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    某電廠600MW超臨界機組采用東方鍋爐股份有限公司設計、制造的超臨界本生型直流鍋爐，型號為DC1900/25.4-Ⅱ1。設計煤種為貧煤，鍋爐熱效率保證值為91. 5%。燃燒優(yōu)化調(diào)整前鍋爐灰渣可燃物含量很高，飛灰可燃物含量在12%以上，最高時達到20%左右，固體未完全燃燒熱損失較大，鍋爐熱效率偏低。為了提高鍋爐熱效率，降低機組能耗，降低NO，排放，進行了鍋爐的燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗。
1、設備概述
    DG1900/25.4 -Ⅱ1型鍋爐為超臨界參數(shù)變壓直流本生型鍋爐，一次再熱，單爐膛，尾部雙煙道結(jié)構(gòu)，采用煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫，固態(tài)排渣，全鋼構(gòu)架，全懸吊結(jié)構(gòu)，平衡通風，露天布置。鍋爐爐膛寬19 419 mm，深15 457 mm，高68 000 mm．爐膛容積17180 m3。設計煤種為貧煤，設計燃料特性見表l。
    鍋爐過熱器按蒸汽流程分為頂棚過熱器、包墻過熱器、分隔墻過熱器、低溫過熱器、屏式過熱器及末級過熱器。過熱蒸汽溫度由水煤比和兩級噴水減溫控制；再熱汽溫是通過布置在低溫再熱器和省煤器后的平行煙氣擋板調(diào)節(jié)，通過調(diào)整流經(jīng)后豎井再熱器和過熱器的煙氣量，控制再熱汽溫。爐膛四周為全焊膜式水冷壁，由下部螺旋盤繞上升水冷壁和上部垂直上升水冷壁組成，兩者間由過渡水冷壁轉(zhuǎn)換連接。富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
    制粉系統(tǒng)為雙進雙出鋼球磨配動態(tài)分離器直吹式系統(tǒng)。磨煤機為MGS4366型，共5臺，無備用。燃燒系統(tǒng)采用20只HT-NR3旋流燃燒器，前后墻布置，采用對沖燃燒方式，前墻布置3層，后墻布置2層，每層4只燃燒器。前、后墻各布置1層燃盡風噴口，其中每層2只側(cè)燃盡風噴口，4只燃盡風噴口。每只煤粉燃燒器布置1只250 kg/h的小油槍，用于啟動油槍和煤粉燃燒器的點火及維持煤粉燃燒器的穩(wěn)燃。前墻中、下排和后墻上、下排每只燃燒器中心布置有啟動油槍，單只出力4 700 kg/h，共16只。
2、燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗結(jié)果及分析
2.1熱態(tài)一次風速調(diào)平試驗
    一次風速偏差過大會造成爐內(nèi)熱負荷分布不均，導致結(jié)焦或水冷壁超溫等問題。試驗過程中，磨煤機人口風量保持在65 t/h，磨煤機兩側(cè)風壓、風量、煤量基本保持平衡，分離器出口溫度保持在100℃，磨煤機出力保持在50 t/h。A磨調(diào)整前風速偏差最大為19%，B磨最大為14%，C磨最大為9.9%，D磨最大為15. 3%，E磨最大為12.4%。5臺磨煤機風速偏差均較大，這將給爐內(nèi)空氣動力場造成很大的影響，致使爐內(nèi)熱負荷分布不均，對煤粉在爐內(nèi)的燃燒不利。調(diào)整后，各管道一次風速和風速偏差見表2，可見磨煤機出口各一次風粉管道風速偏差均在5%以內(nèi)。
2.2煤粉細度調(diào)整試驗
    鍋爐燃燒煤種接近于無煙煤，燃燒調(diào)整前鍋爐灰渣可燃物含量很高，致使固體未完全燃燒損失偏高，鍋爐熱效率很低。煤粉細度調(diào)整前，A磨R90平均值為9.7%，B磨R90平均值為14. 3%，C磨R90平均值為19.4%，D磨R90平均值為21.9%，E磨R90平均值為15.3%，而鍋爐燃燒器設計的煤粉細度R90為9%，調(diào)整前煤粉細度偏離設計值較多，導致灰渣可燃物含量較高。
2.2.1料位對煤粉細度的影響
    對于雙進雙出鋼球磨煤機直吹式制粉系統(tǒng)，給煤機的控制是依據(jù)磨煤機簡體的實際煤位來調(diào)節(jié)給煤機轉(zhuǎn)速的。煤位自控裝置根據(jù)煤位變化信號自動增減給煤機轉(zhuǎn)速，以維持恒定的料位，從而使給煤量與出粉量相等。在一定的通風量和給煤量下，高料位運行可以延長煤在磨煤機內(nèi)的停留時間，使煤粉反復磨制，煤粉變細；而低料位運行情況正好相反，煤粉變粗。該項試驗在C磨煤機上進行，磨煤機出力50 t/h。粒位對煤粉細度的影響見圖l。可見隨著料位的增加，煤粉變細。調(diào)整前磨煤機料位在600 Pa左右運行，但由于磨煤機在高料位運行時容易堵磨，建議磨煤機料位控制在800 Pa左右運行。
2.2.2出力對煤粉細度的影響
    與其它形式的磨煤機不同，雙進雙出鋼球磨煤機出力不是靠調(diào)節(jié)給煤機轉(zhuǎn)速直接控制的，而是調(diào)節(jié)通過磨煤機的負荷風量來控制。由于簡體內(nèi)存有大量煤粉，因此當減小負荷風量時，風流量和其攜帶煤粉能力同時減小，大顆粒煤粉比例下降，煤粉變細。試驗在C磨煤機上進行，試驗結(jié)果見表3，可見當磨煤出力由50t/h降到40t/h時，煤粉細度R90降低了0.9%，R200降低了0.7%。
2.2.3分離器轉(zhuǎn)速對煤粉細度的影響
    磨煤機采用動靜態(tài)分離器，是雷蒙式分離器和動態(tài)分離器的優(yōu)化組合。來自磨煤機的風粉混合物進入分離器后，首先降低流速進行速度場的重力分離過程，然后經(jīng)過靜態(tài)葉片進行慣性分離過程，最后進入動態(tài)旋轉(zhuǎn)葉片（通過變頻調(diào)速電動機驅(qū)動）進行強制分離過程，經(jīng)過3次分離后，合格的細粉經(jīng)過內(nèi)置式煤粉分配器被送往鍋爐燃燒器，不合格的粗粉通過粗粉收集裝置返回磨煤機重新磨制。
    分離器轉(zhuǎn)速采用變頻調(diào)速電動機進行控制，電動機額定轉(zhuǎn)速為1470r/min，減速器減速比為26:1，經(jīng)減速器減速后的分離器額定轉(zhuǎn)速為57r/min。鍋爐投產(chǎn)以來，磨煤機變頻器頻率一直保持在50Hz。動態(tài)分離器轉(zhuǎn)速一般控制在80～120 r/nun，可見電廠鋼球磨煤機分離器轉(zhuǎn)速的設計值偏低，將D磨煤機分離器電動機變頻器頻率分別調(diào)至67 Hz和85 Hz進行煤粉細度測試試驗，試驗結(jié)果見圖2。可見隨著分離器轉(zhuǎn)速的提高，煤粉細度逐漸提高，當分離器變頻器頻率為67 Hz時(分離器轉(zhuǎn)速為72r/min)，R200為3%，R90為20%；當分離器變頻器頻率為85 Hz時（分離器轉(zhuǎn)速為90 r/min），R200為0.5%，R90為8.25%。可見當分離器轉(zhuǎn)速為90r/min時，煤粉細度接近于設計值。但是，隨著分離器轉(zhuǎn)速提高，磨煤機功率也逐漸提高，由1 346.8kW提高到1390.3 kW。另外，當變頻器頻率為85Hz時，大大超出設計的額定運行轉(zhuǎn)速范圍，運行中發(fā)現(xiàn)有的磨煤機分離器內(nèi)有異聲。建議電廠及時更換減速器和變頻電動機，并將分離器轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍進一步擴大，將分離器最大調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速控制在120 r/min左右比較合適。
2.3省煤器出口氧量調(diào)整試驗
    試驗期間機組電負荷維持在600 MW運行，磨出口溫度控制在100℃，磨煤機分離器轉(zhuǎn)速控制在90 r/min運行，燃盡風風箱壓力控制在0.4 kPa左右（擋板開度60%）。試驗共分為3個工況，鍋爐氧量分別控制在3.0%、3.5%和4.0%。試驗結(jié)果見圖3，可見隨氧量增加，鍋爐熱效率先增大后減小，氧量為3.5%左右時鍋爐熱效率最大。
    試驗中發(fā)現(xiàn)，隨著氧量增加，再熱器出口管壁平均壁溫逐漸增加，當表盤氧量由3%增加到4%時，低溫再熱器出口管壁最高溫度增加6℃，高溫再熱器出口管壁最高溫度增加5℃。過熱蒸汽減溫水流量隨著氧量增加而減小，再熱蒸汽事故噴水流量隨氧量增加而略有增加。對于直流鍋爐而言，在風量增加的開始階段，由于爐膛具有一定的熱容量，所以爐膛的火焰溫度無明顯變化，煙溫幾乎不變，由于風量增加，使輻射換熱和對流換熱比例發(fā)生變化，高溫過熱器吸熱量增加，過熱汽溫升高，減溫水流量增大。但是由于燃料量未變，在爐內(nèi)燃燒已經(jīng)比較充分的情況下，增加風量后經(jīng)過一段延遲時間，必然造成爐膛溫度下降，使鍋爐輻射受熱面吸熱量減少，引起加熱段和蒸發(fā)段延長，亦即相變點后移、過熱段縮短，此時對流傳熱雖有所增強，但最終還將造成過熱汽溫下降，相應減溫水流量下降。由于再熱器主要是汽相的對流受熱面，因此再熱蒸汽事故噴水流量隨氧量變化的規(guī)律與汽包鍋爐相同。過熱器和再熱器的壁溫特性基本與汽溫特性變化趨勢相同。根據(jù)鍋爐熱效率隨氧量變化規(guī)律，推薦鍋爐運行氧量維持表盤3. 5%左右。
2.4最佳燃盡風量調(diào)整試驗
    試驗期間機組在600MW負荷下運行，磨出口溫度控制在100℃，磨煤機分離器轉(zhuǎn)速90 r/min，表盤氧量控制在3.5%。試驗在3個工況下進行，分別控制燃盡風擋板開度為30%、45%、60%，每個工況下鍋爐穩(wěn)定運行4h。試驗結(jié)果見圖4。可見在鍋爐氧量不變的條件下，隨著燃盡風擋板開度的減小，灰渣可燃物含量逐漸減小，鍋爐省煤器出口煙氣中NO。含量逐漸增加。當燃盡風擋板開度由60%減小到30%時，飛灰可燃物含量由6.97%減小到6.32%，爐渣可燃物含量由2.21%減小到1. 87%，鍋爐效率提高0.34%，省煤器出口煙氣中NOx含量由492.62mg/Nm3增加到680.4mg／Nm3。當燃盡風量增加時，爐膛內(nèi)燃盡風口附近的煙氣溫度降低，燃盡風噴口和屏式過熱器距離相對較近，使屏式過熱器區(qū)域的煙氣溫度也降低。由于屏式過熱器換熱方式主要是輻射換熱，因此煙溫降低對屏式過熱器換熱影響比較大。當燃盡風擋板開度由30%增加到60%時，屏式過熱器出口管壁金屬溫度平均值約下降8℃，因此，開大燃盡風擋板能有效降低屏過區(qū)域煙氣溫度，在保持相同介質(zhì)溫度的前提下，能夠降低屏過受熱面管壁金屬溫度。綜合考慮鍋爐熱效率、NOx排放濃度和屏式過熱器管壁金屬溫度，在額定負荷下，鍋爐燃盡風擋板開度保持在40%左右為宜。
3、結(jié)論
    通過此次燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗，將飛灰可燃物含量由12%以上調(diào)整到7%以下，固體未完全燃燒熱損失明顯減小，鍋爐效率得到明顯提高，調(diào)整后鍋爐熱效率在91. 6%以上，超過設計保證值，機組能耗明顯降低。
    a．通過對磨煤機料位、出力和分離器轉(zhuǎn)速的調(diào)整，發(fā)現(xiàn)分離器轉(zhuǎn)速對煤粉細度影響最明顯，將分離器變頻電動機頻率由50Hz調(diào)整到85 Hz，分離器轉(zhuǎn)速由57r/min調(diào)整到90 r/min，煤粉細度R90由原來的21%以上調(diào)整到8%左右。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
    b．表盤氧量由3%變化到4%時，鍋爐熱效率先增加后減小，3. 5%左右時鍋爐熱效率最高，因此，建議額定負荷下表盤氧量控制在3. 5%左右。
    c．燃盡風擋板開度由30%變化到60%時，飛灰可燃物含量逐漸增加，NOx排放濃度逐漸減小，屏式過熱器管壁金屬溫度逐漸減小，綜合考慮鍋爐熱效率、NOx排放濃度和屏式過熱器管壁金屬溫度，在鍋爐額定負荷下，建議燃盡風擋板開度保持在40%左右為宜。
     d．通過一次風速調(diào)平試驗，將磨煤機出口一次風粉管道風速偏差調(diào)整到5%以下。