成濃淡兩股氣流,分別通過(guò)濃相和淡相兩只噴口進(jìn)入爐膛。PM主燃燒器上方增設(shè)4層附加風(fēng)噴嘴(AA 風(fēng)) 。低NOx PM -MACT型八角反向雙切圓布置的擺動(dòng)燃燒器,在熱態(tài)運(yùn)行中一、二次風(fēng)均可上下擺動(dòng),最大擺角±30°用于調(diào)節(jié)再熱器汽溫。(二)低NOx PM燃燒器 全爐膛

3、八角共布置48只濃相煤粉噴嘴和48只淡相煤粉噴嘴,極大地降低單只噴口熱功率,適應(yīng)易結(jié)焦煤種,減少燃燒器區(qū)域結(jié)焦。一次風(fēng)粉混合物流經(jīng)PM煤粉分離器(通過(guò)內(nèi)部擋塊和慣性力的作用,在彎頭處產(chǎn)生濃淡分離)后,形成濃淡兩股氣流,分別通過(guò)各自的管道引入對(duì)應(yīng)的煤粉噴嘴。PM 煤粉分離器經(jīng)過(guò)精心的計(jì)算和設(shè)計(jì),根據(jù)煤種和風(fēng)量的配比關(guān)系,將煤粉濃淡比分配成6482,同時(shí)根據(jù)濃相和淡相的壓降不同,將一次風(fēng)量分配成接近于11比例。這樣在濃相噴嘴出口形成了一個(gè)高溫區(qū)和高煤粉濃度區(qū),不僅有利于煤粉初期的著火,更加有效地抑制NOx的生成。同時(shí)在燃燒器出口一定距離后的爐內(nèi)溫度呈逐漸上升趨勢(shì),中心高溫區(qū)出現(xiàn)推遲的工況,使后期分

4、級(jí)燃燒充分,更加有效地控制NOx的生成。(三)低NOx分級(jí)燃燒MACT燃燒技術(shù)為日本三菱公司開(kāi)發(fā)的爐內(nèi)脫硝燃燒技術(shù)。采用爐內(nèi)分級(jí)燃燒,實(shí)現(xiàn)NOx還原,在保證鍋爐機(jī)組燃燒效率的前提下,通過(guò)分級(jí)配風(fēng),達(dá)到最大限度地降低NOx排放的目的。燃燒系統(tǒng)在燃燒器上方布置兩層OFA (OVER F IRE A IR)噴口,同時(shí)最上層濃相煤粉噴嘴上方7 006 mm處布置四組AA(ADD ITIONA IR)噴口。鍋爐采用較低的過(guò)量空氣系數(shù)1.15,主燃燒器區(qū)域= 0.750.85,使主燃燒器區(qū)域處于高溫、高煤粉濃度、高還原性氣氛中,利于煤粉著火的同時(shí)最大限度地抑制NOx的生成量。在7006mm的高度空間內(nèi),已

5、生成NOx將處于還原區(qū)。AA噴口區(qū)域以上為二次燃盡區(qū),用于煤粉的后期燃盡。二、鍋爐燃燒系統(tǒng)調(diào)整數(shù)據(jù)(一)鍋爐燃燒系統(tǒng)氧量控制運(yùn)行試驗(yàn)鍋爐燃燒系統(tǒng)氧量控制運(yùn)行試驗(yàn)如表1 所示。由表1的測(cè)試結(jié)果可以看出,各負(fù)荷下,隨著運(yùn)行氧量的減小,干煙氣熱損失明顯降低,未燃碳熱損失上升,但飛灰含碳量和大渣含碳量變化很小,未燃碳熱損失變化幅度不大。同時(shí),隨著運(yùn)行氧量的減小,CO排放濃度明顯上升(1000MW負(fù)荷較明顯),NOx排放濃度有所降低(500MW負(fù)荷工況除外,因?yàn)榇斯r對(duì)OFA和AA風(fēng)也進(jìn)行了調(diào)整)。(二)改變OFA風(fēng)門(mén)擋板開(kāi)度運(yùn)行試驗(yàn)改變OFA風(fēng)門(mén)擋板開(kāi)度運(yùn)行試驗(yàn)見(jiàn)表2所示。隨著OFA風(fēng)門(mén)擋板開(kāi)度增大,

6、NOx排放濃度降低,鍋爐效率也降低,前者效果更加明顯。(三)改變AA風(fēng)門(mén)擋板開(kāi)度運(yùn)行試驗(yàn)改變AA風(fēng)門(mén)擋板開(kāi)度運(yùn)行試驗(yàn)如表3所示。在保證過(guò)熱蒸汽溫度為額定值的前提下,隨著AA風(fēng)門(mén)擋板開(kāi)度關(guān)小,過(guò)熱蒸汽減溫水流量逐漸增大,即為關(guān)小AA可提高過(guò)熱蒸汽溫度,其主要原因是關(guān)小AA后,下部燃燒區(qū)域的風(fēng)量加大,燃燒加強(qiáng),爐膛溫度升高,以輻射吸熱為主的分隔屏過(guò)熱器、屏式過(guò)熱器和末級(jí)過(guò)熱器的吸熱增強(qiáng)。500MW負(fù)荷以5.5%的氧量運(yùn)行,關(guān)小兩層AA至20%開(kāi)度后,過(guò)熱蒸汽溫度可達(dá)到599.7,解決了低負(fù)荷習(xí)慣運(yùn)行工況下汽溫偏低的問(wèn)題。       &#

7、160; AA風(fēng)門(mén)擋板開(kāi)度對(duì)鍋爐效率的影響不大,但隨著AA風(fēng)門(mén)擋板開(kāi)度的關(guān)小,CO排放濃度降低,NOx排放濃度升高,其主要原因是增加了主燃燒區(qū)域的風(fēng)量(氧量) 。#1爐滿負(fù)荷習(xí)慣運(yùn)行工況下的CO排放濃度高達(dá)1500L/L 以上(氧量約3.0%,AA風(fēng)門(mén)擋板開(kāi)度為75%,OFA風(fēng)門(mén)擋板開(kāi)度為100%)的主要原因也就是由于主燃燒區(qū)域嚴(yán)重缺氧燃燒不完全而生成大量的CO。750MW負(fù)荷下交替變化兩層AA 風(fēng)門(mén)擋板開(kāi)度試驗(yàn)結(jié)果與其他負(fù)荷下的規(guī)律一致:減小上層AA風(fēng)量可使得燃燒器區(qū)域還原性氣氛稍弱,CO排放濃度有所降低,但也會(huì)使得NOx排放濃度升高。(四)改變油輔助風(fēng)AUX - 1風(fēng)門(mén)開(kāi)度運(yùn)行試

8、驗(yàn)改變油輔助風(fēng)AUX - 1風(fēng)門(mén)開(kāi)度運(yùn)行試驗(yàn)如表4所示。滿負(fù)荷,氧量3.0%,Aux-1風(fēng)門(mén)在原始開(kāi)度時(shí),CO排放濃度相對(duì)較高。而適當(dāng)增加Aux-1風(fēng)風(fēng)量(即為增加主燃燒器區(qū)域風(fēng)量),CO排放濃度大幅降低。與前面的試驗(yàn)一樣,增加進(jìn)入主燃燒器區(qū)域的空氣量后,燃燒更加充分,火焰溫度提高,NOx生成量增大,排放濃度升高。增加Aux-1風(fēng)風(fēng)門(mén)擋板開(kāi)度會(huì)增加NOx排放濃度。(五)改變輔助風(fēng)AUX-2風(fēng)門(mén)開(kāi)度運(yùn)行試驗(yàn)改變輔助風(fēng)AUX-2風(fēng)門(mén)開(kāi)度運(yùn)行試驗(yàn)如表5所示。此兩個(gè)對(duì)比工況是在增加了Aux -1風(fēng)風(fēng)門(mén)擋板開(kāi)度基礎(chǔ)之上進(jìn)行的,由于Aux-2 風(fēng)的噴口比Aux-1風(fēng)要小,其對(duì)鍋爐運(yùn)行參數(shù)的影響勢(shì)必要比Au

9、x-1風(fēng)要小些。實(shí)測(cè)結(jié)果顯示:增加Aux-2風(fēng)風(fēng)門(mén)擋板開(kāi)度以增加主燃燒器區(qū)域運(yùn)行風(fēng)量后,NOx排放濃度上升,CO排放濃度變化不明顯。(六)改變二次風(fēng)箱入口擋板開(kāi)度運(yùn)行試驗(yàn)改變二次風(fēng)箱入口擋板開(kāi)度運(yùn)行試驗(yàn)如表6所示。增大二次風(fēng)箱擋板開(kāi)度即增加下部主燃燒器區(qū)域的風(fēng)量,相應(yīng)也減少了AA風(fēng)量,兩個(gè)負(fù)荷下的試驗(yàn)可以得出,隨著二次風(fēng)箱擋板開(kāi)度的增大,NOx排放濃度增加,未燃碳熱損失略微降低。從爐膛燃燒狀況觀察,增大二次風(fēng)箱擋板開(kāi)度后,后墻火焰比原先要明亮得多,且穿透力度加強(qiáng),黑龍現(xiàn)象得以減輕。(七)改變磨煤機(jī)組合方式的運(yùn)行試驗(yàn)改變磨煤機(jī)組合方式的運(yùn)行試驗(yàn)如表7 所示。1000MW負(fù)荷下,BCDEF磨煤機(jī)組

10、合比AB-CDE 組合工況下,修正后的排煙溫度高約2;750MW負(fù)荷下,5臺(tái)磨煤機(jī)投運(yùn)方式下的排煙溫度比4臺(tái)磨煤機(jī)投運(yùn)高約23。NOx排放濃度與燃燒器區(qū)域二次風(fēng)配風(fēng)方式有關(guān),難以作磨煤機(jī)組合與NOx排放的定性關(guān)系。由于A 磨煤粉細(xì)度較粗,下幾層燃燒器投運(yùn)時(shí)飛灰可燃物較高,未燃碳熱損失要大一些。由于鍋爐設(shè)計(jì)以投運(yùn)上五(或四)層燃燒器來(lái)保證汽溫,當(dāng)投運(yùn)下五(或四)層燃燒器時(shí),汽溫維持在額定值有點(diǎn)困難,低負(fù)荷非常明顯。(八)對(duì)比習(xí)慣運(yùn)行方式小結(jié)1000MW負(fù)荷下,通過(guò)實(shí)施調(diào)整二次風(fēng)門(mén)等措施,優(yōu)化后的試驗(yàn)工況CO 排放濃度降至100L/L 以下,解決了鍋爐自投運(yùn)以來(lái)CO排放嚴(yán)重超標(biāo)的問(wèn)題;通過(guò)采取吹灰

11、、關(guān)嚴(yán)未投運(yùn)風(fēng)門(mén)擋板及增加磨煤機(jī)分離器電機(jī)轉(zhuǎn)速等措施,降低排煙溫度約8,減少干煙氣熱損失約0.5%;由于增加主燃燒器區(qū)域氧量后提高了燃燒中心的溫度, NOx排放濃度為285 mg/m3,比習(xí)慣運(yùn)行工況下高出60 mg/m3,但此排放濃度完全符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。750MW負(fù)荷和500MW負(fù)荷下,通過(guò)降低運(yùn)行氧量,均提高鍋爐效率約0.7%0.8%。降低氧量運(yùn)行, 減小了風(fēng)機(jī)電流,節(jié)約了輔機(jī)電耗。500MW負(fù)荷下,優(yōu)化后工況的NOx排放濃度僅比習(xí)慣運(yùn)行方式下高約35mg/m3,此排放濃度略超出國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)450 mg/m3的要求。但此負(fù)荷下,通過(guò)關(guān)小AA風(fēng)門(mén),提高過(guò)熱蒸汽溫度1520,使得汽溫能維持在額定值。三、結(jié)論通過(guò)燃燒系統(tǒng)調(diào)整,機(jī)組效率提高、NOx排放量降低,并均達(dá)到國(guó)際優(yōu)秀水平,體現(xiàn)了燃燒調(diào)整的重