劉培紅,張曉東
(華電萊州發(fā)電有限公司,山東 萊州 261400)
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超超臨界鍋爐運(yùn)行氧量?jī)?yōu)化調(diào)整
劉培紅,張曉東
(華電萊州發(fā)電有限公司,山東 萊州261400)
摘要:華電萊州發(fā)電有限公司#1超超臨界鍋爐實(shí)際運(yùn)行中存在兩側(cè)氧量偏差大、再熱器減溫水量偏高、過熱器管壁超溫和受熱面高溫腐蝕等問題,為解決該問題,對(duì)該鍋爐的氧量進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)。進(jìn)行了鍋爐氧量均勻性調(diào)整試驗(yàn)及950,800 MW工況變氧量試驗(yàn),得出了不同工況下的最佳運(yùn)行氧量及氧量臨界值。優(yōu)化后,飛灰中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)及CO體積分?jǐn)?shù)有效降低,過熱器管壁超溫及受熱面高溫腐蝕問題得到緩解,大幅度提高了鍋爐的經(jīng)濟(jì)性。
關(guān)鍵詞:超超臨界鍋爐;氧量;均勻性;變氧量;調(diào)整試驗(yàn)
0引言
對(duì)于超超臨界百萬機(jī)組的燃煤鍋爐,運(yùn)行氧量是一項(xiàng)主要指標(biāo),也是運(yùn)行人員調(diào)整的主要參數(shù),其與飛灰含碳量、爐渣含碳量、排煙熱損失、風(fēng)機(jī)電耗和NOx排放量等各項(xiàng)指標(biāo)有較強(qiáng)的相關(guān)性[1]。華電萊州發(fā)電有限公司#1超超臨界鍋爐實(shí)際運(yùn)行中存在兩側(cè)氧量偏差大、再熱器減溫水量偏高、過熱器管壁超溫和受熱面高溫腐蝕等問題,為了解決該問題,對(duì)鍋爐的氧量進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化試驗(yàn)。
1機(jī)組概況
華電萊州發(fā)電有限公司2×1 050 MW機(jī)組的鍋爐為超超臨界參數(shù)變壓直流本生型鍋爐,一次再熱,單爐膛,前后墻對(duì)沖燃燒方式,尾部雙煙道結(jié)構(gòu),采用擋板調(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(fēng),島式布置(運(yùn)轉(zhuǎn)層以下封閉布置)。制粉系統(tǒng)為正壓直吹式,配6臺(tái)中速輥式磨煤機(jī)。設(shè)計(jì)煤種采用神華煤,校核煤種采用神府和晉北混煤,燃用煤種為煙煤。鍋爐點(diǎn)火及助燃采用#0輕柴油。
2氧量?jī)?yōu)化調(diào)整試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作
機(jī)組在1 000 MW負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行4 h以后,在運(yùn)行人員日常習(xí)慣運(yùn)行工況下,試驗(yàn)人員進(jìn)行空氣預(yù)熱器入口氧量場(chǎng)的標(biāo)定,確定表盤排煙溫度、分散控制系統(tǒng)(DCS)表盤顯示氧量值與就地氧量測(cè)量值的對(duì)應(yīng)關(guān)系,對(duì)鍋爐目前的運(yùn)行狀況進(jìn)行摸底,采集原煤、飛灰、大渣、煤粉樣品,以此為后續(xù)優(yōu)化試驗(yàn)的比較基準(zhǔn)。
2.1鍋爐膛出口氧量場(chǎng)標(biāo)定試驗(yàn)
#1鍋爐負(fù)荷1 000 MW,在常規(guī)運(yùn)行工況下,對(duì)空氣預(yù)熱器入口氧量場(chǎng)分布情況進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量標(biāo)定結(jié)果見表1。對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的氧量數(shù)據(jù)與DCS表盤顯示的氧量,2組數(shù)據(jù)基本吻合,只有B側(cè)煙道外側(cè)DCS表盤氧量與實(shí)測(cè)值相比偏低。
表1 氧量場(chǎng)標(biāo)定 %
注: A1~A8,B1~B8分別為A,B側(cè)煙道內(nèi)側(cè)至煙道外側(cè)的
測(cè)點(diǎn)。
2.2鍋爐氧量均勻性調(diào)整試驗(yàn)
(1)調(diào)整前鍋爐運(yùn)行情況。運(yùn)行A,B,D,E,F(xiàn) 5套制粉系統(tǒng),進(jìn)行氧量均勻性調(diào)整試驗(yàn)。調(diào)整前,A,B側(cè)二次風(fēng)門總開度為100%,兩側(cè)燃盡風(fēng)門開度為50%,5層燃燒器對(duì)應(yīng)的#1,#2,#7,#8外二次風(fēng)門開度分別為60%,70%,70%,60%,中間的#3,#4,#5,#6風(fēng)門開度為40%,A側(cè)氧的體積分?jǐn)?shù)分別為1.0%,2.2%和3.6%,B側(cè)氧的體積分?jǐn)?shù)分別為1.4%,2.6%和3.5%。
(2)外二次風(fēng)門開度調(diào)整。將#3,#4,#5,#6
表2 氧量調(diào)平試驗(yàn)鍋爐效率計(jì)算結(jié)果
表3 調(diào)整后內(nèi)、外二次風(fēng)門開度 %
外二次風(fēng)門開度由40%關(guān)至35%,#1,#2,#7,#8外二次風(fēng)門開度保持60%,70%,70%,60%不變。調(diào)整后A側(cè)氧的體積分?jǐn)?shù)分別為1.6%,3.5%和3.0%,B側(cè)氧的體積分?jǐn)?shù)分別為2.6%,2.9%和3.2%。
(3)燃盡風(fēng)門調(diào)整。用燃盡風(fēng)進(jìn)行微調(diào),A側(cè)開度保持50%不變,將B側(cè)開度關(guān)至45%,A側(cè)氧的體積分?jǐn)?shù)分別為2.2%,3.2%和3.0%,B側(cè)氧的體積分?jǐn)?shù)分別為2.9%,2.6%和3.2%。調(diào)整后,兩側(cè)氧量場(chǎng)達(dá)到了平衡且均勻的狀態(tài)。為防止中間噴燃器煤粉飛邊,將#3,#4,#5,#6內(nèi)二次風(fēng)門開度調(diào)整至40%(2格)。
通過調(diào)整試驗(yàn),表盤和就地風(fēng)門開度趨于合理,兩側(cè)煙道氧量基本達(dá)到平衡。氧量調(diào)平后鍋爐效率變化見表2,風(fēng)門開度見表3。
由計(jì)算結(jié)果可以看出,氧量調(diào)平后,鍋爐效率比摸底試驗(yàn)升高0.59百分點(diǎn),主要原因是氧量調(diào)平后,煙道外側(cè)氧量正常,其對(duì)應(yīng)的飛灰中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、CO體積分?jǐn)?shù)降低,鍋爐效率升高。
3氧量?jī)?yōu)化調(diào)整試驗(yàn)
在保證機(jī)組安全運(yùn)行、其他運(yùn)行參數(shù)不變的條件下,以空氣預(yù)熱器進(jìn)口氧量為變化參數(shù),改變鍋爐運(yùn)行氧量,測(cè)取鍋爐特性數(shù)據(jù),并采集原煤和飛灰樣品,觀察不同氧量對(duì)主蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度、排煙溫度、受熱面壁溫、減溫水量、結(jié)焦的影響[2]。測(cè)量煙氣中NOx的質(zhì)量濃度及鍋爐熱效率等數(shù)據(jù),根據(jù)測(cè)量結(jié)果,確定鍋爐最佳運(yùn)行氧量以及脫硝設(shè)備入口的最佳NOx質(zhì)量濃度。試驗(yàn)在950 MW和800 MW負(fù)荷下進(jìn)行。
機(jī)組在950 MW負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行8 h以上,進(jìn)行變氧量試驗(yàn),鍋爐運(yùn)行的具體氧量設(shè)置為2.5%,3.0%和3.5%。機(jī)組在800 MW負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行8 h以上,進(jìn)行變氧量試驗(yàn),鍋爐運(yùn)行的具體氧量設(shè)置為2.7%,3.2%和3.7%。
3.1950 MW工況氧量?jī)?yōu)化試驗(yàn)
3.1.1試驗(yàn)情況
機(jī)組負(fù)荷950 MW,運(yùn)行A,B,D,E,F(xiàn) 5套制粉系統(tǒng),氧量試驗(yàn)分3個(gè)工況進(jìn)行。第1個(gè)工況氧的體積分?jǐn)?shù)設(shè)定3.5%,再熱器減溫水量為95 t/h,飛灰中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.26%,0.52%,0.58%和1.40%;第2個(gè)工況氧的體積分?jǐn)?shù)設(shè)定3.0%,再熱器減溫水量為89 t/h,飛灰中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.15%,0.52%,0.33%和1.16%;第3個(gè)工況氧的體積分?jǐn)?shù)設(shè)定2.5%,再熱器減溫水量為80t/h,飛灰中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.36%,0.78%,0.50%和1.86%。其他參數(shù)無明顯變化。
3.1.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
氧的體積分?jǐn)?shù)由3.5%降至3.0%,飛灰中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相差0.15百分點(diǎn),再熱器減溫水量下降6 t/h;氧的體積分?jǐn)?shù)由3.0%降至2.5%,爐膛出口氧量場(chǎng)分布均勻性變差,飛灰中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0.790%升至1.125%,升高了0.335百分點(diǎn),再熱器減溫水量下降9 t/h;第3個(gè)工況下,A,B煙道外側(cè)兩端氧量偏低,CO體積分?jǐn)?shù)比前2個(gè)工況升高;排煙溫度等其他參數(shù)無明顯變化。
3.1.3最佳氧量確定
鍋爐效率與運(yùn)行氧量的關(guān)系曲線如圖1所示,950 MW負(fù)荷工況下,氧的體積分?jǐn)?shù)為2.5%,3.0%和3.5%時(shí),鍋爐效率變化不大,其中氧的體積分?jǐn)?shù)為3.0%時(shí)鍋爐效率最高??紤]高氧量運(yùn)行后引、送風(fēng)機(jī)電耗升高,低氧量運(yùn)行爐膛氧量分布不均勻、高溫腐蝕加劇等的影響,建議運(yùn)行中在950 MW負(fù)荷工況下氧的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)保持在3.0%。
圖1 950 MW負(fù)荷下鍋爐效率與運(yùn)行氧量的關(guān)系
3.2800 MW工況氧量?jī)?yōu)化試驗(yàn)
3.2.1試驗(yàn)情況
機(jī)組負(fù)荷800 MW,運(yùn)行A,B,C,D,F(xiàn) 5套制粉系統(tǒng),氧量試驗(yàn)分3個(gè)工況進(jìn)行。第1個(gè)工況氧的體積分?jǐn)?shù)設(shè)定3.2%,再熱器減溫水量為100 t/h,飛灰中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%;第2個(gè)工況氧的體積分?jǐn)?shù)設(shè)定3.7%,再熱器減溫水量為100 t/h,飛灰中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7%;第3個(gè)工況氧的體積分?jǐn)?shù)設(shè)定2.6%,再熱器減溫水量為90.2 t/h,飛灰中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%。
3.2.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
氧的體積分?jǐn)?shù)由3.7%降至3.2%,飛灰中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相差0.1百分點(diǎn),基本持平,再熱器減溫水量持平;氧的體積分?jǐn)?shù)由3.2%降至2.7%,爐膛出口氧量場(chǎng)分布均勻性變差;第3 個(gè)工況下,A,B煙道外側(cè)兩端氧量偏低,CO體積分?jǐn)?shù)比前2個(gè)工況升高;排煙溫度等其他參數(shù)無明顯變化。
3.2.3最佳氧量確定
鍋爐效率與運(yùn)行氧量的關(guān)系曲線如圖2所示,800 MW負(fù)荷工況下,氧的體積分?jǐn)?shù)為3.6%時(shí)鍋爐效率最高??紤]高氧量運(yùn)行后引、送風(fēng)機(jī)電耗升高,低氧量運(yùn)行爐膛氧量分布不均勻、高溫腐蝕加劇等的影響,建議800 MW負(fù)荷工況下氧的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)保持在3.5%。
圖2 800 MW負(fù)荷下鍋爐效率與運(yùn)行氧量的關(guān)系
4CO檢測(cè)試驗(yàn)
在1 000 MW工況下,對(duì)#1鍋爐進(jìn)行CO檢測(cè)試驗(yàn),改變氧量尋找CO與O2的關(guān)系曲線,尋找燃燒最佳氧量,試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。
圖3 CO與O2關(guān)系曲線
入爐總風(fēng)量不足或爐內(nèi)氧量分布不均,局部燃燒缺氧,不僅使煙氣中CO的體積分?jǐn)?shù)增加,而且會(huì)導(dǎo)致飛灰可燃物含量增加,反之亦然[3]。如果煙氣中CO的體積分?jǐn)?shù)較高,說明爐內(nèi)局部缺氧。測(cè)試發(fā)現(xiàn),#1鍋爐沿?zé)煹澜孛娴臒煔夥謱蝇F(xiàn)象嚴(yán)重:鍋爐B 側(cè)煙道外部缺氧,煙氣中CO的體積分?jǐn)?shù)很高;鍋爐煙道內(nèi)側(cè)氧富集,煙氣中CO的體積分?jǐn)?shù)低。
由試驗(yàn)結(jié)果看,煙氣中CO的體積分?jǐn)?shù)對(duì)氧量變化反應(yīng)敏感,臨界點(diǎn)附近氧量的微小變化就會(huì)導(dǎo)致CO體積分?jǐn)?shù)急劇變化,該公司#1鍋爐運(yùn)行氧量的臨界點(diǎn)在2%左右。建議運(yùn)行中控制各DCS氧量測(cè)點(diǎn)顯示不要低于2.0%,避免水冷壁高溫腐蝕加劇。
5結(jié)論
通過調(diào)整外二次風(fēng)、燃盡風(fēng),使#1鍋爐的配風(fēng)方式得到全面優(yōu)化,爐膛出口氧量場(chǎng)基本調(diào)整均勻,局部缺氧問題明顯改善,煙道中CO的體積分?jǐn)?shù)平均值由0.95%降至0.12%,飛灰中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由摸底試驗(yàn)的1.87%降至0.79%,鍋爐效率提高0.59百分點(diǎn)。調(diào)整后,過熱器管壁超溫和受熱面高溫腐蝕問題得到了有效緩解,運(yùn)行方式達(dá)到全面優(yōu)化,為鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了技術(shù)支持。
參考文獻(xiàn):
[1]李賀,謝江,祁積滿.1 000 MW超超臨界機(jī)組鍋爐運(yùn)行參數(shù)控制[J].云南電力技術(shù),2013,41(5):89-93.
[2]劉吉臻,牛成林,李建強(qiáng),等.鍋爐經(jīng)濟(jì)性分析及最優(yōu)氧量的確定[J].動(dòng)力工程,2009,29(3):245-249.
[3]裘立春,張建華.基于CO的燃煤鍋爐燃燒優(yōu)化[J].浙江電力,2005(3):10-12.
(本文責(zé)編:劉芳)
收稿日期:2015-12-21;修回日期:2016-02-25
中圖分類號(hào):TK 229.2
文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B
文章編號(hào):1674-1951(2016)03-0044-04
作者簡(jiǎn)介:
劉培紅(1975—),女,山東濰坊人,助理工程師,從事火力發(fā)電廠節(jié)能工作(E-mail:1409031800@qq.com)。
張曉東(1977—),男,福建仙游人,工程師,工程碩士,從事火力發(fā)電廠集控運(yùn)行工作(E-mail:zxd7139@163.com)。