1000MW超超临界锅炉燃烧优化调整

杜文

摘要：某厂1000MW超超临界机组目前运行存在着排烟温度偏高、炉内热偏差偏大、一次风率及锅炉氧量控制不合适等问题。因此进行锅炉燃烧调整，以进一步掌握锅炉运行特性，优化锅炉运行方式，考察并改善锅炉存在的问题，在兼顾锅炉汽水参数、结渣、经济性、NOx排放等因素的基础上，确定锅炉最佳运行参数。

关键词：超超临界;排烟温度;炉内偏差;优化调整

试验期间通过燃烧调整和掺烧优化试验等大量细致的工作，综合考虑锅炉运行的安全性、经济性以及环保性，确定了1000MW超超臨界锅炉合适的运行参数和运行方式;大幅提高了锅炉运行效率，降低了排烟温度、减小了炉内热偏差，优化了一次风风率和锅炉运行氧量，并将排烟中CO浓度控制在较低水平;同时，在全部调整过程中锅炉汽水参数和NOx排放等均处于正常水平。本文通过调整锅炉燃烧器的一次风速、内二次风量、外二次风量、煤粉细度和运行氧量等，掌握了锅炉的运行状况，降低了排烟温度、减少了炉内热偏差、优化了一次风率和运行氧量。

1锅炉设备概述

1000MW超超临界燃煤汽轮发电机组，锅炉为东方锅炉股份有限公司设计制造的超超临界参数、对冲燃烧方式、单炉膛、一次再热、固态排渣、平衡通风、全钢构架、全悬吊π型结构、露天布置变压直流锅炉。

目前有两台三分仓空预器，一次风机以及送风机将空气送往不同的空预器中，通过相应的烟气加热过程中把一次风以及部分冷一次风进行混合，并且将其融入磨煤机，同时将前后墙的煤粉燃烧器布置好。二次风在进入燃烧器的风箱之后借助不同的调节挡板进入不同的通道，与此同时有些二次风在进入到燃烧器之后，燃烧器上方出现的燃烬，此外还有少量的二次风也进入其中，这部分二次风则是通过专门的中心通道进入到其中的。主要采用的设备是中速磨冷一次风机属于直吹式制粉末系统，另外还有六台中速磨煤机，在使用设计的煤种的过程中，其中有五台是运行的，还有一台主要是用来备用的。磨煤机出口采用变频旋转分离器控制磨煤机出口煤粉细度。

2燃烧优化调整

燃烧调整是为了解锅炉的运行特性，确定锅炉较佳的运行方式，保证锅炉的安全、经济运行，主要包括以下几个调整：

2.1一次风量调整

一次风速的大小，对燃烧着火影响较大。一次风速过高，推迟煤粉着火，引起燃烧效率下降;一次风速过低，一次风刚性变差，容易引起燃烧器喷嘴烧损和结焦。试验进行时，保持炉膛出口氧量稳定，调整一次风机挡板开度，改变一次风速，观察一次风速对锅炉主要参数及锅炉热效率的影响。该项试验在100M负荷下进行，共2个工况。

1000MW负荷运行一次风量分别为155t/h和150t/h，修正后锅炉效率分别为94.30%、94.40%，SCR入口NOx分别为231mg/Nm3、232mg/Nm3，CO浓度分别为258ppm、201ppm，说明适当一次风量（即风煤比）能够减小燃烧器出口一次风的动量，提高煤粉的燃尽率和锅炉效率，另外，降低一次风速对降低厂用电率也有明显的效果。满负荷工况下，推荐一次风速维持在145-155t/h，风煤比控制在1.78左右。

2.2内外二次风量调整

内二次风与一次风一起提供着火初期的氧气，外二次风用来补充煤粉燃尽所需的空气，使之完全燃烧。适当增加内二次风可以及时提供燃烧所需的氧气，促进燃烧的进行、有利于CO浓度的降低，但是会造成排烟NOx增加，内二次风率过大且过早混入一次风中时，会影响到正常的着火和燃烧，会造成飞灰含碳量升高。

增加外二次风同时意味着降低其旋流强度，使得燃烧器回流区变窄、变长，并使得外二次风与煤粉气流较早混合，这样会造成着火燃烧位置距喷口的距离增加、喷口结焦减轻但燃烧推迟，但另一方面也会造成NOx生成浓度增加。降低外二次风量则会使其旋流强度增加、着火提前，但对控制喷口结焦不利。通过调节各个燃烧器的内外二次风旋流强度来调整各个燃烧器的火焰长度，从而来调整炉膛内着火位置和燃烧效率、NOx生成浓度。

2.3燃尽风调整

燃尽风的设计是为降低NOx的生成、消除炉膛出口燃烧偏差以及保证燃烧后期的燃尽。燃尽风风量不宜过高，过高会影响主燃区域煤粉的燃尽率。变燃尽风试验在100%额定负荷下进行。1000MW负荷下进行2个变燃尽风量工况，燃尽风风门开度分别为100%、70%，修正后锅炉效率分别为94.32%、94.45%，SCR入口NOx分别为218mg/Nm3、212mg/Nm3，CO浓度分别为378ppm、259ppm，排烟温度分别为127.5℃、126.0℃。试验结果表明，减小燃尽风风门开度后煤粉的燃尽率提高，锅炉效率升高，排烟温度有一定程度的降低，SCR入口NOx未增加，燃尽风风量降低后，提高了主燃区的风量，保证了主燃区煤粉的燃尽率，对降低排烟温度也是有利的，因此建议在满负荷运行中，在SCR入口NOx量在可控范围内，可以将燃尽风风门的开度减小到70%左右。

2.4煤粉细度调整

对于发电厂煤粉锅炉来讲，煤粉细度不但对运行经济性影响较大，而且对锅炉安全运行也是重要的影响因素，煤粉细度视煤种和具体的锅炉结构而定，通过1000MW负荷下试验来确定。1000MW负荷下进行2个变细度工况，分离器反馈转速分别为40%、45%，修正后锅炉效率分别为94.31%、94.43%，CO浓度分别为234ppm、129ppm，排烟温度分别为128.2℃、126.7℃。试验结果表明，满负荷下提高煤粉细度能够提高煤粉燃尽率，降低排烟温度，提高锅炉效率。

2.5最佳运行方式调整

试验表明，习惯运行工况运行氧量在2.48%左右，一次风风量160t/h以上，分离器转速40%，经过调整后将氧量控制在2.30%左右，一次风量控制在150t/h左右，分离器转速在40～45%，锅炉效率从94.02%，提高到94.625%（两个工况均值），效率提高0.605个百分点，折合供电煤耗降低约1.81g/kWh。同时，排烟温度从132.5℃降低到126.6℃（两个工况均值），降低5.9℃。SCR入口NOx从247.0mg/Nm3降低到217.5mg/Nm3（两个工况均值），降低29.5mg/Nm3。

3调整前后成果

3.1厂用电量变化情况

调整后，2台一次风机电流减小27.65A，2台送风机电流减小17.61A，5台磨煤机电流增加18.84A，一次风机、送风机、磨煤机耗电功率降低245.9kW，总常用电量按32MW计，调整后厂用电率降低0.768%，折合供电煤耗降低约2.53g/kWh。

3.2炉膛温度偏差情况

调整后，前墙螺旋水冷壁壁温偏差从24℃降低到19℃，降低5℃;后墙螺旋水冷壁壁温偏差从32℃降低到24℃，降低8℃;前墙上部水冷壁壁温偏差从27℃降低到21℃，降低6℃。调整后，前右屏过第9屏管间偏差从30℃降低到22℃，降低8℃;前右屏过第11屏管间偏差从18℃降低到9℃，降低9℃;后右屏过第10屏管间偏差57.9℃降低到52℃，降低5.9℃。

结语：

1000MW超超临界机组在保证锅炉安全稳定运行、CO生成浓度达标的基础上，经过锅炉燃烧调整优化后，锅炉的整体效率得到了很大提升，节能效果显著，其中额定负荷时的锅炉效率由94.020%提高至94.625%，效率提高0.605个百分点，折合供电煤耗降低约1.81g/kWh;排烟温度从132.5℃降低到126.6℃，降低5.9℃;SCR入口NOx由247.0mg/Nm3降至217.5mg/Nm3;一次风机、送风机、磨煤机总耗电功率降低245.9kW，厂用电率降低约0.768%，折合供电煤耗降低约2.53g/kWh;前后水冷壁温度偏差降低6-8℃，屏间热偏差降低8-21℃，同屏热偏差降低5-9℃。通过锅炉燃烧调整的不断优化，解决了1000MW超超临界机组出现了诸多调试遗留问题，进一步提升了机组的安全效益与经济效益。

参考文献

[1]郭杰，秦希超.1000MW超超临界机组锅炉燃烧优化试验研究[J].中国电力.2015（05）

[2]宁献武，李志山，李树民，刘文忠，刘志杰.1000MW机组锅炉燃烧调整与经济运行[J].热力发电.2012（03）