配双进双出磨煤机锅炉的节能优化.pdf

第 3 4卷第 5期 2 0 1 2年 5月 华 电技 术 Hu a d i a n Te c h no l o g y Vo 1 3 4 No 5 Ma y 2 01 2 配双进双 出磨煤机锅炉的节能优化 刘彦鹏 ， 马斌 ， 董玉芳 ( 1 安徽省电力科学研究院， 安徽 合肥2 3 0 6 0 1 ； 2 国核工程有限公司， 上海3 1 7 1 1 2 ) 摘要： 给出了锅炉侧节能优化运行的基本原则， 以配备双进双出钢球磨直吹式制粉系统锅炉为例 ， 对锅炉在 7 0 额定 负荷下的节能优化运行技术进行了试验研究。结果表明， 锅炉在常用负荷下应及时停运磨煤机， 同时应注意磨煤机的组 合运行方式对机组能耗的影响。 关键词 ： 锅炉； 直吹式制粉系统 ； 双进双出钢球磨煤机 ； 节能 中图分类号 ： T K 2 2 3 2 文献标志码： B 文章编号： 1 6 7 41 9 5 1 ( 2 0 1 2 ) 0 5 0 0 6 7 0 4 0 引言 1 总体思路 在当前节能减排的大背景下 ， 火 电机组 已成为 节能降耗、 污染物减排的重点领域。随着 电煤价格 的不断上涨 ， 发电企业 的效益急剧下滑 ， 从 自身效益 出发 ， 各火力发 电企业也迫切需要节能降耗。安徽 电 网近 年 来 电 量供 需 矛盾 得 到 了极 大 缓 解 ， 大 量 3 0 0 6 0 0 MW 配备直吹式制粉系统的亚临界、 超 临界新机组相继投产 ， 除迎峰度夏与春节期间 ， 大部 分火电机组长期处 于 6 0 8 0 额定负荷运行状 态。由于电网电量需求一般总要小于该地区的总装 机容量 ， 而风电、 水 电等清洁能源优先发 电， 火 电机 组必然要参与调 峰， 因此 ， 机组 大部分时间在 7 0 额定负荷下运行。即使是在负荷率较高 的地 区， 机 组在夜间也会有相当一段时间运行在低负荷下。因 此 ， 研究机组在部分负荷下的经济 、 低污染节能优化 运行技术具有重要的实用价值 。 各发电集团 目前多采用额定负荷下的供电煤耗 作为各发电企业 的对标基准 ， 导致电厂只注重额定 负荷下机组 的运行效率 ， 而部分负荷下的机组经济 性还没有引起足够的重视 。在部分负荷下 ， 运行人 员可选择的运行方式较多 ， 不 同的运行人员 可能有 不 同的运行习惯与方式 ， 因此还有一定的节 能潜力 可挖。本文 即在此背景下开展研究 ， 首先给出了锅 炉侧影响机组供 电煤耗的影响因素模 型， 明确 了锅 炉节能优化运行 的总 目标与原则 ； 其次 以配备 双进 双出钢球磨煤机直吹式制粉系统机组为例， 重点讨 论 了机组在 7 0 额定负荷下 ， 磨煤机 的组合运行方 式等对机组整体经济性的影响。 收稿 日期： 2 0 1 1 0 9 0 5 ； 修回日期： 2 0 1 1 1 0 0 9 火力发 电厂热力系统经济性用机组 的供 电煤耗 b 表示为 一 一 r 1、 U g 2 9 2 7 1 X叼 g 1 ( 1一e ) 一 式 中： b 为供 电煤耗 ， k g ( k W h ) ； q 为汽轮机热 耗 ， k J ( k W h ) ； 。 为锅炉热效率 ， ； 叼 为管道效 率 ， 取 9 9 ； e为机组厂用 电率 。 从式( 1 ) 可以看 出， 对于 已经建成投产的机组 ， 管道效率通常不能改变， 机组经济性主要取决于汽轮 机热耗 q 、 锅炉效率 和机组厂用电率e 。从锅炉运 行的角度出发 ， 上述各项分别是如下参数的函数 q = l ( P 1 ， P 2 ， t l ， t 2 ， q ， q )， ( 2 ) 式中： p 为主蒸汽压 力 ， MP a ； p ：为再热蒸汽压 力 ， MP a ； t 为主蒸汽温度 ， c I = ； t 为再热 蒸汽温度 ， ； q m g r 为过热器减温水量 ， t h ； q m z r 为再热器减温水量 ， t h。 叼 g 1= 2 ( q 2 ， q 3 ， q 4 )， ( 3 ) 式中： g ： 为排烟热损失 ， ； g ， 为气体未完全燃烧热 损失， ； g 为固体未完全燃烧热损失， 。 这里忽略 了锅炉散热损失 q 和灰渣热损失 g ， 这 2项损失对于锅炉效率而言属不可控热损失 ， 而 且所 占比重很 小 ， 因此 ， 忽 略了这 2项 热损失 的影 响。排烟热损失 q 取决于排烟氧量 ( 0 ： ) 和排烟 温度 0 ， 而排烟氧量又取决于空气预热器入 口氧量 ( 0 ) 和空气预热器漏风系数 K， 即 q 2=丁 1 ( 0 2 ) ， 0 p y , K。 ( 4 ) 气体未完全燃烧热损失 q 主要为排 烟中 C O 的含量， 固体未完全燃烧热损失 q 主要为灰渣折算 未燃尽碳 的含量。 e= ( P ， P )， ( 5 ) 式中： P 为送风机 、 引风机 、 一次风机消耗 的功率总 6 8 华 电技 术 第3 4卷 和， k W； P 为运行的磨煤机消耗功率的总和。 综合 上述各式 ， 供 电煤耗与上述参数的函数关 系可表示如下 b =f P 1 ， P 2 ， t 1 ， t 2 ， q ， g ， ( O 2 ) ， 0 K， ( C ) ， ( C O) ， P ， P 。 ( 6 ) 式( 6 ) 为锅炉侧 的节能优化运行提供 了基本原 则 ， 即在运行 中应保证主汽温、 再热汽温 ， 减少过热 器 、 再热器减温水量 ( 对于取 自高压加热器后 、 省煤 器人 15的过热器减温水 ， q m g r 的影响可忽略) ， 降低运 行氧量和排烟温度 ， 减少空气预热器漏风 ， 降低灰 、 渣含碳量 ， 减少排烟 中的 C O含量 ， 降低送 、 引风机 和磨煤机的电耗 。 上述影响供电煤耗的各参数之间又具有较强的 耦合性 ， 如运行氧量影响主、 再热汽温 ， 同时又影响 灰渣含碳量、 送 引风机电耗等参数 。锅炉节能优化 运行的 目的是在保证机组安全运行 的基础上 ， 实现 机组经济 、 环保运行 。具体包括以下几方面 ： ( 1 ) 减少锅炉各项热损失 ， 提高锅炉热效率； ( 2 ) 保证锅炉正常的汽温 、 汽压和蒸发量 ， 减少 过热器减温水、 再热器减温水流量等， 以提高整个机 组的热效率 ； ( 3 ) 降低锅炉各辅机的厂用 电率 ， 包括送风机 、 引风机 、 一次风机及磨煤机等； ( 4 ) 通过运 行调整 ， 最大 限度减少 污染物 N O 等的排放量。 2 设备概述 目前 ， 3 0 0 MW 等级及以上的电站锅炉多配备直 吹式制粉系统 ， 如双进双出钢球磨煤机直吹式制粉 系统 、 中速磨煤机正压直吹式制粉 系统等。某 3 5 0 M W 机组采用 H G1 1 5 6 1 7 4一Y M 型亚 临界 、 自然 循环 、 一次中间再热 、 固态排渣煤粉炉。锅炉采用正 压直吹式制粉 系统， 四角切 圆燃烧方式 ， 配备 3台 S V E D A L A双进双 出钢球磨煤机 ， 每台磨煤机带 2层 煤粉燃烧器 ， 共布置 6层 2 4只， 从下至上依次对应 3 ， 1 ， 2磨煤机。制粉系统不设置备用磨煤机 ， 设 计 出力为锅炉连续最大蒸发量 ( B MC R) 工况下设计 煤种耗煤量 的 1 2 0 。锅炉的主要设计参数见表 1 。 锅炉采用切 向摆动式燃烧器 ， 主要由燃烧器风 箱 、 各类喷嘴及其摆动机构 、 外摆机构 、 点火油燃烧 器等组成。燃烧器出口射流中心线和水冷壁 中心线 的夹角分别为 4 2 。 和 4 8 。 ， 在炉膛 中心形成逆时针旋 向的假想切 圆。在燃烧器高度方 向上 ， 根据再热器 调温需要 ， 可上下摆动 3 0 。 。燃烧器采用 C E传统的 大风箱结构 ， 由隔板分成若干风室 ， 在风室出口处布 置数量不等的燃烧器喷嘴。一次风喷嘴可上下摆动 表 1 锅炉 主要设计 参数 2 O 。 ， 二次风可上下摆动 3 O 。 ， 顶部燃尽风 ( O F A) 喷 嘴可向上摆动 2 0 。 ， 向下摆动 5 。 ， 以此来改变燃烧中 心区的位置 ， 调节炉膛各辐射受热面的吸热量 ， 从而 实现再热汽温的调节。其 中， 二次风正切 ， 顶部过燃 风反切 。 3 磨煤机的运行方式对机组效率的影响 机组在低负荷时一般有 2种运行方式 ： 一是各 燃烧器均匀减少出力 ， 同时减风 、 减粉 ； 二是停用部 分燃烧器 ， 达到降低总燃料量 、 风量的目的。对于配 备压直吹式制粉系统的锅炉 ， 主要表现为磨煤机 的 运行方式的不同， 即所谓的“ 负荷 一汽温 一磨煤机” 运行方式。下面将对 2种运行方式进行讨论 。 3 1 磨煤机运行台数的比较 直吹式制粉系统机组 的磨煤机技术规范见表 2 。从表 2可以看出 ， 直吹式制粉 系统 多配备 HP ， z M G系列 中速磨煤机和双进双 出钢球磨煤机。中 速磨煤机具有结构紧凑 、 占地面积小、 磨煤 电耗低 、 启动迅速等优 点 ， 但对入磨 原煤 的水 分 和带入 的 “ 三块” 敏感， 适用于冲刷磨损指数 ( ( ( 上接第 6 6页) 4 刘佳林， 钟明慧 影响 6 0 0 M W 机组湿法烟气脱硫厂用电 率主要因素分析 J 水利电力机械， 2 0 0 5 ， 2 7 ( 5 )