中储式煤粉锅炉燃烧优化调整试验研究

段彦明,郑立国,魏刚,刘斌杰

(1.国电鞍山热电有限公司,辽宁鞍山 114011;2.河北省电力研究院,河北石家庄 050021)

中储式煤粉锅炉燃烧优化调整试验研究

An experimental study on combustion optimal adjustment of pulverized boiler with intermediate storage bonker

段彦明1,郑立国2,魏刚2,刘斌杰2

(1.国电鞍山热电有限公司,辽宁鞍山 114011;2.河北省电力研究院,河北石家庄 050021)

为提高电厂锅炉燃煤煤质变差后锅炉运行的经济性,进行了燃烧优化调整试验,通过比较飞灰可燃物含量、锅炉热效率、排烟温度、制粉系统耗电率重新确定了制粉系统最佳出力下的经济煤粉细度,分析了制粉系统运行方式、二次风配风方式、过量空气系数、燃煤配比对锅炉运行经济性的影响,提出了锅炉更经济的运行工况。

煤粉炉;燃烧;优化调整;中储式

鞍山电厂4号炉是B&WB-1025/18.3-M型亚临界参数、一次中间再热、单汽包、自然循环、半露天、单炉膛、型布置、平衡通风、固态排渣煤粉锅炉。锅炉采用钢球磨中间储仓式热风送粉系统,前、后墙对冲燃烧方式,前后墙各3层共24个旋流燃烧器,每两层燃烧器之间布置2个三次风喷口,前后墙共8个三次风口。配置有4台MTZ3570钢球磨煤机,4台排粉风机,2台轴流式引风机,2台轴流式送风机, 2台离心式一次风机。

近几年,由于燃煤紧张,入炉煤质变差。为了控制燃料成本,实行劣质无烟煤和贫煤掺烧,并且无烟煤掺烧力度不断加大,目前无烟煤掺烧比例已达到70%。煤质变差后,沿用原有设计的技术参数指导锅炉运行不再合适,机组运行的经济性和安全性变差,飞灰可燃物、排烟温度偏高,锅炉热效率低。为了找出锅炉较好的运行状态,为运行操作提供参考和指导,特进行燃烧优化调整试验。

1 试验内容和方法

1.1 试验内容

燃烧优化调整试验主要包括以下内容:

(1)通过调节磨煤机出口粗粉分离器挡板开度调整煤粉细度,比较煤粉细度的变化对制粉系统、锅炉运行经济性的影响,确定制粉系统最佳出力下较经济的煤粉细度。

(2)考察制粉系统投运数量对机组运行经济性的影响。

(3)在机组额定负荷下进行变化二次风配风方式的锅炉热效率测试,确定最佳的二次风配风方式。

(4)在机组额定负荷下进行变化炉膛出口氧量的锅炉热效率测试,确定最佳炉膛出口氧量。

(5)考察变化无烟煤、贫煤配比对锅炉热效率的影响。

1.2 试验方法

本次燃烧优化调整试验需要进行多次锅炉热效率测试。锅炉热效率测试按照《电站锅炉性能试验规程》(GB 10184-1988)进行,采用反平衡法计算锅炉热效率,按送风机入口风温、给水温度和煤质的设计条件对排烟温度和锅炉热效率进行修正。

排烟温度用铠装K型热电偶在空气预热器出口测量;炉膛出口氧量、排烟烟气成分用德国MRU公司生产的便携式烟气分析仪分别在空气预热器进、出口测量;飞灰取样用青岛崂山电子仪器总厂有限公司生产的自动烟尘采集仪在空气预热器出口等速抽取;热效率测试前4小时在给煤机处取原煤样;大渣取样在捞渣机出口处采取;煤粉取样在磨煤机出口细粉分离器后的木屑分离器处采取。

2 试验结果分析

2.1 制粉系统运行方式对锅炉经济运行的影响

4号炉制粉系统多为2套运行,少部分时间为3套运行。3套制粉系统运行时三次风量增大,在负荷、氧量不变的情况下,冷三次风的进入相当于降低二次风温,导致燃料量、烟气量增加。另外,该炉平时以下层燃烧器为主力,位置较高的三次风加入会使火焰中心上移,导致排烟温度上升。

保持锅炉各运行参数不变,在2、3套制粉系统运行稳定时分别对其排烟温度进行测量。结果表明:锅炉其他运行参数不变,3套制粉系统运行时比2套制粉系统运行时排烟温度升高5℃。排烟温度升高5℃,将使该锅炉的热效率降低0.3%。同时3套制粉系统运行较2套制粉系统运行耗电率高。所以,对于中储式煤粉炉在能带负荷的前提下应尽量减少制粉系统的投运数量。

2.2 经济煤粉细度的确定

调整前在该锅炉4套制粉系统最佳出力下进行煤粉细度测试,结果显示:4套制粉系统煤粉细度R90都为10%,与设计值相同。现在燃烧的混煤较设计煤种挥发分低、灰分大,不易燃烧,仍用设计煤粉细度势必偏大,所以应将煤粉细度调小,然而煤粉细度又不能过小,否则由于煤质波动比较大,煤质一旦变好很容易烧损燃烧器,最终将制粉系统最佳出力下的煤粉细度R90调为8%,对煤粉细度R90为8%和10%时机组运行的经济性进行比较:

(1)飞灰可燃物含量比较。由于煤质的波动和锅炉运行工况的变化,仅考察4号炉煤粉细度调整前、后可燃物含量的变化不够准确。该电厂3号炉与4号炉同时建造,机组设备相同,运行状况相似,燃用煤质相同,日常运行负荷相近。煤粉细度调整前、后2台机组运行方式没变,每台炉等时取飞灰样3次,3号炉煤粉细度未做任何调整,可通过对比3、4号炉飞灰可燃物含量来确定4号炉飞灰可燃物含量的变化。制粉系统最佳出力下的煤粉细度R90调整到8%后,以3号炉为参照,通过计算可知,4号炉飞灰可燃物含量降低了1.532%。

(2)锅炉热效率比较。煤粉细度R90为8%和 10%时,在机组额定负荷下分别进行了锅炉热效率测试,两次热效率测试制粉系统投运情况、机组运行方式相同,经过化验的煤质特性基本相同。结果表明煤粉细度R90为8%时锅炉热效率比煤粉细度调整前增加了0.37%,排烟温度降低了1℃。

(3)3套制粉系统运行时间增加对锅炉热效率的影响。粗粉分离器挡板开度关小后,煤粉细度降低的同时制粉系统出力下降,导致3套制粉系统运行时间增加。查煤粉细度调整前后制粉系统运行时间记录并统计,3套制粉系统运行时间较煤粉细度调整以前平均增加了约3小时。结合3.1容易计算出3套制粉系统运行时间增加3小时可使锅炉热效率平均将低0.0375%。综上结果,煤粉细度R90调至8%后,4号炉锅炉热效率实际增加了0.37%-0.0375%=0.332 5%,发电煤耗降低了约1 g。

(4)制粉系统耗电率。粗粉分离器挡板开度关小后,制粉系统出力下降,系统耗电率增加。对比3、4号锅炉煤粉细度调整后制粉系统耗电率可知,与调整前比,4号炉煤粉细度调整后制粉系统耗电率增加0.131%,发电煤耗增加约0.42 g。

2.3 配风方式的影响

无烟煤和贫煤配比为6∶4时,机组额定负荷下,维持机组其它运行参数不变,在不同二次风配风方式下即调节燃烧器各层二次风门在不同开度下进行了锅炉热效率测试。变二次风配风方式试验共分3个工况进行,工况1为均匀配风,上、中、下三层二次风风门开度分别为100%、100%、100%;工况2为宝塔式配风,上、中、下三层二次风风门开度分别为60%、80%、100%;工况3为倒宝塔式配风,上、中、下三层二次风风门开度分别为100%、80%、60%。试验结果见表1。

表1 不同配风方式下锅炉热效率测试结果

二次风配风方式的的变化,会影响锅炉各层燃烧器的燃烧强度,同时影响火焰中心和煤粉燃尽程度。对于该炉,燃烧当前劣质混煤时,均匀配风和倒宝塔配风时炉内燃烧比较充分,固体未完全燃烧热损失较低,锅炉热效率较高。这两种配风方式与宝塔式配风方式相比更符合分级送风原理,有利于劣质煤的燃尽。

2.4 过量空气系数的影响

无烟煤和贫煤配比为1:1时,根据二次风配风方式试验结果采用较佳的均匀配风方式,机组额定负荷下,维持其他运行参数保持不变,通过改变送风机风量改变炉膛出口氧量,在不同氧量下进行了锅炉热效率测试。变氧量试验共分3个工况进行,工况1为A侧氧量2.38%,B侧氧量3.23%;工况2为A侧氧量3.12%,B侧氧量3.86%;工况3为A侧氧量3.69%,B侧氧量4.16%。受送风机出力限制,工况3时送风机挡板已全展开,氧量不能再增加。试验结果见表2。

表2 不同过量空气系数下锅炉热效率测试结果

锅炉燃烧过剩空气量的大小直接影响锅炉燃烧的经济性。过剩空气量偏大,可以降低固体未燃尽热损失,但会使锅炉的排烟热损失增大;过剩空气量偏小,会降低锅炉的排烟热损失,但会使锅炉的固体未燃尽热损失增大。从表2可以看出工况3时锅炉热效率较高。

2.5 燃煤配比的影响

变配风方式试验的锅炉热效率测试时无烟煤与贫煤配比为6∶4,变氧量试验的锅炉热效率测试时无烟煤与贫煤配比为1∶1,两次试验煤质特性化验结果对比见表3。

从表3中可以看出,由于煤源不同和燃煤煤质波动较大,无烟煤比例减小到1∶1时煤质特性反而更差,这也导致变氧量试验时锅炉热效率低于变配风方式试验时锅炉热效率。所以配煤比例仅是一个参考,并不能决定实际煤质的好坏,配煤时应根据实际煤质化验结果进行。

表3 不同配比下燃煤煤质分析

3 结语

(1)通过关小粗粉分离器挡板开度将煤粉细度R90由10%调整到8%后,炉内燃烧更加充分,飞灰可燃物含量降低了1.532%,排烟温度降低了1℃,锅炉热效率增加了0.37%。

(2)煤粉细度降低后,好的方面是飞灰可燃物降低,锅炉热效率增加,不利的方面是制粉系统运行时间增加,排烟温度升高,排烟热损失增加,同时制粉系统出力下降,制粉系统耗电率上升。

(3)均匀配风和倒宝塔配风时炉内燃烧较充分,锅炉热效率较高。

(4)额定负荷下炉膛出口A侧氧量为3.7%,B侧氧量为3.5%时锅炉热效率较高。所以,接近额定负荷时炉膛出口平均运行氧量控制在3.6%左右比较合适,较低负荷时运行氧量要适当增加。

(5)煤质好坏直接影响机组运行的安全性和经济性,由于煤源变化和同一煤源本身煤质也有波动,改变无烟煤、贫煤掺混比例并不能决定实际煤质情况,日常配煤时应根据煤质化验结果进行。

[1]GB 10184-88,电站锅炉性能试验规程[S].

TK227

B

1674-8069(2010)03-046-03

2010-02-20;

2010-05-11

段彦明(1963-),男,山西省平顺县人,研究生,工程师,从事热电厂项目前期工作、热电厂项目建设、企业和居民供热管理等工作。E-mail:syduanyanming@163.com

Abstract:In order to imp rove operation econom y of boiler w ith degraded quality coal,an exper im ental study on com bust ion opt im al adjustment of boiler operation was carried out.Econom ic coal fineness was determ ined when coalpulverizing system offers opt im al coalpowder rate.The effects of coalpulverizing system,secondary air distribut ion mode,excess air ratio and blending ratio of coalon bo ileroperation economywere analyzed.Better boiler operating condition was put forward.

Key words:pulverized bo iler;com bust ion;op t imal adjustment;intermediate storage bonker