1000MW燃煤机组锅炉燃烧优化精准调整技术研究

华电莱州发电有限公司 张建立 曹子飞

华电莱州发电有限公司2号1000MW 机组为东方锅炉股份有限公司生产的DG3000/26.15-II 1型高效超超临界参数变压直流锅炉，采用单炉膛、一次中间再热、平衡通风、运转层以上露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构P 型锅炉。设计煤种为活鸡兔矿、补连塔煤矿煤，校核煤种为神府和晋北混煤。制粉系统采用冷一次风正压直吹式，配有6台中速辊式ZGM133G 型磨煤机。锅炉设有两台50%容量的动叶可调轴流式一次风机，提供一次冷、热输送煤粉，采用两台动叶可调引风机和两台动叶可调送风机。为配套该机组某智能燃烧系统，为该系统提供真实的、可靠的锅炉优化参数样本，开展锅炉燃烧优化精准调整试验研究。

1 试验内容及测试方法

1.1 试验内容

制粉系统热态试验是在具有代表性的磨上进行分离器转速特性、磨出力特性、风量特性、加载力特性和最大、最小处理试验，根据代表磨的全特性结果对其他磨进行校核；锅炉燃烧调整试验是在电厂习惯运行工况基础上进行送风量调整、一次风量调整、燃尽风调整、二次风配风调整等试验，已提高锅炉运行的安全性及经济性。

1.2 制粉系统试验

煤粉取样：采用多点等速煤粉取样装置，通过磨煤机出口每根粉管上安装的取样点，调节抽气负压以获得具有代表性的煤粉样品，并进行筛分获得煤粉细度（R200、R90和R75）；煤粉均匀性指数（n）：反应煤粉颗粒度组成的指标，其值越大说明煤粉颗粒组成越均匀，越有利于煤粉颗粒在炉内燃烧，其可按照下式计算：。

粉管风量：用经过标定的靠背管测量各粉管的风粉混合物动压Phdi，可得到各粉管内风粉混合物的流速，按下式计算：，式中ρ 为气流密度、kg/m3，khdi为冷态标定的该粉管靠背管系数；磨煤机功率：试验中采用下式来估算磨煤机功率，仅用于工况间的相对比较。，式中P为磨煤机功率、kW，k 为磨煤机电机功率因数、由磨煤机电机铭牌查取，U 为磨煤机电机电压、6kV，I 为磨煤机电流、A。其他参数如磨煤机进、出口温度、热风门开度、冷风门开度等直接由DCS 获得。

1.3 燃烧系统试验

烟气成分测试：在空预器出、入口的左、右两侧烟道上采用网格法分别抽取烟气样品，经过烟气前处理箱进行除水、除灰处理，随后进入烟气分析仪中分析O2和NOx 浓度；原煤取样：在给煤机上方落煤管上对原煤进行取样并对其进行煤质分析，主要包括工业分析、元素分析和发热量分析；灰渣取样：采用飞灰取样装置采集飞灰样品，在干渣机排放口处接取大渣样品，采集的飞灰和大渣样品进行可燃物含量分析；锅炉热效率：锅炉热效率计算按照国家标准《电站锅炉性能试验规程》（GB 10184-2015）规定的反平衡法。

2 试验结果

2.1 制粉系统试验结果

分离器转速特性试验结果：分离器转速特性试验在某台磨上进行，磨煤机出力为60t/h，表盘风量为120t/h，分离器转速分别调整至65r/min、55r/min 和45r/min，在这3个工况下，分离器转速（r/min）分别为63.6/55.0/44.6、煤粉细度R90（%）分别为12.16/15.96/25.68、磨煤机出入口差压（kPa）分别为3.65/3.22/2.61、磨煤机单耗（kW·h/t）分别为10.47/9.94/8.98。由此可知，磨煤机出力在60t/h 左右时，分离器转速在55r/min，煤粉细度在设计煤粉细度R90=18%左右。

加载力特性试验结果：加载力特性试验在某台磨上进行，磨煤机出力为70t/h，表盘风量为130t/h，分离器转速为56r/min，加载力分别调整至11.4MPa、10.8MPa 和9.9MPa。在这3个工况下，加载力（MPa）分别为11.39/10.83/9.87、煤粉细度R90（%）分别为18.04/18.08/21.52、磨煤机出入口差压（kPa）分别为3.09/3.50/3.37、磨煤机单耗（kW·h/t）分别为8.84/8.32/8.57。由此可知，磨煤机出力为70t/h 时，加载力为10.8MPa 左右较合适，降低加载力会造成煤粉细度变粗，增加加载力会造成磨煤单耗上升。

风量特性试验结果：风量特性试验在某台磨上进行，磨煤机出力为70t/h，分离器转速为56r/min，表盘风量分别调整至130t/h、136t/h 和140t/h。在这3个工况下，表盘风量（t/h）分别为130.2/136.5/140.2、煤粉细度R90（%）分别为18.08/20.72/24.56、磨煤机出入口差压（kPa）分别为3.50/3.66/3.74、磨煤机单耗（kW·h/t）分别为8.32/8.22/8.19。由此可知，风量增大时煤粉细度变粗、磨煤单耗下降，磨煤机出入口差压上升。

磨煤机出力特性试验结果：磨煤机出力特性试验在某台磨上进行，磨煤机出力分别为60t/h、70t/h 和75t/h，对应分离器转速分别为55r/min、56r/min 和58r/min，表盘风量分别为102t/h、130t/h 和137t/h，加载力分别为8.2MPa、10.8MPa 和11.5MPa。在这3个工况下，给煤量（t/h）分别为60.1/70.5/75.48、煤粉细度R90（%）分别为15.96/18.08/17.12、磨煤机出入口差压（kPa）分别为3.22/3.50/3.55、磨煤机单耗（kW·h/t）分别为9.94/8.32/8.28。

磨煤机最大出力、最小出力试验结果：磨煤机最大出力试验在某台磨上进行，不断增加磨煤机出力至85.4t/h，对应分离器转速为60.4r/min，磨煤机热风门全开为100%，冷风门全关为0%，虽然磨煤机表盘风量下降至115.2t/h 但并未持续下降，磨煤机出入口差压也维持在3.59kPa 没有持续上升，但此时磨煤机出口温度却已降至67.7℃。说明磨煤机最大出力受干燥出力限制为85.4t/h。锅炉正常运行时，磨煤机不会在最小出力下运行，仅在启停炉时投运或停运磨煤机时会在最小出力下运行且运行时间较短，因此最小出力是调取历史数据进行分析得出的。磨煤机最小出力试验在2A 磨上进行，启炉时2A 磨煤机出力为29.7t/h，对应表盘风量为137.4t/h，分离器转速为68.1r/min，加载力为0.8MPa。

2.2 燃烧调整试验结果

氧量调整试验结果：送入锅炉空气量的多少主要影响锅炉燃烧的经济性、蒸汽温度和NOx 排放量。空气量过多、剩余氧量过大会增加排烟热损失和NOx 排放量，过小又会增加未完全燃烧热损失。因此送入炉内的空气量有合理的范围，当炉内空气量在合理范围内时，锅炉燃烧经济性和环保性均较好。100%BRL 时氧量调整试验结果显示，空预器入口氧量从2.1%提高到2.7%时锅炉排烟热损失从4.81%增至4.97%，固体不完全燃烧热损失从0.39%降至0.30%，锅炉热效率从94.52%降至94.44%，脱硝入口NOx 生成量从260.3mg/Nm3增至283.6mg/Nm3。

燃尽风风量调整试验结果：100%BRL 时，维持空预器入口氧量不变，改变燃尽风风门开度，调整燃尽风风量大小，燃尽风风门开度分别在55%、45%和35%时进行，试验结果显示，燃尽风风门开度从55%降至45%时排烟热损失从4.81%降至4.78%，固体不完全燃烧热损失从0.39%升为0.49%，锅炉热效率从94.52%降至94.42%，NOx 生成量从260.3mg/Nm3升至293.0mg/Nm3。燃尽风风门开度从45%降至35%时，排烟热损失从4.78%升至4.90%，固体不完全燃烧热损失从0.49%降为0.30%，锅炉热效率从94.42%升至94.49%，NOx 生成量从293.0mg/Nm3升至 309.4mg/Nm3。

一次风量调整试验结果：100%BRL 时，维持空预器入口氧量等参数不变，改变磨煤机一次风风量，调整一次风压，一次风压分别在8.3kPa、8.6kPa和9.0kPa 下进行，其中一次风压为8.3kPa 时磨煤机风量约为风煤比试验对应一次风量，试验结果显示，一次风压从9.0kPa 降至8.6kPa 时，排烟热损失从4.91%升至5.02%，固体不完全燃烧热损失从0.28%升为0.32%，锅炉热效率从94.53%降至94.37%，NOx 生成量从313.8mg/Nm3降至299.2mg/Nm3。一次风压从8.6kPa 降至8.3kPa 时，排烟热损失从5.02%降至4.77%，固体不完全燃烧热损失从0.32%降至0.26%，锅炉热效率从94.37%升至94.69%，NOx 生成量从299.2mg/Nm3降至281.3mg/Nm3。由此，100%BRL 时综合锅炉经济性和环保指标磨煤机一次风量按风煤比曲线运行较好。

二次风量调整试验结果：75%BRL 时进行二次风量调整试验，试验中不投运燃烧器不调整。结果显示二次风量调整对燃烧影响较小，锅炉热效率和NOx 排放量变化不大。

3 结论

制粉系统试验结论：磨煤机出力在60t/h 左右时，分离器转速在55r/min，煤粉细度在设计煤粉细度R90=18%左右；磨煤机出力为70t/h 时，加载力为10.8MPa 左右较合适，降低加载力会造成煤粉细度变粗，增加加载力会造成磨煤单耗上升；风量增大时，煤粉细度变粗、磨煤单耗下降，磨煤机出入口差压上升；受干燥出力限制的磨煤机最大出力为85.4t/h。锅炉正常运行时磨煤机不会在最小出力下运行，仅在启停炉时投运或停运磨煤机时会在最小出力下运行，且运行时间较短。磨煤机最小出力为29.7t/h，对应表盘风量为137.4t/h，分离器转速为68.1r/min，加载力为0.8MPa。

燃烧调整试验结论：100%BRL 时，空预器入口氧量从2.1%提高到2.7%时锅炉排烟热损失增加，固体不完全燃烧热损失降低，锅炉热效率降低，脱硝入口NOx 生成量增加；燃尽风风门开度从55%降至45%时排烟热损失降低，固体不完全燃烧热损失增加，锅炉热效率降低，NOx 生成量增加。燃尽风风门开度进一步从45%降至35%时排烟热损失增加，固体不完全燃烧热损失降低，锅炉热效率增加，NOx 生成量进一步增加；由一次风量调整试验结果可知，综合锅炉经济性和环保指标，磨煤机一次风量按风煤比曲线运行较好；75%RBL 时二次风量调整对燃烧影响较小，锅炉热效率和NOx 排放量变化不大。