段彥明,鄭立國(guó),魏剛,劉斌杰

(1.國(guó)電鞍山熱電有限公司,遼寧鞍山 114011;2.河北省電力研究院,河北石家莊 050021)

中儲(chǔ)式煤粉鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)研究

An experimental study on combustion optimal adjustment of pulverized boiler with intermediate storage bonker

段彥明1,鄭立國(guó)2,魏剛2,劉斌杰2

(1.國(guó)電鞍山熱電有限公司,遼寧鞍山 114011;2.河北省電力研究院,河北石家莊 050021)

為提高電廠鍋爐燃煤煤質(zhì)變差后鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,進(jìn)行了燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn),通過比較飛灰可燃物含量、鍋爐熱效率、排煙溫度、制粉系統(tǒng)耗電率重新確定了制粉系統(tǒng)最佳出力下的經(jīng)濟(jì)煤粉細(xì)度,分析了制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式、二次風(fēng)配風(fēng)方式、過量空氣系數(shù)、燃煤配比對(duì)鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響,提出了鍋爐更經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行工況。

煤粉爐;燃燒;優(yōu)化調(diào)整;中儲(chǔ)式

鞍山電廠4號(hào)爐是B&WB-1025/18.3-M型亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、單汽包、自然循環(huán)、半露天、單爐膛、型布置、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣煤粉鍋爐。鍋爐采用鋼球磨中間儲(chǔ)倉(cāng)式熱風(fēng)送粉系統(tǒng),前、后墻對(duì)沖燃燒方式,前后墻各3層共24個(gè)旋流燃燒器,每?jī)蓪尤紵髦g布置2個(gè)三次風(fēng)噴口,前后墻共8個(gè)三次風(fēng)口。配置有4臺(tái)MTZ3570鋼球磨煤機(jī),4臺(tái)排粉風(fēng)機(jī),2臺(tái)軸流式引風(fēng)機(jī),2臺(tái)軸流式送風(fēng)機(jī), 2臺(tái)離心式一次風(fēng)機(jī)。

近幾年,由于燃煤緊張,入爐煤質(zhì)變差。為了控制燃料成本,實(shí)行劣質(zhì)無煙煤和貧煤摻燒,并且無煙煤摻燒力度不斷加大,目前無煙煤摻燒比例已達(dá)到70%。煤質(zhì)變差后,沿用原有設(shè)計(jì)的技術(shù)參數(shù)指導(dǎo)鍋爐運(yùn)行不再合適,機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性變差,飛灰可燃物、排煙溫度偏高,鍋爐熱效率低。為了找出鍋爐較好的運(yùn)行狀態(tài),為運(yùn)行操作提供參考和指導(dǎo),特進(jìn)行燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)。

1 試驗(yàn)內(nèi)容和方法

1.1 試驗(yàn)內(nèi)容

燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)主要包括以下內(nèi)容:

(1)通過調(diào)節(jié)磨煤機(jī)出口粗粉分離器擋板開度調(diào)整煤粉細(xì)度,比較煤粉細(xì)度的變化對(duì)制粉系統(tǒng)、鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響,確定制粉系統(tǒng)最佳出力下較經(jīng)濟(jì)的煤粉細(xì)度。

(2)考察制粉系統(tǒng)投運(yùn)數(shù)量對(duì)機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響。

(3)在機(jī)組額定負(fù)荷下進(jìn)行變化二次風(fēng)配風(fēng)方式的鍋爐熱效率測(cè)試,確定最佳的二次風(fēng)配風(fēng)方式。

(4)在機(jī)組額定負(fù)荷下進(jìn)行變化爐膛出口氧量的鍋爐熱效率測(cè)試,確定最佳爐膛出口氧量。

(5)考察變化無煙煤、貧煤配比對(duì)鍋爐熱效率的影響。

1.2 試驗(yàn)方法

本次燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)需要進(jìn)行多次鍋爐熱效率測(cè)試。鍋爐熱效率測(cè)試按照《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》(GB 10184-1988)進(jìn)行,采用反平衡法計(jì)算鍋爐熱效率,按送風(fēng)機(jī)入口風(fēng)溫、給水溫度和煤質(zhì)的設(shè)計(jì)條件對(duì)排煙溫度和鍋爐熱效率進(jìn)行修正。

排煙溫度用鎧裝K型熱電偶在空氣預(yù)熱器出口測(cè)量;爐膛出口氧量、排煙煙氣成分用德國(guó)MRU公司生產(chǎn)的便攜式煙氣分析儀分別在空氣預(yù)熱器進(jìn)、出口測(cè)量;飛灰取樣用青島嶗山電子儀器總廠有限公司生產(chǎn)的自動(dòng)煙塵采集儀在空氣預(yù)熱器出口等速抽取;熱效率測(cè)試前4小時(shí)在給煤機(jī)處取原煤樣;大渣取樣在撈渣機(jī)出口處采取;煤粉取樣在磨煤機(jī)出口細(xì)粉分離器后的木屑分離器處采取。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式對(duì)鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響

4號(hào)爐制粉系統(tǒng)多為2套運(yùn)行,少部分時(shí)間為3套運(yùn)行。3套制粉系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)三次風(fēng)量增大,在負(fù)荷、氧量不變的情況下,冷三次風(fēng)的進(jìn)入相當(dāng)于降低二次風(fēng)溫,導(dǎo)致燃料量、煙氣量增加。另外,該爐平時(shí)以下層燃燒器為主力,位置較高的三次風(fēng)加入會(huì)使火焰中心上移,導(dǎo)致排煙溫度上升。

保持鍋爐各運(yùn)行參數(shù)不變,在2、3套制粉系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定時(shí)分別對(duì)其排煙溫度進(jìn)行測(cè)量。結(jié)果表明:鍋爐其他運(yùn)行參數(shù)不變,3套制粉系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)比2套制粉系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)排煙溫度升高5℃。排煙溫度升高5℃,將使該鍋爐的熱效率降低0.3%。同時(shí)3套制粉系統(tǒng)運(yùn)行較2套制粉系統(tǒng)運(yùn)行耗電率高。所以,對(duì)于中儲(chǔ)式煤粉爐在能帶負(fù)荷的前提下應(yīng)盡量減少制粉系統(tǒng)的投運(yùn)數(shù)量。

2.2 經(jīng)濟(jì)煤粉細(xì)度的確定

調(diào)整前在該鍋爐4套制粉系統(tǒng)最佳出力下進(jìn)行煤粉細(xì)度測(cè)試,結(jié)果顯示:4套制粉系統(tǒng)煤粉細(xì)度R90都為10%,與設(shè)計(jì)值相同?，F(xiàn)在燃燒的混煤較設(shè)計(jì)煤種揮發(fā)分低、灰分大,不易燃燒,仍用設(shè)計(jì)煤粉細(xì)度勢(shì)必偏大,所以應(yīng)將煤粉細(xì)度調(diào)小,然而煤粉細(xì)度又不能過小,否則由于煤質(zhì)波動(dòng)比較大,煤質(zhì)一旦變好很容易燒損燃燒器,最終將制粉系統(tǒng)最佳出力下的煤粉細(xì)度R90調(diào)為8%,對(duì)煤粉細(xì)度R90為8%和10%時(shí)機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行比較:

(1)飛灰可燃物含量比較。由于煤質(zhì)的波動(dòng)和鍋爐運(yùn)行工況的變化,僅考察4號(hào)爐煤粉細(xì)度調(diào)整前、后可燃物含量的變化不夠準(zhǔn)確。該電廠3號(hào)爐與4號(hào)爐同時(shí)建造,機(jī)組設(shè)備相同,運(yùn)行狀況相似,燃用煤質(zhì)相同,日常運(yùn)行負(fù)荷相近。煤粉細(xì)度調(diào)整前、后2臺(tái)機(jī)組運(yùn)行方式?jīng)]變,每臺(tái)爐等時(shí)取飛灰樣3次,3號(hào)爐煤粉細(xì)度未做任何調(diào)整,可通過對(duì)比3、4號(hào)爐飛灰可燃物含量來確定4號(hào)爐飛灰可燃物含量的變化。制粉系統(tǒng)最佳出力下的煤粉細(xì)度R90調(diào)整到8%后,以3號(hào)爐為參照,通過計(jì)算可知,4號(hào)爐飛灰可燃物含量降低了1.532%。

(2)鍋爐熱效率比較。煤粉細(xì)度R90為8%和 10%時(shí),在機(jī)組額定負(fù)荷下分別進(jìn)行了鍋爐熱效率測(cè)試,兩次熱效率測(cè)試制粉系統(tǒng)投運(yùn)情況、機(jī)組運(yùn)行方式相同,經(jīng)過化驗(yàn)的煤質(zhì)特性基本相同。結(jié)果表明煤粉細(xì)度R90為8%時(shí)鍋爐熱效率比煤粉細(xì)度調(diào)整前增加了0.37%,排煙溫度降低了1℃。

(3)3套制粉系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間增加對(duì)鍋爐熱效率的影響。粗粉分離器擋板開度關(guān)小后,煤粉細(xì)度降低的同時(shí)制粉系統(tǒng)出力下降,導(dǎo)致3套制粉系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間增加。查煤粉細(xì)度調(diào)整前后制粉系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間記錄并統(tǒng)計(jì),3套制粉系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間較煤粉細(xì)度調(diào)整以前平均增加了約3小時(shí)。結(jié)合3.1容易計(jì)算出3套制粉系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間增加3小時(shí)可使鍋爐熱效率平均將低0.0375%。綜上結(jié)果,煤粉細(xì)度R90調(diào)至8%后,4號(hào)爐鍋爐熱效率實(shí)際增加了0.37%-0.0375%=0.332 5%,發(fā)電煤耗降低了約1 g。

(4)制粉系統(tǒng)耗電率。粗粉分離器擋板開度關(guān)小后,制粉系統(tǒng)出力下降,系統(tǒng)耗電率增加。對(duì)比3、4號(hào)鍋爐煤粉細(xì)度調(diào)整后制粉系統(tǒng)耗電率可知,與調(diào)整前比,4號(hào)爐煤粉細(xì)度調(diào)整后制粉系統(tǒng)耗電率增加0.131%,發(fā)電煤耗增加約0.42 g。

2.3 配風(fēng)方式的影響

無煙煤和貧煤配比為6∶4時(shí),機(jī)組額定負(fù)荷下,維持機(jī)組其它運(yùn)行參數(shù)不變,在不同二次風(fēng)配風(fēng)方式下即調(diào)節(jié)燃燒器各層二次風(fēng)門在不同開度下進(jìn)行了鍋爐熱效率測(cè)試。變二次風(fēng)配風(fēng)方式試驗(yàn)共分3個(gè)工況進(jìn)行,工況1為均勻配風(fēng),上、中、下三層二次風(fēng)風(fēng)門開度分別為100%、100%、100%;工況2為寶塔式配風(fēng),上、中、下三層二次風(fēng)風(fēng)門開度分別為60%、80%、100%;工況3為倒寶塔式配風(fēng),上、中、下三層二次風(fēng)風(fēng)門開度分別為100%、80%、60%。試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 不同配風(fēng)方式下鍋爐熱效率測(cè)試結(jié)果

二次風(fēng)配風(fēng)方式的的變化,會(huì)影響鍋爐各層燃燒器的燃燒強(qiáng)度,同時(shí)影響火焰中心和煤粉燃盡程度。對(duì)于該爐,燃燒當(dāng)前劣質(zhì)混煤時(shí),均勻配風(fēng)和倒寶塔配風(fēng)時(shí)爐內(nèi)燃燒比較充分,固體未完全燃燒熱損失較低,鍋爐熱效率較高。這兩種配風(fēng)方式與寶塔式配風(fēng)方式相比更符合分級(jí)送風(fēng)原理,有利于劣質(zhì)煤的燃盡。

2.4 過量空氣系數(shù)的影響

無煙煤和貧煤配比為1:1時(shí),根據(jù)二次風(fēng)配風(fēng)方式試驗(yàn)結(jié)果采用較佳的均勻配風(fēng)方式,機(jī)組額定負(fù)荷下,維持其他運(yùn)行參數(shù)保持不變,通過改變送風(fēng)機(jī)風(fēng)量改變爐膛出口氧量,在不同氧量下進(jìn)行了鍋爐熱效率測(cè)試。變氧量試驗(yàn)共分3個(gè)工況進(jìn)行,工況1為A側(cè)氧量2.38%,B側(cè)氧量3.23%;工況2為A側(cè)氧量3.12%,B側(cè)氧量3.86%;工況3為A側(cè)氧量3.69%,B側(cè)氧量4.16%。受送風(fēng)機(jī)出力限制,工況3時(shí)送風(fēng)機(jī)擋板已全展開,氧量不能再增加。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 不同過量空氣系數(shù)下鍋爐熱效率測(cè)試結(jié)果

鍋爐燃燒過?？諝饬康拇笮≈苯佑绊戝仩t燃燒的經(jīng)濟(jì)性。過?？諝饬科?可以降低固體未燃盡熱損失,但會(huì)使鍋爐的排煙熱損失增大;過剩空氣量偏小,會(huì)降低鍋爐的排煙熱損失,但會(huì)使鍋爐的固體未燃盡熱損失增大。從表2可以看出工況3時(shí)鍋爐熱效率較高。

2.5 燃煤配比的影響

變配風(fēng)方式試驗(yàn)的鍋爐熱效率測(cè)試時(shí)無煙煤與貧煤配比為6∶4,變氧量試驗(yàn)的鍋爐熱效率測(cè)試時(shí)無煙煤與貧煤配比為1∶1,兩次試驗(yàn)煤質(zhì)特性化驗(yàn)結(jié)果對(duì)比見表3。

從表3中可以看出,由于煤源不同和燃煤煤質(zhì)波動(dòng)較大,無煙煤比例減小到1∶1時(shí)煤質(zhì)特性反而更差,這也導(dǎo)致變氧量試驗(yàn)時(shí)鍋爐熱效率低于變配風(fēng)方式試驗(yàn)時(shí)鍋爐熱效率。所以配煤比例僅是一個(gè)參考,并不能決定實(shí)際煤質(zhì)的好壞,配煤時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際煤質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行。

表3 不同配比下燃煤煤質(zhì)分析

3 結(jié)語

(1)通過關(guān)小粗粉分離器擋板開度將煤粉細(xì)度R90由10%調(diào)整到8%后,爐內(nèi)燃燒更加充分,飛灰可燃物含量降低了1.532%,排煙溫度降低了1℃,鍋爐熱效率增加了0.37%。

(2)煤粉細(xì)度降低后,好的方面是飛灰可燃物降低,鍋爐熱效率增加,不利的方面是制粉系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間增加,排煙溫度升高,排煙熱損失增加,同時(shí)制粉系統(tǒng)出力下降,制粉系統(tǒng)耗電率上升。

(3)均勻配風(fēng)和倒寶塔配風(fēng)時(shí)爐內(nèi)燃燒較充分,鍋爐熱效率較高。

(4)額定負(fù)荷下爐膛出口A側(cè)氧量為3.7%,B側(cè)氧量為3.5%時(shí)鍋爐熱效率較高。所以,接近額定負(fù)荷時(shí)爐膛出口平均運(yùn)行氧量控制在3.6%左右比較合適,較低負(fù)荷時(shí)運(yùn)行氧量要適當(dāng)增加。

(5)煤質(zhì)好壞直接影響機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性,由于煤源變化和同一煤源本身煤質(zhì)也有波動(dòng),改變無煙煤、貧煤摻混比例并不能決定實(shí)際煤質(zhì)情況,日常配煤時(shí)應(yīng)根據(jù)煤質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行。

[1]GB 10184-88,電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程[S].

TK227

B

1674-8069(2010)03-046-03

2010-02-20;

2010-05-11

段彥明(1963-),男,山西省平順縣人,研究生,工程師,從事熱電廠項(xiàng)目前期工作、熱電廠項(xiàng)目建設(shè)、企業(yè)和居民供熱管理等工作。E-mail:syduanyanming@163.com

Abstract:In order to imp rove operation econom y of boiler w ith degraded quality coal,an exper im ental study on com bust ion opt im al adjustment of boiler operation was carried out.Econom ic coal fineness was determ ined when coalpulverizing system offers opt im al coalpowder rate.The effects of coalpulverizing system,secondary air distribut ion mode,excess air ratio and blending ratio of coalon bo ileroperation economywere analyzed.Better boiler operating condition was put forward.

Key words:pulverized bo iler;com bust ion;op t imal adjustment;intermediate storage bonker