660MW超超临界锅炉燃烧调整优化

660MW超超临界锅炉燃烧调整优化王振明胡燕宾吴干要（大唐信阳发电有限责任公司，河南信阳464100）摘要：某厂660MW超超临界锅炉由东方锅炉厂供货，为体现超超临界机组的低能耗优点，通过对燃烧调整的优化，使该锅炉效率由原始的92.32%提高到93.31%，超过设计效率93%，达到了安全经济运行的目的。关键词：超超临界；燃烧调整；优化；锅炉效率1前言某厂锅炉为东方锅炉股份有限公司生产的DG2000／26.15-II2型一次中间再热、超超临界参数变压运行，带内置式启动旁路系统的本生直流锅炉。型式为单炉膛、尾部双烟道结构、采用烟气挡板调节再热汽温、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构、平衡通风、露天布置、前后墙对冲燃烧方式。炉膛下部为螺旋水冷壁，上部为垂直水冷壁。制粉系统采用冷一次风机正压直吹式制粉系统，配6台ZGM-113G型中速磨，燃烧器为东锅公司自行开发设计的外浓内淡型低NOx旋流燃烧器（仿HT-NR3型），布置于螺旋水冷壁前后墙各3层，每层布置6只。在煤粉燃烧器的上方前、后墙各布置1层6只燃烬风及2只侧燃尽风。机组配置两台动叶可调轴流送风机、两台动叶可调轴流一次风机、两台三分仓容克式空气预热器后，两台双室五电场静电除尘器，两台动叶可调引风机、脱硫系统。三大风机均由豪顿华工程有限公司生产。该厂设计煤种为河南平顶山煤矿的混合煤种：名称符号单位设计煤种试验煤种收到基水分Mar%8.06.68收到基灰分Aar%31.5633.91干燥无灰基挥发分Vdaf%25.2326.69收到基低位发热量Qnet,arkJ/kg20.0319.172优化前锅炉参数燃烧调整运行方式优化前测试锅炉经济参数见表1：项目单位优化前空预器出口氧量（A/B）%5.64/4.77排烟温度（A/B）℃129.98空预器入口温度（A/B）℃357.03飞灰含碳量（A/B）%1.42/1.24炉渣含碳量%6.12排烟热损失q2%6.19固体未完全燃烧热损失q4%1.02修正后锅炉热效率η%92.32表1.优化前锅炉参数锅炉在600MW原始工况效率为92.32%，主要损失项为排烟热损失与固体不完全燃烧热损失。3燃烧调整优化试验笔者通过对制粉系统加载力、通风量、风粉温度、煤粉细度等优化调整试验，分析各参数对能耗的影响，总结出适合的运行方式。同时对锅炉进行过剩空气系数、一次风压、二次风门开度优化调整试验，从而得出总体的最优运行方式。3.1分离器折向挡板调整试验该试验进行4个工况，保持磨煤机出力50t/h，风量90t/h，加载压力11.8MPa，调节磨煤机分离器开度45°、50°、55°和60°，获得磨煤机分离器折向挡板角度变化后煤粉细度R90的变化规律（如图1所示）。图1.煤粉细度与折向挡板开度关系曲线对四个工况磨煤机的制粉电耗计算结果如表2所示：挡板开度煤量t/h风量t/h磨煤机电流A磨煤机功率kW制粉单耗kW·h/t挡板开度煤量t/h风量t/h磨煤机电流A磨煤机功率kW制粉单耗kW·h/t45度5090.5554889.7650度5090.1544859.6955度5090.7544809.5960度5090514438.85表2.不同折向挡板开度下的制粉电耗从以上数据可以看出，随着分离器折向挡板开度增加，煤粉在磨煤机内的循环倍率降低，煤粉变粗，磨煤机电流逐渐下降，制粉电耗逐渐降低。3.2经济煤粉细度的确定根据之前获得的磨煤机分离器开度对煤粉细度的影响规律，在550MW负荷下，调整各台磨分离器开度分别为45°、50°、55°和60°，测试锅炉经济性参数，结果如表4所示。项目单位分离器45°分离器50°分离器55°分离器60°空预器出口氧量（A/B）%4.704.704.645.07排烟温度（A/B）℃123.40120.11125.54129.06空预器入口温度（A/B）℃341.79342.30343.21343.89飞灰含碳量（A/B）%2.33/1.661.60/2.020.9/1.221.39/1.62炉渣含碳量%1.991.811.061.50排烟热损失q2%5.685.475.676.01煤粉细度随分离器开度变化曲线68101214161845度50度55度60度煤粉细度R90加权平均细度项目单位分离器45°分离器50°分离器55°分离器60°固体未完全燃烧热损失q4%0.780.850.641.29修正后锅炉热效率η%93.1093.1893.1792.11表4.不同煤粉细度下的锅炉参数从以上数据可以看出，磨煤机分离器开度从45°调整到60°，煤粉细度从10%变化到15%左右，锅炉的灰渣可燃物没有明显升高，固体未完全燃烧热损失变化不大。而在此过程中，随着煤粉细度的逐渐提高，制粉系统电耗逐渐降低。相对而言，分离器开度45°、50°和55°三个工况下，固体未完全燃烧热损失相对较低，分离器开度达到60°时，固态未完全燃烧热损失有所升高。故确定经济煤粉细度为磨煤机折向挡板开度为55°时对应的煤粉细度，R90=14.17%。3.3磨煤机通风量调整试验该试验在600MW负荷下，分两个工况分别控制磨煤机风量90t/h和80t/h，测试锅炉经济性参数，结果如表5所示：项目单位风量90t/h风量80t/h空预器出口氧量（A/B）%4.404.43排烟温度（A/B）℃129.18126.96空预器入口温度（A/B）℃350.72350.79项目单位风量90t/h风量80t/h飞灰含碳量（A/B）%1.7/1.22.09/1.49炉渣含碳量%1.91.65排烟热损失q2%6.035.72固体未完全燃烧热损失q4%1.071.24修正后锅炉热效率η%92.6392.56表5.不同通风量下的锅炉参数从上表数据可以看出，两个试验工况锅炉其他运行参数基本一致，排烟温度随磨煤机风量的降低而降低，磨煤机风量每降低10t/h，排烟温度降低2-3℃，锅炉排烟热损失也随之降低，故采取适当降低通风量的运行方式（如图2所示）。磨煤机风量与煤量关系曲线01020304050607080901002030405060磨煤机煤量（t/h）磨煤机风量（t/h）优化后磨煤机风量优化前磨煤机风量图2.优化前后的磨煤机风量与给煤量对应关系3.4磨煤机出口温度调整试验试验通过改变磨煤机出口温度的方法，改变一次风中冷热风的分配比例，从而对空预器的换热产生影响，并最终达到改变锅炉排烟温度的目的。该试验在600MW负荷下，分两个工况分别控制磨煤机出口温度80℃和90℃，测试锅炉经济性参数，结果如表6所示：项目单位磨90℃磨80℃空预器出口氧量（A/B）%4.624.53排烟温度（A/B）℃125.52131.07空预器入口温度（A/B）℃345.88350.16飞灰含碳量（A/B）%0.59/0.850.76/0.77炉渣含碳量%4.495.64排烟热损失q2%5.846.08固体未完全燃烧热损失q4%0.710.77修正后锅炉热效率η%92.9692.68表6.不同磨煤机出口温度下的锅炉参数从上表数据可以看出，排烟温度随磨煤机出口温度的提高而降低。磨煤机出口温度提高10℃，排烟温度降低5.5℃，相应的锅炉效率提高0.3%左右。因此，将原磨煤机出口温度控制范围80-85℃提高到90-95℃3.5过剩空气系数调整试验试验分别在400MW、500MW和600MW负荷下，测试锅炉经济性参数。不同工况下锅炉效率与氧量的关系结果如图3、图4、图5所示。400MW氧量对锅炉效率的影响91.959292.0592.192.1592.292.2592.392.3592.492.45氧量4%氧量4.5%氧量5%%修正后锅炉热效率η500MW氧量对锅炉效率的影响93.1593.293.2593.393.3593.4氧量2.5%氧量3%氧量3.5%%修正后锅炉热效率η图3.400MW负荷与氧量关系曲线图4.500MW负荷与氧量关系曲线600MW氧量对锅炉效率的影响92.592.692.792.892.99393.193.293.393.493.5氧量2%氧量2.5%氧量3%%修正后锅炉热效率η氧量优化运行曲线（一）0123456350400450500550600660机组负荷MW%氧量图5.600MW负荷与氧量关系曲线图6.负荷与氧量的优化控制曲线从以上图表中可以看出，400MW负荷下氧量5%左右，锅炉效率相对较高；500MW负荷下氧量3%左右，锅炉效率相对较高；600MW负荷下氧量2%左右，锅炉效率相对较高。因此确定负荷与氧量的优化控制曲线如图6所示。3.6一次风压调整试验试验600MW负荷下，降低一次风压设定值，使各台磨煤机风门开度达到60%以上，减少磨煤机风门的节流损失，得到不同一次风压下的一次风机电流如表7所示。一次风压偏置一次风压设定值一次风机电流kPakPaA0.212.2180/180-0.211.8176/178-0.411.6174/175-0.611.4174/174-0.811.2171/174-1.011.0168/170-1.210.8165/166-1.510.6164/164-1.710.4161/161表7.不同一次风压偏置下的一次风机电流从以上数据可以看到，一次风压设定值降低2kPa左右，每台一次风机电流降低20A左右，两台一次风机电流降低接近40A，一次风机电耗大幅降低。4优化后运行方式4.1提高磨煤机出口温度至90℃运行。4.2控制较低的磨煤机风量运行，80-90t/h。4.3按优化氧量控制曲线调节锅炉送风。4.4保持磨煤机分离器开度55度，煤粉细度R90控制在14%左右。4.5一次风压控制上，尽量减少磨煤机风门对一次风机的节流，降低一次风机电耗，保持磨煤机冷、热风门开度能够达到60%以上。4.6保持各层二次风门开度70%-100%，减少对送风机的节流。5结论根据优化后运行方式进行燃烧调整，测试锅炉经济性参数，结果如表8所示：项目单位优化后空预器出口氧量（A/B）%3.88排烟温度（A/B）℃115.66空预器入口温度（A/B）℃342.54飞灰含碳量（A/B）%1.04/1.9炉渣含碳量%2.93排烟热损失q2%5.23固体未完全燃烧热损失q4%1.01修正后锅炉热效率η%93.31表8.优化后锅炉参数燃烧调整优化后，锅炉在600MW效率为93.31%，相对于原始工况92.32%，锅炉效率提高1%左右。锅炉各项损失中改善最为明显的排烟热损失从原始工况6.19%下降到5.23%，降低幅度1%左右。为现机组供电煤耗298g/kwh提供了重要保证。参考资料[1]锅炉运行说明书，东方锅炉股份有限公司作者简介王振明（1981—），男，毕业于华北电力大学，本科，工程师，从事电厂集控运行工作。地址：河南省信阳市平桥区大唐信阳华豫电厂发电部邮政编码：464100电话：[phone]E-mail：[e-mail]