趙效輝，孫 研

（華電萊州發(fā)電有限公司，山東 萊州 261400）

0 引言

我國電力行業(yè)發(fā)電企業(yè)正面臨著廠網(wǎng)分離、競價上網(wǎng)的市場競爭形勢，同時由于能源緊缺致使燃煤的價格持續(xù)上漲和電價下調(diào)，持續(xù)縮小了發(fā)電市場的效益空間。國內(nèi)各發(fā)電企業(yè)研究鉆研機組運行潛能，提升機組的運行效率，節(jié)約生產(chǎn)所需成本，以增加企業(yè)核心競爭力。另外，根據(jù)國家環(huán)保相關要求，對NOx、SOx及粉塵等排放的限制日益嚴格，有效地降低NOx排放也是發(fā)電企業(yè)探索的目標。鍋爐燃燒優(yōu)化技術可以有力地提升機組運行效率，節(jié)約生產(chǎn)本金，減少鍋爐的廢氣排放。

1 鍋爐風粉管道設計改造

2017年10月，鍋爐燃燒狀態(tài)檢測與綜合優(yōu)化控制系統(tǒng)在600 MW額定負荷、亞臨界壓力、對沖燃燒鍋爐、6臺ZGM113中速輥式磨煤機的機組上進行試用。對磨煤機出口風粉管道進行改造，安設煤粉分散器以及有關的控制調(diào)節(jié)執(zhí)行器或安設煤粉流量平衡閥（根據(jù)現(xiàn)場實際狀態(tài)參數(shù)確定實施方式），改良磨煤機出口至燃燒器管路內(nèi)風粉的分布，優(yōu)化平衡粉管里煤粉與氣體比例，平衡磨煤機出口各粉管的煤量配比，提高鍋爐性能。

1.1 加裝煤粉流量平衡閥

通過加裝靜態(tài)節(jié)流閥，平衡風粉管道內(nèi)靜態(tài)壓差，使粉管里的風粉流分布勻稱，適當減少制粉系統(tǒng)一次風總風量，減輕管道、測量元件、燃燒器的磨損。因在磨煤機煤粉分離器后各個管路中不同的壓降會導致不均衡空氣煤粉流進入鍋爐，造成不完全燃燒和偏燒現(xiàn)象。煤粉流量平衡閥是為了解決從磨煤機煤粉分離器出來的多個輸出管路中的空氣和煤粉燃料的均衡問題，通過配套的煤粉濃度及粉速檢測，判斷各輸出管路的煤粉配比，經(jīng)過優(yōu)化控制器優(yōu)化后自動調(diào)節(jié)閥門開度以達到輸出管路中的空氣和煤粉燃料的均衡［1］。圖1為靜態(tài)節(jié)流閥。

圖1 靜態(tài)節(jié)流閥

改造使用英國格林奔科公司的煤粉流量平衡閥對煤粉管道中的煤粉進行平均分配。改良磨煤機出口至鍋爐燃燒器的風粉分配。

煤粉流量平衡閥的設計是通過優(yōu)化煤粉流量平衡系統(tǒng)進行每個獨立的應用。煤粉流量平衡閥可進行手動調(diào)整，同時也配備有氣動閥或電動閥，可以實現(xiàn)閉環(huán)調(diào)整。煤粉流量平衡閥結(jié)構如圖2所示。

圖2 煤粉流量平衡閥

通過安裝煤粉流量平衡閥后，磨的各支管煤粉絕對質(zhì)量流量由 6～15 t／h 的分布改善為 8～10 t／h的分布。通過平衡閥可以將煤粉流量平均分開［2］。

管道改造示意如圖3所示。圖4為安裝煤粉流量平衡閥前后，磨的煤粉分布情況對比。

圖3 煤粉管道安裝

圖4 安裝煤粉流量平衡閥前后煤粉分布情況

1.2 安設煤粉分散器和相配套的調(diào)節(jié)系統(tǒng)

使用煤粉分散器 （VARB）和煤粉控制閥門（Control Gate）對煤粉管道中的煤粉進行平均分配。根據(jù)實際情況和前后墻對沖的鍋爐燃燒特性，把連接鍋爐兩側(cè)的兩根送粉管路先整合成1根管道，通過煤粉分散器再重新把煤粉平均配送回到原2根送粉管路；同理，其他3根送粉管路整合，通過煤粉分散器和煤粉控制閥門把煤粉重新均勻分配發(fā)送到該3根送粉管路。由于煤粉管從磨煤機出來，拐為水平方向后，5根煤粉管分散布置，不易進行合并，所以在磨煤機出口的豎直管道部分進行改造［3］。

煤粉分散器就是用以破除在供粉管道彎頭處形成的繩狀煤粉流。常見的煤粉分散器目前常用的有4種類型，擴散型煤粉分散器、格柵型煤粉分散器、徑向型煤粉分散器、文丘里型分散器。改進使用的是擴散型煤粉分散器。煤粉分散器就是通過將煤粉氣流分裂為多股，進行分配，然后再將分配后的氣流，重新匯合。這樣就能實現(xiàn)對每根粉管的煤粉和空氣進行控制和調(diào)整。將煤粉分散器安裝在分配處的前端，不僅能保證煤粉質(zhì)量流量均勻地分散到每一個分配處的出口，它的混合效果也確保了不同尺寸的煤粉微粒勻稱的配比到每一根管道支管中，從而能改善燃燒，降低氧氣燃燒指數(shù)而不增加NOx［4］。管道改造如圖5所示。

圖5 煤粉管道改造

煤粉分散器產(chǎn)品分為 S-VARB、A-VARB、HVARB，如圖6所示。

圖6 煤粉分散器

煤粉控制閥門安設在煤粉分散器的下游出口，和分配器的入口連接。它的作用就是精細調(diào)整和平衡煤粉，以便煤粉可以合理地配送至每一臺分配器支管中?？梢姶怪焙蛢A斜式分散器更利用煤粉均分布。煤粉控制閥門內(nèi)部的煤粉調(diào)節(jié)葉片只用來調(diào)整煤粉，即在調(diào)整和平衡煤粉到每一臺分配器支管的同時將不會影響傳輸?shù)饺紵鞯娜剂巷L煤比［5］。如圖7所示。

圖7 煤粉控制閥門

煤粉分散器和煤粉控制閥門的安裝以及管道改造在小修期間進行。

安裝煤粉分散器和煤粉控制閥門后，至各燃燒器的煤粉配比不均勻情況將得到顯著改良。表1為英國Didcot電廠安裝煤粉分散器、煤粉控制閥門前后具體的數(shù)據(jù)對比 （數(shù)據(jù)來源于Didcot電廠設備效果測評報告）。

表1 安裝前后A磨煤粉分配情況 %

安裝前，各煤粉管道煤粉濃度最大相差15%。安裝后，各煤粉管道煤粉濃度最大相差6.02%，得到了極大的改良。

安裝后各煤粉管路風粉濃度的配比均衡性得到了很大改良。電廠通過調(diào)整煤粉控制閥門煤粉相對分布試驗數(shù)據(jù)。如圖8所示。通過調(diào)整煤粉控制閥門實現(xiàn)了對各煤粉管道煤粉濃度的精確調(diào)整。

圖8 調(diào)整煤粉控制閥門煤粉分配情況

2 應用效果

2018年2月，在采用煤粉分散器和煤粉控制閥門對煤粉管道改造并實施了基于精確測量系統(tǒng)的燃燒優(yōu)化控制及運行節(jié)能系統(tǒng)后，風粉分配均勻度明顯改善，降低了飛灰可燃物，提升了鍋爐性能并減少NOx排放。在600 MW、520 MW及450 MW負荷下，投入煤粉分散器和煤粉控制閥門之后，鍋爐爐膛出口NOx排放濃度降低19%～22%，鍋爐效率提升0.3%～0.8%。如圖9所示。

圖9 改造前后NOx排量

按機組年運行小時數(shù)5 500 h計算，可實現(xiàn)年減排NOx約7 000 t，年節(jié)約標煤約5 000 t，經(jīng)濟效益明顯。

3 結(jié)語

采用煤粉流量平衡閥及靜態(tài)節(jié)流閥進行煤粉均衡改造，使電廠運行人員在鍋爐燃燒過程中，能夠更加有效的調(diào)節(jié)燃燒，防止煤粉積燃，降低粉管自燃發(fā)生概率，降低機組NOx的排放，提高機組煤粉的燃燒效率，降低生產(chǎn)成本。