次烟煤对冲燃烧锅炉对煤粉细度和运行氧量的适应性研究

谷延宏，李 冰，邱长伟

(国电康平发电有限责任公司，辽宁 康平 110507)

1 锅炉设备简介

2号600 MW发电机组锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司根据英国MITSUI BABCOCK公司新技术设计制造的一次中间再热、变压运行、带内置式循环泵启动系统、固态排渣、单炉膛平衡通风、П型布置、尾部双烟道、全钢构架悬吊结构、全封闭布置的超临界直流锅炉，型号为HG－1900/25.4－YM3，燃用铁法次烟煤。锅炉设计参数、锅炉设计煤质特性参数见表1和表2。

制粉系统为中速磨煤机正压直吹式系统，配置6台HP1063型中速磨煤机，燃用设计煤种时，BMCR工况下5台磨煤机运行，1台备用。燃烧方式为前、后墙对冲燃烧，采用30只低NOx轴向旋流燃烧器 (LNASB)，前、后墙各15只，分3层对称布置，前墙从下到上布置顺序为B、D、C，后墙与之对应的燃烧器分别是E、A、F。B和E层燃烧器采用等离子点火器，共计10台。设计煤粉细度R90为18%。

表1 锅炉主要设计参数

表2 锅炉设计煤质特性

烟气依次流经上炉膛的屏式过热器、末级过热器、水平烟道中的高温再热器，然后至尾部双烟道中分成两路，一路流经前部烟道中的立式和水平低温再热器、省煤器;另一路流经后部烟道中的水平低温过热器、省煤器，最后流经布置在下方的2台三分仓回转式空气预热器。

2 煤粉细度及运行氧量的选择

根据DL/T 831—2002《大容量煤粉燃烧锅炉炉膛选型导则》中对运行氧量和煤粉细度的推荐，600 MW容量直吹式对冲燃烧锅炉炉膛出口过剩空气系数宜选择1.2～1.3，设计炉膛出口过量空气系数为1.19，接近标准推荐值的下限。

推荐煤粉细度:

R90=K+0.5*n*Vdaf

式中 Vdaf——煤质干燥无灰基挥发分，%;

K——常数，当 Vdaf＜15%，K=0;当 Vdaf在 15%～25%，K=2，当 Vdaf＞25%，K=4;

n——煤粉均匀性指数，由分离器型式决定，离心式分离器取1.1。

由上式计算得出，推荐R90为28%，设计R90为18%，设计值明显低于标准推荐值。

根据上面的分析，过剩空气系数基本符合标准，而煤粉细度R90的取值偏小。下面通过试验对比的方法观测锅炉对过剩空气系数和煤粉细度R90的适应性。

3 机组对过剩空气系数的适应程度

炉膛出口过剩空气系数通过运行氧量来换算，过量空气系数1.19对应的运行氧量为3.35%。通过改变运行氧量，测量锅炉在不同氧量下运行时锅炉效率的高低，来确定目前锅炉运行的最适合氧量。

负荷为500 MW，T－1、T－2、T－3和T－4分别为最佳氧量的4种工况，对应的运行氧量分别控制在2.0% ～2.5%、2.5% ～3.0%、3.0% ～3.5%和3.5%～4.0%。

运行氧量的变化主要影响锅炉热效率η中的排烟热损失q2、气体未完全燃烧热损失q3和固体未完全燃烧热损失q4，而各工况中测得排烟中CO含量几乎为零，即q3=0，所以在此处忽略该项热损失的影响。

从表3所列各工况结果对比可以看出，锅炉运行的最佳氧量为2.0%～2.5%。根据计算结果绘制曲线如图1所示，从图1及表3可以看出，随运行氧量升高，q4呈下降趋势，运行氧量由2.5%～3.0%增至3.0%～3.5%时，q4下降比较明显，下降幅度为0.1个百分点;q2呈升高趋势，运行氧量由2.0% ～2.5%增至3.5% ～4.0%时，q2升高约0.54个百分点。

表3 运行氧量变化前后各工况主要数据及锅炉效率计算结果

图1 锅炉效率及热损失与运行氧量对应曲线

随运行氧量的升高，η呈下降趋势，运行氧量由2.0% ～2.5%增至3.5% ～4.0%使η下降约0.47个百分点。运行氧量在2.0%～2.5%区间运行时锅炉效率最高，修正前为93.51%，修正后达到93.86%。

由于运行氧量低于设计值，说明送风量低于设计值，随运行氧量下降，厂用电率也呈下降趋势，机组供电煤耗呈下降趋势。

通过上述结果可以看出，机组经济性最佳工况为T－1，运行氧量2.0% ～2.5%为500 MW负荷最佳运行氧量。该锅炉在燃用设计煤种时过剩空气系数从1.24降至1.10对燃烧效率的影响并不明显，说明在锅炉不发生严重结焦等情况时适当降低运行氧量可提高锅炉热效率。

4 机组对煤粉细度的适应性

煤粉较细时虽然燃烧效率较高，但是磨煤机的磨损及单耗也相对增大，增加了维护成本，并且煤粉细度过细还会造成着火点靠近燃烧器，引起喷口烧损或燃烧器区域结焦;煤粉细度偏粗又会使着火点推迟，燃尽率下降，因此实际中应该采用相对合适的煤粉细度。

分离器挡板不同开度下对应的煤粉细度测量结果见表4。HP磨煤机的分离器全开指示为0，关至最小指示为10。

表4 不同分离器挡板开度下各磨煤机煤粉细度R90值 %

负荷为500 MW，T－5、T－1和T－6分别代表分离器开度为3、4和5时的各工况。从表5可以看出，随分离器开度增大，锅炉效率呈下降趋势，分离器开度从5开至3，锅炉效率下降0.1个百分点，使供电煤耗上升约0.3 g/kWh。说明煤粉细度在这一范围内变化对锅炉效率的影响很小。

分离器挡板开大有利于减少磨煤机内循环量、制粉系统阻力，这些影响会使磨煤机及一次风机的电耗下降，有利于提高机组运行经济性。

从表6所列磨煤机及一次风机运行参数可以看出，随分离器挡板开大，磨煤机和一次风机运行电流均有一定幅度的下降。分离器挡板开度从5开至3后，总电耗下降约134.1 kW，相当于厂用电率下降约0.027个百分点，使供电煤耗下降约0.08 g/kWh。

表5 煤粉细度变化前后各工况主要数据及锅炉效率计算结果

表6 各工况磨煤机和和一次风机运行参数

综合锅炉热效率和厂用电率两方面对供电煤耗的影响，分离器挡板开度由5开至3后机组供电煤耗仅升高约0.22 g/kWh，说明分离器挡板开度对机组经济性影响较小。从计算结果来看，分离器开度为5时机组供电煤耗最低，经济性能最佳。考虑到煤粉长时间维持在较细的水平上，使磨煤机内循环量大、内部损量增加、检修周期缩短、维护成本增加，所以煤粉细度R90提高后经济性并不一定会降低。

5 结束语

该锅炉在燃用设计煤种时煤粉细度和运行氧量对锅炉热效率的影响均不明显，运行中可以通过适当降低运行氧量和提高煤粉细度来提高机组经济性能。

［1］ 何佩鏊，赵仲琥，秦裕琨．煤粉燃烧器设计及运行 ［M］．北京:机械工业出版社，1987．

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