对冲炉全烧神混2煤燃烧优化研究

文_石才由 国华柳州电厂

1 优化试验的主要内容

1.1 神混煤掺烧优化试验

通过逐步增加神混煤比例，观察炉内结焦情况，监测炉温变化和过热器、再热器减温水变化情况，在确保锅炉安全运行的前提下使神混煤达到最高的掺烧比例。

1.2 制粉系统优化试验

通过进行一次风速调平、一次风量标定，进行煤粉细度测量和调整，使制粉系统参数更加符合燃烧要求。

1.3 燃烧调整优化试验

通过调整锅炉运行氧量、一次风压和燃烧器二次风旋流强度、燃尽风门开度、磨运行方式等主要锅炉运行参数，考察锅炉运行状况并加以优化，兼顾锅炉汽水参数、经济性、NOx、结焦和高温腐蚀防治等因素的基础上，确定锅炉最佳运行参数，提高机组运行的安全性、经济性以及环保性。

2 优化试验调整过程

2.1 神混煤掺烧优化试验

试验期间，1号机组白天负荷为350MW、夜间负荷为200MW，机组平均负荷率约为86%，神混煤掺烧比例分别为25%、50%、75%和100%。

拟掺烧的神混2煤热值和挥发分较高、灰分较低，燃烧特性优良。但与准2煤相比，神混2煤灰熔点低，结渣特性严重。测量不同掺烧比例下的炉膛温度，掺烧或全烧神混2煤时的炉膛温度要低于全烧准2煤。

2.2 制粉系统测试和调整优化试验

2.2.1 一次风速调平优化

磨煤机四根粉管一次风速偏差对炉内燃烧有重要影响，尤其是对结渣影响显著，为有助于燃用易结渣神混煤，首先进行了各磨煤机一次风速调平试验，通过调整一次风管上的可调缩孔，

2.2.2 一次风量标定优化

一次风量显示的准确性关系到风煤比的控制，即一次风速的合理控制，对煤粉细度、炉内燃烧有重要影响，对5台磨煤机的一次风量进行了标定。总体上来说表盘风量显示准确，变风量时线性较好，最大偏差未超过4%。

2.2.3 煤粉细度优化调整

以燃用神混2煤的A磨煤机、燃用准2煤的B磨煤机为对象，进行了35t/h、27t/h、20t/h三个出力下的变分离器挡板开度、变风煤比、变加载力试验。

2.2.4 加载力、一次风量优化

A磨试验煤种为神混煤，B磨试验煤种为准格尔煤，分别在20t/h、27t/h、35t/h三个出力进行变一次风量和加载力试验，推荐关系曲线。

2.3 燃烧调整优化试验

试验重点对锅炉燃烧器外二次风旋流强度、运行氧量、燃尽风门开度和一次风压、磨运行方式等进行调整，并在此基础上进行锅炉中低负荷氧量和一次风压调整试验。

2.3.1 变氧量优化试验

氧量调整在350MW、275MW、175MW三个负荷下进行，每个负荷3个工况，同时检测了350MW负荷下贴壁H2S含量，H2S测点位置分布为左墙（炉后）左1、左2、左3、左4、左5（炉前），右墙（炉后）右1、右2、右3、右4、右5（炉前）。

350MW负荷下，锅炉效率均能达到设计值（设计值94.20%），当运行氧量由3.2%降低至2.4%时，送风机功率、引风机功率、一次风机功率均有所降低，污染物NOx排放维持在较低水平，整体汽水参数、炉膛结焦情况基本不变。运行O2=2.4%，由于主燃烧器区域缺风，导致水冷壁区域存在较强的腐蚀气氛；当氧量由2.4%提高到2.8%，水冷壁高温腐蚀有所改善；继续提高氧量至3.2%时，风箱压力增大不得不将C层二次风门开大，进风刚性差未能起到补充贴壁氧量的作用，不能有效缓解水冷壁高温腐蚀。NOx受氧量变化的影响较小。因此推荐运行氧量2.8%，有利于缓解燃烧器区域腐蚀情况。

275MW负荷下，氧量逐渐降低时，锅炉效率无明显变化且均能达到设计值。风机电耗明显降低，NOx排放浓度降低，推荐运行氧量3.2%。175MW负荷下，氧量逐渐降低时，锅炉效率无明显变化。风机电耗降低，NOx排放浓度降低，推荐运行氧量4.5%。

2.3.2 变一次风压优化试验

维持2.3.1中各负荷推荐氧量的工况下，在350MW、275MW、175MW三个负荷下调整一次风压每个负荷3个工况。

350MW负荷，一次风压由11.0kPa降至10.0kPa，锅炉效率略有升高，主要由于一次风压降低，一次风刚性减弱、着火提前，同时制粉系统掺入的冷风量减少、排烟温度下降。在保证磨煤机安全运行前提下，降低一次风压，一次风机功率降低192kWh，制粉电耗降低1.34kWh/t。因此，推荐一次风压为10.0kPa。

275MW负荷，一次风压由10.0kPa降至9.0kPa，锅炉效率略有提高。一次风机功率降低131kWh，制粉电耗降低1.02kWh/t。因此，推荐一次风压为9.0kPa；

175MW负荷，一次风压由 9.0kPa降至8.0kPa，锅炉效率基本不变；一次风机功率降低62kWh，同时制粉电耗降低0.76kWh/t。因此，推荐一次风压为8.0kPa。

2.3.3 燃烧器调整优化试验

在350MW负荷工况下对旋流燃烧器外二次风旋流强度和内、外二次风比例进行了调整试验，运行氧量2.8%。

在350MW负荷下，将各层燃烧器外二次风旋流强度由30/30/30/30°调整至0/30/30/0°，锅炉效率由94.02%上升94.10%，主蒸汽温度、压力，再热蒸汽温度压力基本无变化，NOx排放浓度维持在较低水平，水冷壁贴壁气氛H2S浓度由382ppm降至344ppm，有利于缓解水冷壁高温腐蚀。靠侧墙燃烧器外二次风旋流强度较小，外二次风旋转动量降低，有利于减轻水冷壁结渣。在维持燃烧器外二次风旋流强度0/30/30/0°基础上，对内外二风比例拉杆进行调整，发现内外二次风比例拉杆调整对缓解水冷壁高温腐蚀无明显效果。

2.3.4 燃尽风调整优化试验

试验通过表盘风门开度调节燃尽风量，在350MW，2.8%O2工况下燃尽风门开度分别为100%、50%、30%。

在维持主蒸汽温度、压力，再热蒸汽温度、压力达到设计值的前提下，燃尽风门开度逐渐变小时，锅炉效率略有升高。NOx排放浓度随着燃尽风门关小而由175mg/m3增加到208mg/m3。

燃尽风门开度由100%变化30%过程中， H2S平均浓度由382ppm降到221ppm，对缓解水冷壁区域高温腐蚀效果明显，同时分布呈现左、右墙中间位置H2S浓度明显高于两侧，这主要是中间区域流动死滞区的还原气氛强，也是出现水冷壁高温腐蚀的严重区域。

2.3.5 磨煤机运行方式优化试验

在350MW、2.8%O2工况下，以维持主蒸汽温度、压力，再热蒸汽温度、压力达到设计值为前提，分别改变磨煤机运行方式为ABDE、ABCDE、ABCD。

启动C磨煤机后，排烟温度升高引起干烟气热损失增加，锅炉效率略有降低，同时因为火焰中心提高，NOx生成浓度增加了52mg/m3。

3 结论与建议

3.1 主要运行控制参数推荐

根据各项试验结果，综合考虑锅炉燃烧的经济性，NOx排放量，汽水参数和辅机电耗等多方面因素。

3.2 结论

(1)神混2燃烧特性优良，虽然灰熔点较低，但是全烧神混2煤时，锅炉结渣较轻，汽水参数正常，全负荷段锅炉效率提高约1%，NOx、SO2、粉尘的生成浓度均出现一定幅度下降。

(2)通过制粉系统调整优化试验，将一次风速偏差调整至规程允许范围内，各掺烧煤种的细度R90值基本调整至合理范围内，能够满足燃烧要求。

(3)通过全烧神混2煤时的燃烧优化调整试验，确定了锅炉在高、中、低负荷下的最佳运行参数，提供了锅炉最佳运行方式。

(4)通过降低燃烧器外二次风旋流强度、关小SOFA层风门开度，使锅炉在各个负荷下水冷壁贴壁气氛中H2S含量处于较低水平，缓解了水冷壁高温腐蚀风险。

(5)2017年节约燃煤运费约1500万元，降本增效成果显著。