1000MW超临界锅炉氧量控制及配风优化

伍日胜，李贺，杨飞龙，靳立维

(广东惠州平海发电厂有限公司，广东 惠州 516363)

1000MW超临界锅炉氧量控制及配风优化

伍日胜，李贺，杨飞龙，靳立维

(广东惠州平海发电厂有限公司，广东 惠州 516363)

介绍了某厂2×1 000 MW超超临界机组投产后通过对传统的氧量控制及二次配风方式进行优化，大幅度降低了炉膛出口NOx排放量和风烟系统电耗。同时，还将试验所得的优化参数以函数曲线的形式应用于DCS中，实现了锅炉配风的精细化控制。

配风方式；NOx排放；风烟系统电耗；精细化控制

0 前言

合理的氧量控制及二次风配风方式是提高锅炉效率与降低炉膛出口NOx的重要途径[1]。通过燃烧调整试验对传统的氧量控制及二次风配风方式进行了优化。在保证锅炉效率的前提下，大幅度降低了炉膛出口的NOX浓度与风烟系统电耗，取得了十分显著的经济效益及社会效益。同时，还根据配风调整试验所得的优化参数设定了二次风门挡板的自动控制逻辑，实现了从锅炉点火吹扫到满负荷的全程风门挡板自动控制。

1 锅炉概况

锅炉型号为SG-3093/27.46-M533，型式为∏型布置、单炉膛、一次中间再热、尾部双烟道结构、八角双切圆燃烧方式、平衡通风、机械干式排渣、全钢构架、全悬吊结构露天布置、采用带BCP泵的内置式启动分离系统、三分仓回转式空气预热器、采用正压冷一次风机直吹式制粉系统、超超临界参数变压直流锅炉。

设计煤种与燃烧调整试验用煤如表1所示：

表1 设计煤种燃煤特性表

2 氧量控制优化

最佳氧量的确定对于锅炉的安全、经济、环保运行至关重要[2]。运行氧量过高将会导致锅炉排烟损失增大、炉侧风机的电耗增加、炉膛出口NOx排放量升高等一系列问题；运行氧量过低，也会引起锅炉不完全燃烧损失增加、炉膛受热面高温腐蚀、锅炉结焦等问题[3]。

初始的氧量控制函数是锅炉厂设定的。投产后通过变氧量试验证明原设计氧量偏高。在保证锅炉效率不降低的前提下，根据以上数据整体降低了锅炉的运行氧量，优化前后的氧量控制函数曲线如图1所示。

图1 氧量优化前后对比图

优化效果：对氧量控制曲线优化后，由于锅炉的燃烧氧量降低了，炉膛出口NOX浓度大幅度降低，氧量函数修改前后各负荷阶段炉膛出口NOX对比如图2所示。

图2 氧量优化前后各负荷阶段炉膛出口NOX对比图

由于降低了锅炉的运行氧量，送风机、引风机、增压风机的电耗也大幅度降低[4]。氧量优化后，通过运行期间对锅炉受热面的检查，未发现锅炉有结焦现象；大修期间对锅炉受热面的检查，未发现锅炉受热面有高温腐蚀情况如图3所示。

图3 氧量优化后炉膛结焦与高温腐蚀情况。

通过降氧量试验对锅炉氧量控制曲线进行了优化，在保证了锅炉效率的基础上平均降低了炉膛出口NOX浓度136.63 mg/Nm3，降低了厂用电率0.074%，折合供电煤耗0.221 g/kwh。

3 二次风配风方式优化

3.1 最优配风参数确定

根据NOX生成原理，增加上层SOFA风比例可以有效的实现分级送风，降低炉膛出口NOX浓度[5]。但SOFA比例过高也会带来排烟温度升高、炉渣含碳量增加等不利影响[6]。通过配风调整试验，增加了SOFA风比例，保证锅炉效率的前提下降低了炉膛出口NOX浓度。

在不影响锅炉效率与保证燃烧器安全运行的前提下将锅炉风箱差压逐步由1.0 kPa降低至0.35 kPa(满负荷)。由于风箱差压的降低，送风机的电流明显减少 [7]，配风优化前后送风机电流对比如图6所示。

图4 配风优化后炉膛出口NOX对比图

3.2 锅炉二次风自动优化

图4为六个涂层试样在1500 ℃空气中焙烧16 h的照片．从图4可见：1号和5号试样经16 h焙烧后，试样变形且体积明显变小，2号试样经焙烧后变形，6号试样烧后变形较小，而3号试样烧后几乎没有变形．

由于二次风门的调整会影响到锅炉排烟温度、锅炉不完全燃烧损失、炉膛出口NOX浓度、风箱差压、锅炉主再热汽温等多个参数。二次风门自动控制一直是锅炉自动控制中的难点，绝大多数电厂都是采用了运行人员手动控制的方式[8]。根据配风调整试验数据在保证锅炉效率与安全性的前提下，确定二次风门挡板的最优函数关系：

3.2.1 周界风

1)煤层燃烧器投运时周界风为煤层给煤量的函数，如图6所示：

2)煤层未投运时，为防止燃烧器喷嘴烧坏，设置了周界风冷却位函数，周界风开度为锅炉主控的函数如图7所示 (越接近上层的燃烧器喷嘴接受辐射热的热量越高，故开度也越大)：

图7 煤层停运时周界风控制函数

3.2.2 燃烧器上/下风

1)煤层燃烧器投运时燃烧器上、下风为煤层给煤量的函数，如图8所示：

图8 煤层投运时上/下风控制函数

2)煤层未投运时，为防止燃烧器上、下风喷嘴烧坏，燃烧器上、下风喷嘴置冷却位其开度为锅炉主控的函数如图9所示：

图9 煤层停运时上/下风控制函数

图10 风箱差压控制函数

电厂运行初期出现过燃烧器烧损情况，后通过研究发现烧损原因是由于火嘴停运时，周界风冷却不足导致[9]，通过设置周界风挡板冷却位逻辑避免了燃烧器烧损情况。优化效果：通过配风试验，在不降低锅炉效率与主、再热汽温的前提下，通过增加SOFA风比例、降低风箱差压等措施，平均降低了炉膛出口NOX浓度45.3 mg/Nm3、送风机电流18.67 A。

4 结束语

锅炉厂为了保证锅炉的燃尽率，给定的氧量控制曲线存在普遍偏高的情况，另外，传统的锅炉配风策略对分级送风的比例控制也偏于保守[10]。电厂投运后通过对氧量控制和二次风配风方式的两项优化工作，在保证了锅炉效率的基础上降低了炉膛出口NOx排放浓度共181.93 mg/ Nm3、降低了供电煤耗共0.231 g/kwh。

2)将锅炉配风调整试验所得的优化参数以函数曲线的方式应用于DCS中，不但减少了运行人员操作调整的任务量，也避免了由于运行人员操作水平参差不齐而导致的调整效果的差异，实现了锅炉配风参数的精细化控制，解决了锅炉自动控制中二次风挡板自动控制的难点。

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Research on Oxygen Volume and Second Air Distribution of the Boiler in 1 000 MW Ultra Supercritical Unit

WU Risheng，LI He，YANG Feilong，JIN Liwei
(Guandong Huizhou Pinghai Power Plant，Ltd.，Huizhou，Guangdong 516365)

This paper introduces the results that the NOx emission in the boiler export and the power consumption of the air and gas system were reduced greatly by adjusting the oxygen volume and the second air distribution of the boiler of 2×1 000 MW ultra-supercritical units in Pinghai Power Plant.The results realize the meticulous control of the second air distribution by using the curvilinear function of optimized parameter from the experiment in DCS system.

air distribution strategy；NOx emissions；air and gas system power consumption；automation control.

TK22

B

1006-7345(2014)05-0081-03

2014-03-20

伍日胜 (1970)，男，学士，工程师，广东惠州平海电厂，主要从事发电厂集控技术管理工作 (e-mail)150128127＠qq.com。

李贺 (1980)，男，学士，工程师，广东惠州平海电厂，主要从事发电厂集控技术管理工作。主要从事发电厂集控技术工作(e-mail)Peterli170＠163.com。

杨飞龙 (1984)，男，学士，工程师，广东惠州平海电厂，主要从事发电厂集控技术管理工作 (e-mail)394184037＠qq.com。