HG-1060/17.5-YM31型锅炉燃烧特性试验研究

陈立端,秦明旭,刘群杰

(漳泽电力股份有限公司蒲州发电分公司,山西永济 044500)

0 引言

漳泽电力股份有限公司蒲州发电分公司HG-1060/17.5-YM31型锅炉燃用煤质已经远远偏离了设计和校核煤质,并且已经超出煤质修正计算曲线,使锅炉的燃烧特性发生了较大的变化,给锅炉机组的安全经济运行带来了一系列问题。最突出的问题是高负荷特性差,主要表现在引风机出力满足不了高负荷区段的要求,从而限制了机组的出力,同时还存在着空预器的严重腐蚀和磨损等问题。

1 设备简介

漳泽电力股份有限公司蒲州发电分公司2×300 MW机组锅炉选用HG-1060/17.5-YM31型亚临界一次中间再热自然循环汽包炉,采用美国燃烧工程公司 (CE)的技术设计和制造的。锅炉为亚临界参数,一次中间再热、自然循环汽包炉,采用平衡通风直流式摆动燃烧器,四角切圆燃烧方式,燃用烟煤。锅炉最大连续负荷为设计参数,锅炉的最大连续蒸发量为1 060 t/h;机组负荷为300 MW(即额定工况)时,锅炉的额定蒸发量为1 008 t/h。

炉膛采用四角切圆燃烧,每角共装设十四层喷嘴,五层煤粉燃烧器,七层二次风,两层燃烬风。每层煤粉燃烧器周围配有周界风,在七层二次风中配有三层轻油燃烧器。煤粉燃烧器自下而上编号为A、B、C、D、E,二次风喷嘴自下而上编号为AA、AB、BC、CC、DD、DE、EE,燃烬风喷嘴自下而上编号为OF1、OF2,油层燃烧器布置在AB、BC、DE二次风燃烧器中心。每组燃烧器自下而上编号为 AA、A、AB、B、BC、C、CC、DD、D、DE、E、EE、OF1和OF2。燃烬风层燃烧器摆角为+30°、-5°;煤粉燃烧器摆角为±20°;二次风燃烧器摆角为±30°。

锅炉采用正压直吹式制粉系统,配有5台ZGM95G型中速磨,正常运行时4台运行1台备用。配有2台静叶可调轴流式引风机,2台动叶可调轴流式送风机,2台离心式一次风机。锅炉容量及主要参数见表1。

表1 锅炉容量及主要参数表

2 实际燃烧和试验煤质与设计煤质

实际燃烧和试验煤质与设计煤质见表2。

表2 实际燃烧和试验煤质与设计煤质表

实际燃烧和试验期间锅炉燃用煤质干燥无灰基挥发分为 16.51%～19.08%,远低于设计值28.32%;收到基低位热值平均值为 16.52～17.69 MJ/kg,远低于设计值21.63 MJ/kg,总体来说,锅炉实际燃用煤质与设计煤质差别很大。

3 燃烧特性试验内容

3.1 烟道阻力特性试验

检修前试验选择在280 MW、220 MW、180 MW三个工况下进行,检修后试验选择在 300 MW、255 MW、180 MW3个工况下进行,测试结果见表3。

表3 检修前后烟道阻力特性试验表

检修前烟道阻力特性试验结果表明在180～280 MW负荷区段,A侧空预器阻力1.18～1.80 kPa,转向侧阻力0.30～0.55 kPa,电除尘阻力0.15～0.2 kPa,总阻力1.80～2.95 kPa;B侧空预器阻力1.18～1.85 kPa,转向侧阻力0.30～0.50 kPa,电除尘阻力0.15～0.20 kPa,总阻力1.80～2.95 kPa;电除尘阻力满足设计值。

检修后烟道阻力特性试验结果表明在180～300 MW负荷区段,A侧空预器阻力0.80～1.80 kPa,转向侧阻力0.20～0.50 kPa,电除尘阻力0.10～0.20 kPa,总阻力1.30～2.80 kPa;B侧空预器阻力0.90～1.80 kPa,转向侧阻力0.20～0.50 kPa,电除尘阻力 0.10～0.20 kPa,总阻力 1.40～2.90 kPa。

对比试验表明:在180～300 MW 负荷区段,修后后A侧空预器阻力降低0.38～0.05 kPa,总阻力降低0.50～0.15 kPa;B侧空预器阻力降低0.28～0.05 kPa,总阻力降低0.40～0.05 kPa。

3.2 空预器特性试验

检修前后空预器特性试验测试结果见表4。

表4 检修前后空预器特性试验表

续表4

检修前空预器特性试验结果表明以下几方面。

a)在283.8～188.7 MW负荷范围内,A空预器一次风热风温度为267～259℃,二次风热风温度为279～266℃;一次风温升226～220.7℃,烟温降低 189.6～185.6℃,二次风温升 249～236℃;一次风侧阻力2.5～1.2 kPa,二次风侧阻力1.0～0.7 kPa,烟气侧阻力1.8～1.18 kPa。

b)在283.8～188.7 MW负荷范围内,B空预器一次风热风温度为223～218℃,二次风热风温度为264～252℃,烟温降低163.9～161.3℃;一次风温升182～177℃,二次风温升233～220℃;一次风侧阻力2.1～0.8 kPa,二次风侧阻力1.1～0.8 kPa,烟气侧阻力1.85～1.18 kPa。

c)B空预器性能参数比A空预器性能参数差。

检修后空预器特性试验结果表明以下几方面。

a)在300～180 MW负荷范围内,A空预器一次风热风温度为277～268.2℃,二次风热风温度为292～285.1℃;一次风温升242～238℃;二次风温升270～264℃,烟温降低197～189℃;一次风侧阻力2.1～1.1 kPa;二次风侧阻力 0.9～0.4 kPa,烟气侧阻力1.8～0.8 kPa。

b)在300～180 MW负荷范围内,B空预器一次风热风温度为258～246.5℃,二次风热风温度为286～277℃,烟温降低193～183℃;一次风温升221～216℃,二次风温升263～255℃;一次风侧阻力1.8～0.8 kPa,二次风侧阻力 1.1～0.5 kPa,烟气侧阻力1.8～0.9 kPa。

对比试验表明在180～300 MW负荷区段,修后A空预器一次风热风温度提高21～18.9℃,二次风热风温度提高 13～19.1℃,烟温降提高7.4～3.4℃;一次风温升提高16～17.3℃,二次风温升提高21～28℃;一次风侧阻力降低0.4～0.1 kPa,二次风侧阻力降低0.1～0.3 kPa,烟气侧阻力降低0～0.38 kPa。修后B空预器一次风热风温度提高35～28.5℃,二次风热风温度提高22～25.9℃,烟温降提高29.1～21.7℃;一次风温升提高39～39℃,二次风温升提高30～35℃;一次风侧阻力降低0.3～0 kPa,二次风侧阻力降低0～0.3 kPa,烟气侧阻力降低0.05～0.28 kPa。

A、B空预器性能参数经过检修后效果得到明显提高。

3.3 负荷特性试验

检修前锅炉负荷在283.8～220.4 MW负荷范围内,主汽流量918.8～677.8 t/h,燃煤量172.5～132.1 t/h,总风量863.3～673.6 t/h,一次风量275.9～190.9 t/h,一次风率33.18%～28.34%,一次风平均速度33.18～24.58 m/s,出口过剩空气系数1.09～1.21,一、二次汽温汽压满足汽机要求,飞灰含碳量2.19%～1.73%,炉渣含碳量5.08%～3.27%,锅炉热效率为93.06%～92.93%。修正后的锅炉热效率为 92.15%～91.94%,修正后的排烟温度为139.48～124.91℃,A侧空预器的漏风率为5.42%～10.94%,B侧空预器的漏风率为3.86%～4.92%。

检修后锅炉负荷在300～180 MW负荷范围内,主汽流量937～545 t/h,燃煤量170.8～97 t/h,总风量1 049.7～686 t/h,一次风量283.9～216.8 t/h,一次风率 26.94%～31.60%,一次风平均速度28.29～25.81 m/s,出口过剩空气系数 1.18～1.32,一、二次汽温汽压满足汽机要求,飞灰含碳量1.75%～1.10%,炉渣含碳量2.46%～4%,锅炉热效率为93.11%～93.64%。修正后的锅炉热效率为92.5%～93.04%,排烟温度为136.03～117.44℃,A侧空预器的漏风率为5.45%～8.84%,B侧空预器的漏风率为5.36%～7.69%。

检修前后试验表明:经过检修后锅炉总风量明显得到提高,使机组的最大出力由283.8 MW提高到300 MW,飞灰含碳量由2.19%～1.73%降低到1.75%～1.10%,炉渣含碳量由7.39%～3.27%降低到4%～2.46%,修正后的排烟温度由139.48～124.91℃降低到136.03～117.44℃,锅炉热效率由93.06%～92.93%提高到93.11%～93.64%,修正后的锅炉热效率由92.15%～91.94%提高到92.5%～93.05%。

将锅炉计算由试验 (实际燃烧)煤质换算到接近设计煤质时,修前锅炉热效率由93.06%～92.93%上升到93.61%～93.97%,修前修正后的锅炉热效率由92.15%～91.94%上升到93.58%～93.93%。修后锅炉热效率由93.11%～93.64%上升到93.89%～94.23%,修后修正后的锅炉热效率由92.50%～93.04%上升到93.94%～94.29%。

4 结论

在300～180 MW负荷范围内,A空预器一次风热风温度提高21～18.9℃,二次风热风温度提高13～19.1℃,烟温降提高7.4～3.4℃;一次风温升提高16～17.3℃,二次风温升提高 21～28℃;一次风侧阻力降低0.4～0.1 kPa,二次风侧阻力降低0.1～0.3 kPa,烟气侧阻力降低0～0.38 kPa;在300～180 MW负荷范围内,B空预器一次风热风温度提高35～28.5℃;二次风热风温度提高22～25.9℃,烟温降提高 29.1～21.7℃;一次风温升提高39～39℃,二次风温升提高30～35℃;一次风侧阻力降低0.3～0 kPa;二次风侧阻力降低0～0.3 kPa,烟气侧阻力降低。A、B空预器性能参数经过检修后效果得到明显提高。

锅炉总风量明显得到提高,使机组的最大出力由283.8 MW提高到300 MW,飞灰含碳量由2.19%～1.73%降低到1.75%～1.10%,炉渣含碳量由7.39%～3.27%降低到4%～2.46%,修正后的排烟温度由139.48～124.91℃降低到136.03～117.44℃,锅炉热效率由 93.06%～92.93%提高到93.11%～93.64%,修正后的锅炉热效率由92.15%～91.94%提高到92.5%～93.05%。锅炉热效率计算由试验 (实际燃烧)煤质换算到接近设计煤质时,锅炉的热效率可以达到设计值。