300MW空冷机组锅炉运行优化调整试验

吐尔斯别克·比肯

摘要：以300MW空冷机组锅炉为例，从煤粉细度、含氧量两个方面开展燃烧优化调整试验。试验结果表明：若将煤粉细度R90由10%降至8%，则校正效率与锅炉热效率分别增加0.1%、0.55%;在含氧量不断增加的情况下，机械不完全燃烧的损失呈现出降低趋势，但是排烟损失呈现出逐渐增加的趋势。经过校正的锅炉运行环保、安全、经济。

关键词：300MW空冷机组锅炉;煤粉细度;氧量;优化调整试验

随着社会的发展，人们对节能、环保越来越重视，电厂迫切需要降低污染物排放、提高锅炉燃烧技术与效率。在未来的20到30年里煤炭发电仍将占发电总量的60%以上。随着电力体制改革的不断进行，煤炭等能源价格的不断上涨，发电企业面临的市场竞争越来越激烈[1]。在保证机组安全、安全、环保运行的前提，需要进一步挖掘锅炉潜在的节能技术，降低发电投入成本以及管理成本，重点研究如何提高锅炉效率的问题[2]。

某电厂#4锅炉燃烧发电时使用的煤炭与设计时要求在种类上有一定的偏差，主要体现为锅炉运行时排烟温度较高、飞灰中含有较碳量高。煤质的偏差造成运行的经济效果差、运行效率较低。为了提高锅炉运行效率、为调整类似锅炉运行条件提供相应参考数据，本文以该电厂#4锅炉为试验对象，开展了运行优化调整试验。

1.设备情况

该电厂#4锅炉采用的是Babcock & Wilcox公司北京分公司设计制造的固态排渣煤粉性锅炉：通风平衡、半露天、自然循环、单鼓单炉、中间再热、布置呈现出II型;设置4台钢球磨机，对中储式热风送粉系统进行进料，在锅炉前后壁面进行燃烧;锅炉前、后壁配置3层共24个旋涡燃烧器，每个旋流燃烧器的中心是一个主要一次风喷口，由该处向外分别是内二次风喷口和外二次风喷口;每两层燃烧器之间设置两个三次风喷口，前后墙面一共设置了8个三次风口;在尾部竖井下方安装了两个容克式三室旋转空气预热器;锅炉的配备设施包含了2台一次风机、2台轴流引风机和2台轴流送风机。（不通顺，术语有误）

2、试验内容和方法

本次调整试验结合GB/T 10184-1988《电站锅炉性能试验规程》，利用反平衡方式对不同煤粉细度与氧量下锅炉的效率进行计算。不同锅炉的调整因素也不同，然而大量锅炉优化调整试验的结果显示锅炉运行的氧气含量与煤粉细度是影响各类锅炉运行经济效果的2个最重要的因素[3，4]。针对煤粉细度与氧气含量的测试内容及方法如下。

2.1锅炉煤粉细度优化调整试验内容

在调整制粉系统前，需要确保制粉系统的运行处于常规情况下。将常规输出视为最佳出力，采集粉煤样品，对粉煤灰细度进行相应的测量，同时进行锅炉热效率试验。在确保无烟煤、贫煤比例不变的情况下，调整粗粉分离器挡板。对调整煤粉细度前后的粉煤灰可燃物的含量、粉化系统的功耗率、锅炉热效率进行比较分析。

2.2变二次风门开度试验

贫煤：无烟煤=3：7，在各层燃烧器二次门开度不同的情况下开展锅炉热效率试验，工况一：上中下层二次风门开度分别为100%、80%、60%;工况二：上中下层二次风门开度分别为60%、80%、100%;工况三：上中下层二次风门开度均为100%。

2.3变氧量试验

根据可调二次风门开度试验的结果，调整了最佳的二次风门开口试验选择3种不同的烟气含氧量进行比较：氧量表平均含氧量为2.8%、3.3%、3.7%。在含氧量试验中，主要的空气压力、各层的二次空气阻尼器、各层磨粉机的转速、煤粉机的组合方式和燃烧室组合方式等参数都保持不变。

3、试验结果与分析

在确保单位荷载、其他操作参数基本不变的情况下，通过改变风机叶片开合度对总风量进行调整，在此基础上对炉膛出口过量空气系数进行调整。反映在表盘上，是空气预热器入口的烟气含氧量的变化。此外，锅炉运行过程中的氧气含量会在很大程度上影响辅助电力消耗，所以考虑运行时的氧气含量对锅炉鼓风机功耗、引風机功率消耗和锅炉效率的影响，在电负荷300MW找到最佳的锅炉运行氧气含量。

3.1煤粉细度的调整

在锅炉处于全负荷运行的情况下，保持其他相关参数不变，将煤粉细度R90从10%降低到8%，对锅炉效率的影响见表1。

对煤粉细度进行调整之后，修正后锅炉热效率、锅炉热效率分别增加了0.1%、0.55%。在进行锅炉效率测试的过程中，R90取值为8%时，炉膛出口A 侧表盘的氧量是3.41%，平均氧量是3.42%;R90取值为10%时，炉膛出口A 侧表盘氧量、平均氧量分别为3.88%、3.7%。由此可见，在调整煤粉细度之后，该处氧量、平均氧量的降低值分别是0.47%、0.28%。结合变氧量工况燃烧调整试验得到的结果，可以计算出飞灰可燃物含量降低了0.8%左右，所以，在保持含氧量相同的条件下，对煤粉细度进行调整，飞灰可燃物含量大约下降了1%，调整之后的锅炉热效率提高值为0.37%。

3.2氧气含量变化对锅炉经济性产生的影响

和电厂中负责人达成一致后，当无烟煤、精煤比例是6：4的情况下，燃烧器各层上的二次减振器挡板保持打开，锅炉热效率试验在不同的氧气水平下进行。表2显示了氧气变化对锅炉运行效率的影响。

氧含量变化指的是过量空气系数对锅炉运行经济效果的影响有消极、积极两个方面。积极的影响是氧气含量增加会使得煤粉的燃烧更加完全，可以减小粉煤灰中可燃物的含量;然而，消极的影响是提高氧气含量会造成烟气量提高，增加烟道气的热量损失与风扇的功耗。

4.结语

本次试验结果显示，炉膛出口A 侧、B侧的实际氧量为3.7%、3.5%，表盘氧量分别为3.45%、3.4%的条件下，锅炉热效率比较高，所以在电负荷300 MW的情况下运行过程中，可将实际的平均氧量维持在3.6%～3.8%范围内，表盘氧量控制在3.45%～3.65%范围内。通过锅炉运行氧量、煤粉细度优化调整试验，确定最佳的运行氧量、煤粉细度，从而起到节能的效果。

参考文献

[1]杨新荣.锅炉运行的优化调整[J].电力设备，2007，8（04）：73-76.

[2]王建勋，张竞飞，裴杰，徐则林，张艳辉，靳建魁.300MW空冷机组锅炉运行优化调整试验研究[J].电站系统工程，2017，33（01）：37-40.

[3]张楠.锅炉运行中防止结焦的优化调整措施探讨[J].企业技术开发，2016，35（05）：171-172.

[4]李伟.试分析锅炉运行中优化调整降低煤耗[J].商，2015，28（07）：291-291.