600MW超临界直流炉燃烧调整与运行优化分析--中国期刊网

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600MW超临界直流炉燃烧调整与运行优化分析

发表时间：2020/7/15 来源：《基层建设》2020年第6期作者：侯宝祥解国清

[导读] 摘要：本文结合机组运行的现状，燃烧调整试验中对制粉系统进行合理地调整，对锅炉配风进行深度优化，降低了飞灰及炉渣可燃物含量，探索缓解水冷壁超温的运行控制手段，改善了机组的运行现状。

        国家电投中电国际公司北京 100000
        摘要：本文结合机组运行的现状，燃烧调整试验中对制粉系统进行合理地调整，对锅炉配风进行深度优化，降低了飞灰及炉渣可燃物含量，探索缓解水冷壁超温的运行控制手段，改善了机组的运行现状。
        关键词：600MW；超临界直流；炉燃烧调整；运行优化
        1.锅炉布置
        锅炉采用美国B&W公司SWUP超临界直流燃煤锅炉的典型布置。汽水分离器及贮水箱布置在炉前，炉膛由下部的螺旋膜式水冷壁和上部的垂直膜式水冷壁构成。炉膛出口布置屏式过热器，炉膛折焰角上方布置后屏过热器和末级过热器，高温再热器布置在水平烟道处。尾部竖井由隔墙分隔成前后两个烟道，前烟道布置低温再热器和省煤器，后烟道布置低温过热器和省煤器。前后烟道底部设置烟气调温挡板来调节再热气温。
        2锅炉冷态启动初期的燃烧调整
        在机组大修后或更换受热面后，对锅炉承压部件进行冷态水压检验后采用轻油烘干，在机组冷态启动时锅炉直接采用等离子对A磨点火，A磨燃用神华煤，神华煤具有挥发份高(＞35%)、水分低、灰分低、易燃等特点，为A磨在冷态点火使煤粉完全燃烧创造良好前期条件，为了避免等离子燃烧器结渣，燃烧调整上采取以下有效措施:点火初期调节等离子燃烧器相邻的二次风门至15%左右;控制点火功率(启动等离子点火器时调节等离子设定电流在290～320A左右，设定功率90～110KW，待点燃后再适当提高一次风速);
        尽量提高A磨一次风温，维持厂用辅助蒸汽压力在较高压力0.8MPa以上，通过暖风器加热A磨一次风，提高A磨出口风温在85℃～90℃间，以提高煤粉燃烧稳定性及燃烬率;启动A制粉系统，给煤量20～22t/h，最高不超36t/h，维持磨煤机出口温度在55～60℃，并尽可能维持在较高值，等离子燃烧器着火稳定后将A磨煤量调整至机组需要的出力;等离子点火燃烧器投入运行的初期，根据火焰燃烧情况，调整一次风量、二次风门开度，为控制温升，上部二次风门可适当开大，以压住火焰;A磨投入初期，调低燃烧器摆角以降低火焰中心，有效降低分隔屏受热面吸热;适当开启分离燃尽风(SOFA)以消除炉膛出口气流的旋转残余并减少两侧烟温差。
        3磨煤机组合方式优化
        在420MW以下负荷段，对不同的磨组合方式的经济性和水冷壁壁温偏差可控性进行了试验。试验结果表明：不同磨组合下的机组经济性和水冷壁壁温偏差可控性存在显著差异。试验中对ACDE、ABDE、ABDF、ABEF、BCDE、BCEF、BCDF磨组合方式下机组的运行情况进行了试验，综合各方面来看，ABDE、BCDE、BCDF这三种磨组合方式下机组运行更加经济，并且水冷壁壁温偏差情况更容易控制，所以推荐在低负荷下优先采用这几种磨组合。
        4锅炉正常变负荷燃烧调整分析
        4.1氧量及一、二次风调整
        1)炉膛出口过量空气系数(氧量)的调整。锅炉运行时控制炉膛出口过量空气系数主要靠调整二次风量，根据煤种变化，观察炉膛火焰，调整不同过量空气系数，主要通过送风机动叶偏置或氧量偏置实现。考虑到氧量过高排烟热损失会增大，而氧量过低，在单烧神华煤时分割屏易挂焦，在600MW时，控制省煤器出口氧量为3.0%。
        2)一次风的控制主要控制一次风母管压力。运行中一般为在一次风风机母管压力控制系统函数的基础上在高负荷下设置负偏置。按当前运行经验，在机组负荷在450MW以下，一次风压按F(X)值走，在大于450MW以上时，为防止一次风压过高出现风机抢风，在满足磨碗差压及磨煤机入口热风门挡板开度前提下，常通过负偏置控制一次风机动叶开度。降低了一次风母管压力，避免了一次风机抢风的可能并降低了一次风机电耗，确保机组安全运行。
        3)二次风调整主要对锅炉SOFA、CCOFA、CFS、EI及周界风度进行调整，各负荷工况下，二次风与炉膛压差和风量有关，其中SOFA，CCOFA风门开度是锅炉总空气量的函数，用于控制NOx的排放。周界风(如A\B\C\D\E\F)为给煤机转速的函数，而偏转风和辅助风为二次风压差的函数。

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当锅炉负荷与炉膛出口氧量不变时，二次风配风方式对燃烧的稳定性、燃烬性及NOx的排放量有很大的影响。根据本锅炉的设计特性，CCOFA、SOFA风量变化对锅炉整个风量分配方式影响最大，对燃烧及经济性影响也最大，同时需要调整锅炉两侧烟温偏差，降低末级过热器、末级再热器的金属壁温偏差。根据具体燃煤煤质及煤层投运情况，适当调整二次风门偏置，可使末级过热器和末级再热器受热面沿炉膛宽度吸热偏差系数降低，减小末过和末再左右两侧平均温升偏差，飞灰和灰渣含碳量降低，可控制NOx含量在较低的水平，考虑炉膛燃烧稳定，避免炉膛局部缺氧结焦，因此SOFA，CCOFA的配比在满足上述要求下，可尽量控低，适当增大周界风配比，增大燃烧器喷口冷却，同时增大AA风(托底风)减少灰渣含碳量。
        4.2燃烧器摆角的调整分析
        燃烧器的摆角范围为－30°～+30°，450MW负荷下燃烧器摆角摆至+15°时，对再热汽温影响较明显。300MW负荷下燃烧器摆角在+10°～+25°摆动过常规脱硫废水处理工艺后的清水，再通过精密过滤工艺，去除水中0.3～1μm以上的悬浮固体及胶体。反渗透过程中当超过其溶解度后，就会在水中形成沉淀，并在膜表面形成硬垢。
        4.3水力排渣系统外排工艺
        该处理工艺不需要对除灰系统进行技术改造，也无需增加水处理设备，具有投资少、运行操作简单的优点。经过常规处理的脱硫废水直接进入主厂区排渣系统，脱硫废水中的重金属或酸性物质与碱性的渣水发生反应，一方面渣水处理系统的过滤作用可以截留脱硫废水中的杂质以及渣水与脱硫废水中和反应生成的固体物质，起到去除脱硫废水中杂质的作用;另一方面，脱硫废水中的水作为渣水系统的补充水，减少渣水系统的新鲜水量，起到节能的作用。但是该方法受到排渣方式的限制，并不适用于所有电厂。
        4.4降低水冷壁壁温偏差的配风调整
        4.4.1降低水冷壁壁温偏差的固定配风调整
        控制水冷壁壁温偏差的主要思路是设法使得炉膛内热负荷调整均衡。由于锅炉四个角部水冷壁的吸热偏少，热负荷偏低，对四个角部燃烧器的配风进行了以下调整，提高角部燃烧器的下射深度，提高相应区域的热负荷：
        （1）关闭角部的八只燃烧器的乏气风；
        （2）将角部八只燃烧器的A、B挡板开至100%开度。
        结果表明，在采取以上两个措施后，角部燃烧器的火焰温度升高，火焰稳定性增强，飞灰可燃物、炉渣可燃物降低，同时缓解了前墙水冷壁超温。
        4.2.2降低水冷壁壁温偏差的运行调整措施
        根据运行中调整的结果，建议按以下措施进行调整，控制壁温偏差：
        （1）C、D磨不同时退出运行，A、F磨不同时投入运行；
        （2）当只有C磨或D磨运行时，将其退出自动运行，增加C磨或D磨的出力，降低A磨或F磨的出力，保持两磨的出力偏差在8-10t/h。C磨煤机投自动运行时，它的出力波动与壁温波动趋势和频率高度一致，因此此种情况下应避免C磨自动运行，保持其出力稳定。
        （3）当减温水量较大时，可以适当增大水煤比，降低壁温差。
        5结论及建议
        通过燃烧调整与运行优化，建议运行中维持氧量按F(X)函数值控制在合理的水平，但燃烧高熔点煤，可适当降低氧量，600MW负荷下建议控制在2.8%至3.0%之间，控制汽水分离器出口温度、过热汽温在额定值±5℃运行，可使锅炉受热面壁温、NOx、飞灰含碳量及烟气中CO含量能控制在较低水平，目前锅炉运行工况良好，但在高负荷下，除燃烧水分较低，热值较高煤种外，再热器减温水量一般均存在，仍有待进一步调整。
        参考文献：
        [1]周文台,程志海,金鑫,何翔.600MW超临界W火焰锅炉防超温燃烧调整试验研究[J].动力工程学报,2013,33(10):753-758.