660MW机组W形火焰锅炉燃烧优化调整.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 n o l o g y Vo 1 3 4 No 5 Ma v 2 01 2 6 6 0 MW 机组 W 形火焰锅炉燃烧优化调整 贾永会 ( 河北省 电力研究 院， 河北 石家庄0 5 0 0 2 1 ) 摘要： 针对某电厂6 6 0 MW机组 w形火焰锅炉燃用煤种与设计煤质偏差较大、 锅炉效率偏低的问题进行了燃烧优化调 整试验。首先通过调整 F挡板对省煤器出口氧量分布进行调平 ， 然后从影响锅炉运行经济性的主要因素人手， 结合该锅 炉的特点， 分析了负荷变化、 二次风变化 、 煤质变化和 C挡板开度等参数对锅炉效率的影响， 指出了合理的运行工况。 关键词 ： w形火焰锅炉； 燃烧调整试验； 锅炉效率； 工况 中图分类号 ： T M 6 2 1 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 0 4 0 4 O 引言 在节能与环保 日益受到重视的今天 ， 以提高锅 炉燃烧效率和降低污染物排放为 目的的燃烧优化技 术一直是热能工程的一个重要研究方向。在锅炉运 行中， 燃烧调整试验是提高锅炉机组运行经济性 、 安 全性和环保性 的重要手段。 w 形火焰锅炉在燃用低挥发分燃料方 面的优 越性能已为国内、 外的运行实践所证明， 但在运行 中 还存在着受热面超温 、 锅炉效率偏低等 问题。特别 是近年来燃用煤种与设计煤质偏差较大 ， 导致经济 运行不佳 ， 锅炉效率偏低 ， 具体表现在 飞灰 含碳 量 高、 排烟温度高等方面。为了找出较好 的运行状态， 为运行操作提供参考和指导 ， 特对该锅炉进行燃烧 优化调整试验。 1 设备概况 某电厂 1 机组锅炉为美 国 F W 公 司制造 的亚 w 形火焰煤粉炉 。设计煤种 为万年煤矿无 烟煤及 当地的贫混煤 ， 锅炉采用直吹式制粉系统 ， 炉前磨煤 机混煤方式 ， 配有 6台双进双出钢球磨煤机。每台 磨煤机配备 了4台 S T O C K称重式给煤机 ， 每端各 2 台 ， 每台给煤机的设计 出力为 5 5 8 0 t h 。锅炉共设 有 1 2个煤斗 ， 每台磨煤机配有 2个煤斗， 分别装有 无烟煤和贫煤 ， 由装在每台磨煤机两端的 4台给煤 机向磨煤机进行配煤。锅炉前 、 后墙炉拱上共布置 有 3 6台双旋风筒煤粉燃烧器。锅炉设计煤种参数 见 表 1 。 送入大风箱中的全部二次风采取分级送风的配 风方式 ， 通过 由上至下排列的 6个送风 口送入 炉膛 ( 依次称为 A， B， C， D， E， F风 口) 。其中 A， B风 口 为拱部二次风口， 布置于前、 后拱 顶处； C风 口用于 油枪供风； D， E， F风 口水平布置于锅炉前 、 后墙 ， 称 为前 、 后墙二次风 口； D风 口风量最小 ， F风 口风量 最大 ， E风口风量居 中。改造后 ， 在 F层二次风箱内 临界 、 自然循环 、 一次 中问再热 、 平衡通风 、 固态排渣 加装导流板 ， 使 F层二次风下倾 2 0 。 进入炉膛， 使得 表 1 设计煤种参数 收稿 日期 ： 2 0 1 1 1 1 0 7 ； 修回 日期 ： 2 0 1 1 1 2 2 4 火焰 中心 下 移 ， 煤 粉 气 流 在 下 炉 膛 停 留 时 间延 长。风 口布置方式如图 1所示 。 第 5期 贾永会 ： 6 6 0MW 机组 w 形火焰锅炉燃烧优化调整 5 图 1 二次风 布置示意图 2 试验 内容及 结果 F 挡板 下 倾 2 O 。 2 1氧量调 平 通过均匀布置在空气预热器进 口烟道上的 2 4 个测孔 ， 首次测得省煤器出口氧量 ， 见表 2 。 从表 2可以看出 ， 尾部烟道的氧量分布不太均 匀 。炉膛中部氧量低 ， 两侧氧量高 ， 锅炉在运行 中易 出现中部缺氧燃烧 ， 可能会导致飞灰含碳量高 、 锅炉 效率降低 。在 w 火焰锅炉中 F挡板是调节沿炉膛 宽度方 向风量分 布均匀性 的主要手段 ， 合理调整 F 挡板开度 ， 适当增加二次风量 ， 对提高锅炉的经济性 至关重要 J 。因此 ， F挡板应采取 中间大、 两边小的 “ 鼓形” 配风方式 ， 以保证炉膛 中部不缺氧。调整后 省煤器出口氧量见表 3 ， F挡板开度指示见表 4 。 从表 3可以看 出， F挡板按照表 4所示的开度 进行调整后 ， 省煤器 出 口烟道上的氧量分布 已明显 比试验前均衡。F挡板用于调节垂直墙下二次风风 量 ， 供给煤粉主气流燃烧所需的大量二次风 ， F挡板 的调整对于改变炉 内各风量的动量 比最为有效 ， 也 对 W 形火焰的形状 以及火焰 中心的位置影响最大 ， 是影响过热器减温水量和锅炉效率的主要因素 3 J 。 因此 ， 在 以下试验中， F挡板均按照表 4所示 的开度 进行调整。 2 2变氧量试验 氧量的变化 ( 即过量空气 系数 ) 对锅炉经济性 的影响表现在正反 2个方面： 一方面 ， 氧量增加有利 于煤粉的完全燃烧， 使飞灰可燃物含量下降； 另一方 面 ， 氧量的增加也会导致烟气量的增加 ， 排烟热损失 增加 ， 同时也使风机的电耗增加 J 。在 电厂燃用煤 种与设计煤种偏差较大的情况下 ， 不 同负荷下的最 佳氧量也应该有所变化。通过调整二次风风量改变 锅炉氧量 ， 其他条件尽量维持不变 ， 因此 ， 机组辅机 功耗主要受氧量的影 响。结合 电厂实际煤种 ， 确定 无烟煤贫煤掺烧比例为 4 ：6， 试验选取机组运行 中 最典 型的 3个 负荷 工况 ( 6 0 0 M W， 5 0 0 M W 和 3 5 0 MW) 测试锅炉热效率的变化 ， 同时记录机组辅机功 耗的变化。 2 2 1 机组负荷 6 0 0MW 时最佳氧量试验 机组负荷在 6 0 0 MW 时氧量变化对锅炉效率和 厂用 电率的影响见表 5 。 从表 5可 以看出 ， 机组在 6 0 0 MW 负荷运行时， 随着氧量的增加 ， 固体不完全热损失下降 ， 排烟热损 失增加 ， 辅机电耗也增加。当氧量大于 3 0 时 ， 固 体不完全燃烧热损失不再下降 ， 而排烟热损失增加， 锅炉热效率反而降低。因此 ， 在机组负荷为 6 0 0 MW 时， 保持空气预热器人口氧量在2 5 左右运行， 锅 炉效率高， 辅机电耗也较低。 2 2 2 机组负荷 5 0 0Mw 时最佳氧量试验 机组负荷在 5 0 0 MW 时氧量变化对锅炉效率和 厂用电率的影响见表 6 。 从 表 6可以看出， 机组在 5 0 0 M W 负荷运行时 ， 表 2调平前省煤器出 口氧量分布 ( 从右往左分布 ) 6 华 电技 术 第 3 4卷 表 5 机组负荷 6 0 0 M W 时氧量 的影响 随着氧量的增加， 固体未完全燃烧热损失和排烟热 损失都在增加 ， 辅机电耗也在增加。因此 ， 在此负荷 下保持空气预热器入 口氧量在 3 0 左右运行 ， 锅 炉效率高 ， 辅机 电耗低 ， 供电煤耗也低 。 2 2 3 机组负荷 3 5 0MW 时最佳氧量试验 机组负荷在 3 5 0 MW 时氧量变化对锅炉效率和 厂用电率的影响见表 7 。 从表 7可以看出 ， 机组在 3 5 0 MW 负荷运行时 ， 随着氧量 的增加 ， 辅机电耗增大， 但是固体未完全燃 烧热损失和排烟损失均呈现先减小后增加的趋势。 在此负荷下 ， 保持空气预热器人 口氧量在 4 7 左 右运行 ， 锅炉效 率最高 。尽管此时辅机 电耗有所增 加 ， 但锅炉效率的增加能够抵消辅机电耗增加所造 成的损失 。 当无烟煤掺烧 比例为 4 ：6时 ， 保持在燃烧调整 后最佳氧量的运行条件下， 低负荷时火焰卷吸能力 较 强 ， 煤粉在炉膛内的停留时间长 ， 着火稳定性好 ， 表现为飞灰含碳量降低。但火焰在炉膛内下冲行程 表 7 机组负荷 3 5 0 MW 时氧量的影响 互抵消， 此时固体未完全燃烧热损失受负荷影响较 小 ， 在排烟热损失基本不变的情况下 ， 锅炉热效率受 负荷影响也较小。 2 3 煤质变化的影响 当人炉煤质变化时 ， 挥发分、 灰分、 低位发热量 的变化会使得原煤 的燃尽性能发生很大变化 ， 其在 炉膛内的停留时间也会改变， 相应 的配风方式也应 有所改变。此次试验在机组负荷 5 0 0 MW 时改变配 煤比例， 降低无烟煤掺烧量， 使锅炉全烧贫煤进行锅 炉热效率测量， 同时记录辅机功耗。煤质变化的影 响见表 6工况 7 。 从表 6可以看出， 当锅炉全烧贫煤时可适当降低 炉膛出口氧量 ， 此时辅机功耗变化不大， 但是锅炉热 效率提高 2 左右。当全烧贫煤时， 灰分减少 ， 灰渣 量减少 ， 灰渣物理热损失也减少， 此时飞灰含碳量变 化不大 ， 但灰渣含碳量大大减小 ， 固体未完全燃烧热 损失减少， 使得效率大大提高。其原因是火焰下冲行 程较长 ， 当着火性能较好的煤粉气流在抵达冷灰斗附 长 ， 冷灰斗 内灰渣量增加 ， 灰渣含碳量增加。二者相 近时 ， 已经提前参与燃烧， 使得灰渣含碳量下降。 表6 机组负荷 5 0 0 MW 时氧量的影晌 第 5期 贾永会 ： 6 6 0 MW 机组 w 形火焰锅炉燃烧优化调整 7 2 4 C挡板的影响 C挡板的作用是 ： 控制点火稳燃油枪燃烧所需 的 风量并提供油枪 、 油火检的冷却风 ， 按设计要求 ， 正常 运行时一般保持关闭状态。此次试验将 c挡板开大 3 0 ( 试验结果见表 6工况 8 ) ， 与相同条件下的工况 7比较 ， 飞灰中碳的质量分数降低 0 1 左右 ， 锅炉热 效率提高 0 4 左右。同时， 在 C二次风挡板开大 后， 对应位置的再热器壁温降低 5 左右， 过热器减 温水略有降低。其原因是 c挡板开大后为煤粉气流 在着火后及时提供了燃烧所需的空气， 提高了煤粉气 流的穿透和下冲能力， 使得飞灰可燃物降低， 火焰中 心下移， 壁温降低 ， 减温水量降低 。 3 结论 ( 1 ) F挡板是调节沿炉膛 宽度方 向风量分布均 匀性的主要手段 ， 采取 中间大 、 两边小 的“ 鼓形” 配 风方式后 ， 省煤器 出口烟道上的氧量分布相对均衡 。 ( 2 ) 结合 电厂实 际煤种 ， 综合考虑锅 炉热效率 和辅机功耗的变化， 在无烟煤掺烧比例为 4 ：6时， 建议机组负荷 6 0 0 M W 运行时氧量控制在 2 5 左 右 ， 机组负荷 5 0 0 M W 运行 时氧量控制在 3 0 左 右 ， 机组负荷 3 5 0 M W 运行 时氧量控制在 4 7 左 右。在降低机组负荷时 ， 飞灰含碳量降低 ， 但灰渣含 碳量增加 ， 二者相互抵 消 ， 锅炉热 效率受负荷影 响 较小。 ( 3 ) 当全部掺烧贫煤时， 可适当降低炉膛出口 氧量。此时效率大大提高， 其主要原因是灰渣含碳 量降低 。 ( 4 ) C二次风挡板开大 3 0 后 ， 为煤 粉气 流在 着火后及时提供 了燃烧所需的空气 ， 提高了煤粉气 流的穿透和下冲能力 ， 使得飞灰含碳量降低 ， 热效率 提高 。 参考文献 ： 1 李争起， 任枫 ， 刘光奎， 等 w 火焰锅炉高效低 N O 燃烧 技术 J 动力工程学报， 2 0 1 0 ， 3 0 ( 9 ) ： 6 4 5 6 6 2 2 程智海 D G一1 0 2 5 1 8 2一I I 7型 w 火焰锅炉挡板调整 对燃烧的影响浅析 J 电力情报， 1 9 9 9 ( 4 ) ： 4 8 5 1 3 杨剑锋， 陈一平， 朱光明， 等 东锅 w火焰锅炉燃烧调整 方法探讨 及试 验研究 J 湖南 电力， 2 0 1 0 ， 3 0( 2) ： 1 41 6 4 李永华 ， 杨卧龙， 常见刚， 等 3 0 0MW锅炉优化燃烧调整 试验研究 J 电站系统工程， 2 0 1 1 ， 2 6 ( 6 ) ： 79 5 马晓伟 ， 刘泰生， 王军， 等 珞璜电厂6 0 0MW W 形火焰锅 炉的主要技术特点和运行性能 J 东方锅炉 ， 2 0 0 8 ( 2 ) ： 71 4 ( 编辑 ： 刘芳) 作者简介： 贾永会 ( 1 9 8 2 一) ， 男 ， 河北 石家庄人， 工程师， 工学硕 士 ， 从事电厂锅炉试验研究和节能优化方面的工作( E m a i l ： h b d y y j y h 1 6 3 c o m) 。 ooooooo0oo0oo0 o o 0 o 0 0 000o0oooo ( 上接 第3页) 图 4 跳机前 、 后锅 炉参数变化趋势 接近报警值4 7 4 o C， 主要是锅炉重新启动后， 给水量 偏小 、 给煤量偏 大造成 的。通过调节给水流量 和给 煤量 ， 螺旋水冷壁壁 温降至 3 2 0 o C左右。当锅炉 紧 急停炉后 ， 应该适当加大锅炉给水 ， 打开过热器出 口 管道上的 P C V阀， 将主蒸汽压力降低( 降至 1 2 M P a 即可) 。如果确实需 要立 即启动锅 炉， 只需 启动 A 磨煤机 ， 启动等离子拉弧 ， 控制给煤量在 2 0 t h左 右 ， 维持贮水箱合理水位 ， 启动炉水循环泵 ， 维持锅 炉正常汽水循环 。 3 结束语 在该电厂 6机组的调试过程中， 通过不断摸索 和尝试 ， 最后顺