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生物质锅炉新闻动态
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600MW超临界锅炉燃烧优化调整试验研究
发布时间：2013-10-23 09:36 来源：未知
某电厂600MW超临界机组采用东方锅炉股份有限公司设计、制造的超临界本生型直流锅炉，型号为DC1900/25.4-Ⅱ1。设计煤种为贫煤，锅炉热效率保证值为91. 5%。燃烧优化调整前锅炉灰渣可燃物含量很高，飞灰可燃物含量在12%以上，最高时达到20%左右，固体未完全燃烧热损失较大，锅炉热效率偏低。为了提高锅炉热效率，降低机组能耗，降低NO，排放，进行了锅炉的燃烧优化调整试验。
1、设备概述
DG1900/25.4 -Ⅱ1型锅炉为超临界参数变压直流本生型锅炉，一次再热，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。锅炉炉膛宽19 419 mm，深15 457 mm，高68 000 mm．炉膛容积17180 m3。设计煤种为贫煤，设计燃料特性见表l。
锅炉过热器按蒸汽流程分为顶棚过热器、包墙过热器、分隔墙过热器、低温过热器、屏式过热器及末级过热器。过热蒸汽温度由水煤比和两级喷水减温控制；再热汽温是通过布置在低温再热器和省煤器后的平行烟气挡板调节，通过调整流经后竖井再热器和过热器的烟气量，控制再热汽温。炉膛四周为全焊膜式水冷壁，由下部螺旋盘绕上升水冷壁和上部垂直上升水冷壁组成，两者间由过渡水冷壁转换连接。富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗粒机、木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料，同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料和玉米秸秆颗粒燃料出售。
制粉系统为双进双出钢球磨配动态分离器直吹式系统。磨煤机为MGS4366型，共5台，无备用。燃烧系统采用20只HT-NR3旋流燃烧器，前后墙布置，采用对冲燃烧方式，前墙布置3层，后墙布置2层，每层4只燃烧器。前、后墙各布置1层燃尽风喷口，其中每层2只侧燃尽风喷口，4只燃尽风喷口。每只煤粉燃烧器布置1只250 kg/h的小油枪，用于启动油枪和煤粉燃烧器的点火及维持煤粉燃烧器的稳燃。前墙中、下排和后墙上、下排每只燃烧器中心布置有启动油枪，单只出力4 700 kg/h，共16只。
2、燃烧优化调整试验结果及分析
2.1热态一次风速调平试验
一次风速偏差过大会造成炉内热负荷分布不均，导致结焦或水冷壁超温等问题。试验过程中，磨煤机人口风量保持在65 t/h，磨煤机两侧风压、风量、煤量基本保持平衡，分离器出口温度保持在100℃，磨煤机出力保持在50 t/h。A磨调整前风速偏差最大为19%，B磨最大为14%，C磨最大为9.9%，D磨最大为15. 3%，E磨最大为12.4%。5台磨煤机风速偏差均较大，这将给炉内空气动力场造成很大的影响，致使炉内热负荷分布不均，对煤粉在炉内的燃烧不利。调整后，各管道一次风速和风速偏差见表2，可见磨煤机出口各一次风粉管道风速偏差均在5%以内。
2.2煤粉细度调整试验
锅炉燃烧煤种接近于无烟煤，燃烧调整前锅炉灰渣可燃物含量很高，致使固体未完全燃烧损失偏高，锅炉热效率很低。煤粉细度调整前，A磨R90平均值为9.7%，B磨R90平均值为14. 3%，C磨R90平均值为19.4%，D磨R90平均值为21.9%，E磨R90平均值为15.3%，而锅炉燃烧器设计的煤粉细度R90为9%，调整前煤粉细度偏离设计值较多，导致灰渣可燃物含量较高。
2.2.1料位对煤粉细度的影响
对于双进双出钢球磨煤机直吹式制粉系统，给煤机的控制是依据磨煤机简体的实际煤位来调节给煤机转速的。煤位自控装置根据煤位变化信号自动增减给煤机转速，以维持恒定的料位，从而使给煤量与出粉量相等。在一定的通风量和给煤量下，高料位运行可以延长煤在磨煤机内的停留时间，使煤粉反复磨制，煤粉变细；而低料位运行情况正好相反，煤粉变粗。该项试验在C磨煤机上进行，磨煤机出力50 t/h。粒位对煤粉细度的影响见图l�？杉孀帕衔坏脑黾�，煤粉变细。调整前磨煤机料位在600 Pa左右运行，但由于磨煤机在高料位运行时容易堵磨，建议磨煤机料位控制在800 Pa左右运行。
2.2.2出力对煤粉细度的影响
与其它形式的磨煤机不同，双进双出钢球磨煤机出力不是靠调节给煤机转速直接控制的，而是调节通过磨煤机的负荷风量来控制。由于简体内存有大量煤粉，因此当减小负荷风量时，风流量和其携带煤粉能力同时减小，大颗粒煤粉比例下降，煤粉变细。试验在C磨煤机上进行，试验结果见表3，可见当磨煤出力由50t/h降到40t/h时，煤粉细度R90降低了0.9%，R200降低了0.7%。
2.2.3分离器转速对煤粉细度的影响
磨煤机采用动静态分离器，是雷蒙式分离器和动态分离器的优化组合。来自磨煤机的风粉混合物进入分离器后，首先降低流速进行速度场的重力分离过程，然后经过静态叶片进行惯性分离过程，最后进入动态旋转叶片（通过变频调速电动机驱动）进行强制分离过程，经过3次分离后，合格的细粉经过内置式煤粉分配器被送往锅炉燃烧器，不合格的粗粉通过粗粉收集装置返回磨煤机重新磨制。
分离器转速采用变频调速电动机进行控制，电动机额定转速为1470r/min，减速器减速比为26:1，经减速器减速后的分离器额定转速为57r/min。锅炉投产以来，磨煤机变频器频率一直保持在50Hz。动态分离器转速一般控制在80～120 r/nun，可见电厂钢球磨煤机分离器转速的设计值偏低，将D磨煤机分离器电动机变频器频率分别调至67 Hz和85 Hz进行煤粉细度测试试验，试验结果见图2�？杉孀欧掷肫髯俚奶岣撸悍巯付戎鸾ヌ岣�，当分离器变频器频率为67 Hz时(分离器转速为72r/min)，R200为3%，R90为20%；当分离器变频器频率为85 Hz时（分离器转速为90 r/min），R200为0.5%，R90为8.25%�？杉狈掷肫髯傥�90r/min时，煤粉细度接近于设计值。但是，随着分离器转速提高，磨煤机功率也逐渐提高，由1 346.8kW提高到1390.3 kW。另外，当变频器频率为85Hz时，大大超出设计的额定运行转速范围，运行中发现有的磨煤机分离器内有异声。建议电厂及时更换减速器和变频电动机，并将分离器转速调节范围进一步扩大，将分离器最大调节转速控制在120 r/min左右比较合适。
2.3省煤器出口氧量调整试验
试验期间机组电负荷维持在600 MW运行，磨出口温度控制在100℃，磨煤机分离器转速控制在90 r/min运行，燃尽风风箱压力控制在0.4 kPa左右（挡板开度60%）。试验共分为3个工况，锅炉氧量分别控制在3.0%、3.5%和4.0%。试验结果见图3，可见随氧量增加，锅炉热效率先增大后减小，氧量为3.5%左右时锅炉热效率最大。
试验中发现，随着氧量增加，再热器出口管壁平均壁温逐渐增加，当表盘氧量由3%增加到4%时，低温再热器出口管壁最高温度增加6℃，高温再热器出口管壁最高温度增加5℃。过热蒸汽减温水流量随着氧量增加而减小，再热蒸汽事故喷水流量随氧量增加而略有增加。对于直流锅炉而言，在风量增加的开始阶段，由于炉膛具有一定的热容量，所以炉膛的火焰温度无明显变化，烟温几乎不变，由于风量增加，使辐射换热和对流换热比例发生变化，高温过热器吸热量增加，过热汽温升高，减温水流量增大。但是由于燃料量未变，在炉内燃烧已经比较充分的情况下，增加风量后经过一段延迟时间，必然造成炉膛温度下降，使锅炉辐射受热面吸热量减少，引起加热段和蒸发段延长，亦即相变点后移、过热段缩短，此时对流传热虽有所增强，但最终还将造成过热汽温下降，相应减温水流量下降。由于再热器主要是汽相的对流受热面，因此再热蒸汽事故喷水流量随氧量变化的规律与汽包锅炉相同。过热器和再热器的壁温特性基本与汽温特性变化趋势相同。根据锅炉热效率随氧量变化规律，推荐锅炉运行氧量维持表盘3. 5%左右。
2.4最佳燃尽风量调整试验
试验期间机组在600MW负荷下运行，磨出口温度控制在100℃，磨煤机分离器转速90 r/min，表盘氧量控制在3.5%。试验在3个工况下进行，分别控制燃尽风挡板开度为30%、45%、60%，每个工况下锅炉稳定运行4h。试验结果见图4�？杉诠趿坎槐涞奶跫�，随着燃尽风挡板开度的减小，灰渣可燃物含量逐渐减小，锅炉省煤器出口烟气中NO。含量逐渐增加。当燃尽风挡板开度由60%减小到30%时，飞灰可燃物含量由6.97%减小到6.32%，炉渣可燃物含量由2.21%减小到1. 87%，锅炉效率提高0.34%，省煤器出口烟气中NOx含量由492.62mg/Nm3增加到680.4mg／Nm3。当燃尽风量增加时，炉膛内燃尽风口附近的烟气温度降低，燃尽风喷口和屏式过热器距离相对较近，使屏式过热器区域的烟气温度也降低。由于屏式过热器换热方式主要是辐射换热，因此烟温降低对屏式过热器换热影响比较大。当燃尽风挡板开度由30%增加到60%时，屏式过热器出口管壁金属温度平均值约下降8℃，因此，开大燃尽风挡板能有效降低屏过区域烟气温度，在保持相同介质温度的前提下，能够降低屏过受热面管壁金属温度。综合考虑锅炉热效率、NOx排放浓度和屏式过热器管壁金属温度，在额定负荷下，锅炉燃尽风挡板开度保持在40%左右为宜。
3、结论
通过此次燃烧优化调整试验，将飞灰可燃物含量由12%以上调整到7%以下，固体未完全燃烧热损失明显减小，锅炉效率得到明显提高，调整后锅炉热效率在91. 6%以上，超过设计保证值，机组能耗明显降低。
a．通过对磨煤机料位、出力和分离器转速的调整，发现分离器转速对煤粉细度影响最明显，将分离器变频电动机频率由50Hz调整到85 Hz，分离器转速由57r/min调整到90 r/min，煤粉细度R90由原来的21%以上调整到8%左右。富通新能源生产销售的生物质锅炉以及木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料是客户们不错的选择。
b．表盘氧量由3%变化到4%时，锅炉热效率先增加后减小，3. 5%左右时锅炉热效率最高，因此，建议额定负荷下表盘氧量控制在3. 5%左右。
c．燃尽风挡板开度由30%变化到60%时，飞灰可燃物含量逐渐增加，NOx排放浓度逐渐减小，屏式过热器管壁金属温度逐渐减小，综合考虑锅炉热效率、NOx排放浓度和屏式过热器管壁金属温度，在锅炉额定负荷下，建议燃尽风挡板开度保持在40%左右为宜。
d．通过一次风速调平试验，将磨煤机出口一次风粉管道风速偏差调整到5%以下。
