燃煤锅炉燃烧优化调整方案分析

廖明华

摘要：高效率和低污染是电力发展永恒的主题。通过调整锅炉的煤粉细度，过剩空气系数（烟气含氧量），一、二次风量，燃烧器摆角等参数，优化锅炉燃烧状况来达到提高锅炉效率，实现降低供电煤耗，减少NOX排放。

关键词：氧量；分离器转速；锅炉效率；发电煤耗

随着技术进步，目前我国的电站锅炉的发展也步入了大容量、高参数化和低排放阶段。在当前经济环境下，去产能及产业结构调整，使电力产能过剩严重，电厂竞价上网的政策实施，燃煤电厂的生存压力越来越大。在现有条件下，寻找最优的调节参数以及调节手段来降低供电煤耗，提高机组效率，减少排放，提高机组的竞争力。锅炉燃烧优化就是一种可以提高锅炉安全性、稳定性、经济性的有效方案。

1 锅炉概况

佛山恒益发电有限公司#1机组装机容量为600MW，所配锅炉为上海锅炉厂有限公司制造的SG1913/25.4型单炉膛、超临界直流燃煤锅炉。燃烧器为强化燃烧直流摆动燃烧器，四角布置，切向燃烧。燃烧系统采用中速碗式磨煤机，磨煤机配备内置式旋转动态分离器，并在A磨入配置有蒸汽加热暖风器以配合等离子点火系统。炉内采用分级供氧、切圆燃烧方式，采用24只低氮同轴（LNCFS）摆动式直流燃烧器，分6 层布置于炉膛下部四角，在炉膛中呈四角顺时针切圆方式燃烧（炉顶看）。主燃烧器上部设两层紧凑燃尽风（CCOFA），在主燃烧器上部布置有5 层可水平摆动的分离燃尽风（SOFA）喷嘴。

2 锅炉燃烧优化方案

锅炉燃烧优化系统，在主蒸汽压力、主蒸汽温度和分离器温度达到设计工况的下，通过调节SOFA风量、设置不同给煤机没量、各层燃料风门开度、磨煤机入口一次风量等参数使NOx、炉膛出口烟气温度偏差、飞灰含碳量等达到合适的值，再热蒸汽温度控制在设计值。通过试验，整定出适合机组在安全稳定运行下最经济的参数，满足节能减排需求。

在此基础上，进一步优化烟气过剩空气系数（烟气含氧氧）设定值，使风量在合理的范围，既能保证锅炉的稳定燃烧，降低烟气中NOX的含量，降低厂用电率。

3 SOFA风量控制调整优化

在不同的负荷设定不同的SOFA风量，可以有效降低烟气中的NOX，通过调整SOFA风水平摆角来肖璇，以减小炉膛出口的烟温差，减小汽温偏差。SOFA风的水平摆角通过调整试验确立并固定，在运行中通过调整SOFA风量满足工艺要求。通过动态试验，在燃烧优化系统中，适当改变四个角的SOFA风的垂直摆角，以减小炉膛出口的烟温偏差。

4 分层给煤量控制优化

锅炉炉内燃烧工况的好坏，不仅受到配风方式、燃烧器的负荷分配的影响，而且还与磨煤机投停方式，各层磨煤机出力有关。改变各层磨煤机出力，减小炉膛出口烟气温度偏差，磨煤机投运方式对锅炉安全、稳定、经济运行的影响。

在上层给煤机运行时，锅炉炉膛出口烟气温度偏差加大，严重时一侧减温水全开，另一侧减温水全关，两侧主汽温度仍相差20度以上。通过适当减少上层给煤量，增加下层给煤量，可以有效减小炉膛出口烟温偏差。

5 各燃料风门开度控制优化

燃料风是供给一次风煤粉气流以适当的空气，补充燃烧初期可能出现的氧量不足。燃料风门开度设定与各层燃料量成比关系，当各层给煤量增加时，燃料风门也相应开大，满足燃烧需求。通过试验，进一步优化燃料风与各层给煤量之间的函数关系，使燃料风门开度达到比较合理的值。

6 一次风量控制优化

一次风量与煤粉着火、燃烧过程密切相关。一次风量越大，达到气粉混合物着火温度需要吸收的热量就越多，着火将会推迟。反之，一次风量过低，一次风气流的刚性较差，煤粉气流衰减较快，容易产生偏斜和掉粉，造成炉渣含碳量增加。因此，保持适当的一次风量对锅炉安全、稳定和经济地运行就极为重要。

电厂机组稳定运行时，运行磨的一次风进风量在80t/h以上，一次风量比较大，通过试验，在高负荷时，适当降低一次风量后，锅炉效率有所提高，同时可以降低供电煤耗。

7 磨煤机分离器转速控制优化

合格的煤粉细度是实现煤粉均匀分配并具有较低飞灰含碳质量浓度（6%以下）的基础。煤粉越细，着火越容易，燃烧稳定性好，飞灰含碳量下降，但会增加厂用电率，因此需寻找合适的煤粉细度，并得到磨煤机分离器转速与煤粉细度的特性曲线。

两台机组原始运行状况下，磨煤机分离器转速固定在600r/min，通过在不同符合下改变分离器转速，发现在600MW时，将分离器转速提高到700r/min时，锅炉效率有所提高，发电煤耗也有所降低，在450MW和300MW时，适当提高分离器转速到650r/min时，可以适当提高锅炉效率和降低发电煤耗。

8 燃烧器摆角控制优化

主燃烧器的上下倾角可以用来调整炉膛火焰中心高度，以方便调整再热蒸汽的温度，同时燃烧器喷嘴射流切向速度减小，会使得燃烧区域的旋流强度改变，从而对主蒸汽和再热蒸汽温度左右两侧偏差有一定影响，但是通过试验发现，在不同的配风比例、风量和负荷变动下，不同因素的影响强度会有所改变，需要在保证主再热蒸汽温度达到额定且不超温的情况下，根据不同燃烧情况找到合适的倾角，减小汽温偏差，这一种调整方式需要实时调节。

9 氧量控制优化

其他因素不变，在保证锅炉安全运行的条件下，通过调整二次风量，来改变炉膛出口过量空气系数。有文献证明，1）氧量提高，飞灰含碳量将减小；2）氧量提高，排烟温差有可能增大；3）氧量提高，排烟损失有可能也增大。考虑到摸底工况下空气过量系数较设计值偏低，即适当提高空气过量系数，测试能否降低飞灰含碳量，提高锅炉效率。

通过试验发现：在600MW时，将氧量由原来的35%提高40%时，供电煤耗由31673克标煤/度降至31414克标煤/度，降低了259克标煤/度；在450MW时，将氧量由原来的40%上调或下调，都会是供电煤耗升高，所以，在450MW时氧量保持在40%不变；在300MW时，将氧量由原来的50%上调或下调，都会是供电煤耗升高，所以，在300MW时，氧量设定在50%比较合适。

10 小结

通过此次锅炉燃烧优化试验，得出了更合理的控制参数，减少了主汽温度偏差，降低了供电煤耗，同时降低NOX含量，达到了节能减排的效果。

参考资料：

[1]张红福，张曦，罗嘉.基于预测控制方法的燃烧优化研究与应用[J].自动化博览，2015，7.

作者简介：廖明華（1982），男，湖北仙桃人，研究方向：电厂热控。