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    某電廠600MW超臨界機組采用東方鍋爐股份有限公司設計、制造的超臨界本生型直流鍋爐，型號為DC1900/25.4-Ⅱ1。設計煤種為貧煤，鍋爐熱效率保證值為91. 5%。燃燒優(yōu)化調整前鍋爐灰渣可燃物含量很高，飛灰可燃物含量在12%以上，最高時達到20%左右，固體未完全燃燒熱損失較大，鍋爐熱效率偏低。為了提高鍋爐熱效率，降低機組能耗，降低NO，排放，進行了鍋爐的燃燒優(yōu)化調整試驗。
1、設備概述
    DG1900/25.4 -Ⅱ1型鍋爐為超臨界參數變壓直流本生型鍋爐，一次再熱，單爐膛，尾部雙煙道結構，采用煙氣擋板調節(jié)再熱汽溫，固態(tài)排渣，全鋼構架，全懸吊結構，平衡通風，露天布置。鍋爐爐膛寬19 419 mm，深15 457 mm，高68 000 mm．爐膛容積17180 m3。設計煤種為貧煤，設計燃料特性見表l。
    鍋爐過熱器按蒸汽流程分為頂棚過熱器、包墻過熱器、分隔墻過熱器、低溫過熱器、屏式過熱器及末級過熱器。過熱蒸汽溫度由水煤比和兩級噴水減溫控制；再熱汽溫是通過布置在低溫再熱器和省煤器后的平行煙氣擋板調節(jié)，通過調整流經后豎井再熱器和過熱器的煙氣量，控制再熱汽溫。爐膛四周為全焊膜式水冷壁，由下部螺旋盤繞上升水冷壁和上部垂直上升水冷壁組成，兩者間由過渡水冷壁轉換連接。富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
    制粉系統(tǒng)為雙進雙出鋼球磨配動態(tài)分離器直吹式系統(tǒng)。磨煤機為MGS4366型，共5臺，無備用。燃燒系統(tǒng)采用20只HT-NR3旋流燃燒器，前后墻布置，采用對沖燃燒方式，前墻布置3層，后墻布置2層，每層4只燃燒器。前、后墻各布置1層燃盡風噴口，其中每層2只側燃盡風噴口，4只燃盡風噴口。每只煤粉燃燒器布置1只250 kg/h的小油槍，用于啟動油槍和煤粉燃燒器的點火及維持煤粉燃燒器的穩(wěn)燃。前墻中、下排和后墻上、下排每只燃燒器中心布置有啟動油槍，單只出力4 700 kg/h，共16只。
2、燃燒優(yōu)化調整試驗結果及分析
2.1熱態(tài)一次風速調平試驗
    一次風速偏差過大會造成爐內熱負荷分布不均，導致結焦或水冷壁超溫等問題。試驗過程中，磨煤機人口風量保持在65 t/h，磨煤機兩側風壓、風量、煤量基本保持平衡，分離器出口溫度保持在100℃，磨煤機出力保持在50 t/h。A磨調整前風速偏差最大為19%，B磨最大為14%，C磨最大為9.9%，D磨最大為15. 3%，E磨最大為12.4%。5臺磨煤機風速偏差均較大，這將給爐內空氣動力場造成很大的影響，致使爐內熱負荷分布不均，對煤粉在爐內的燃燒不利。調整后，各管道一次風速和風速偏差見表2，可見磨煤機出口各一次風粉管道風速偏差均在5%以內。
2.2煤粉細度調整試驗
    鍋爐燃燒煤種接近于無煙煤，燃燒調整前鍋爐灰渣可燃物含量很高，致使固體未完全燃燒損失偏高，鍋爐熱效率很低。煤粉細度調整前，A磨R90平均值為9.7%，B磨R90平均值為14. 3%，C磨R90平均值為19.4%，D磨R90平均值為21.9%，E磨R90平均值為15.3%，而鍋爐燃燒器設計的煤粉細度R90為9%，調整前煤粉細度偏離設計值較多，導致灰渣可燃物含量較高。
2.2.1料位對煤粉細度的影響
    對于雙進雙出鋼球磨煤機直吹式制粉系統(tǒng)，給煤機的控制是依據磨煤機簡體的實際煤位來調節(jié)給煤機轉速的。煤位自控裝置根據煤位變化信號自動增減給煤機轉速，以維持恒定的料位，從而使給煤量與出粉量相等。在一定的通風量和給煤量下，高料位運行可以延長煤在磨煤機內的停留時間，使煤粉反復磨制，煤粉變細；而低料位運行情況正好相反，煤粉變粗。該項試驗在C磨煤機上進行，磨煤機出力50 t/h。粒位對煤粉細度的影響見圖l。可見隨著料位的增加，煤粉變細。調整前磨煤機料位在600 Pa左右運行，但由于磨煤機在高料位運行時容易堵磨，建議磨煤機料位控制在800 Pa左右運行。
2.2.2出力對煤粉細度的影響
    與其它形式的磨煤機不同，雙進雙出鋼球磨煤機出力不是靠調節(jié)給煤機轉速直接控制的，而是調節(jié)通過磨煤機的負荷風量來控制。由于簡體內存有大量煤粉，因此當減小負荷風量時，風流量和其攜帶煤粉能力同時減小，大顆粒煤粉比例下降，煤粉變細。試驗在C磨煤機上進行，試驗結果見表3，可見當磨煤出力由50t/h降到40t/h時，煤粉細度R90降低了0.9%，R200降低了0.7%。
2.2.3分離器轉速對煤粉細度的影響
    磨煤機采用動靜態(tài)分離器，是雷蒙式分離器和動態(tài)分離器的優(yōu)化組合。來自磨煤機的風粉混合物進入分離器后，首先降低流速進行速度場的重力分離過程，然后經過靜態(tài)葉片進行慣性分離過程，最后進入動態(tài)旋轉葉片（通過變頻調速電動機驅動）進行強制分離過程，經過3次分離后，合格的細粉經過內置式煤粉分配器被送往鍋爐燃燒器，不合格的粗粉通過粗粉收集裝置返回磨煤機重新磨制。
    分離器轉速采用變頻調速電動機進行控制，電動機額定轉速為1470r/min，減速器減速比為26:1，經減速器減速后的分離器額定轉速為57r/min。鍋爐投產以來，磨煤機變頻器頻率一直保持在50Hz。動態(tài)分離器轉速一般控制在80～120 r/nun，可見電廠鋼球磨煤機分離器轉速的設計值偏低，將D磨煤機分離器電動機變頻器頻率分別調至67 Hz和85 Hz進行煤粉細度測試試驗，試驗結果見圖2�？梢婋S著分離器轉速的提高，煤粉細度逐漸提高，當分離器變頻器頻率為67 Hz時(分離器轉速為72r/min)，R200為3%，R90為20%；當分離器變頻器頻率為85 Hz時（分離器轉速為90 r/min），R200為0.5%，R90為8.25%�？梢姰敺蛛x器轉速為90r/min時，煤粉細度接近于設計值。但是，隨著分離器轉速提高，磨煤機功率也逐漸提高，由1 346.8kW提高到1390.3 kW。另外，當變頻器頻率為85Hz時，大大超出設計的額定運行轉速范圍，運行中發(fā)現有的磨煤機分離器內有異聲。建議電廠及時更換減速器和變頻電動機，并將分離器轉速調節(jié)范圍進一步擴大，將分離器最大調節(jié)轉速控制在120 r/min左右比較合適。
2.3省煤器出口氧量調整試驗
    試驗期間機組電負荷維持在600 MW運行，磨出口溫度控制在100℃，磨煤機分離器轉速控制在90 r/min運行，燃盡風風箱壓力控制在0.4 kPa左右（擋板開度60%）。試驗共分為3個工況，鍋爐氧量分別控制在3.0%、3.5%和4.0%。試驗結果見圖3，可見隨氧量增加，鍋爐熱效率先增大后減小，氧量為3.5%左右時鍋爐熱效率最大。
    試驗中發(fā)現，隨著氧量增加，再熱器出口管壁平均壁溫逐漸增加，當表盤氧量由3%增加到4%時，低溫再熱器出口管壁最高溫度增加6℃，高溫再熱器出口管壁最高溫度增加5℃。過熱蒸汽減溫水流量隨著氧量增加而減小，再熱蒸汽事故噴水流量隨氧量增加而略有增加。對于直流鍋爐而言，在風量增加的開始階段，由于爐膛具有一定的熱容量，所以爐膛的火焰溫度無明顯變化，煙溫幾乎不變，由于風量增加，使輻射換熱和對流換熱比例發(fā)生變化，高溫過熱器吸熱量增加，過熱汽溫升高，減溫水流量增大。但是由于燃料量未變，在爐內燃燒已經比較充分的情況下，增加風量后經過一段延遲時間，必然造成爐膛溫度下降，使鍋爐輻射受熱面吸熱量減少，引起加熱段和蒸發(fā)段延長，亦即相變點后移、過熱段縮短，此時對流傳熱雖有所增強，但最終還將造成過熱汽溫下降，相應減溫水流量下降。由于再熱器主要是汽相的對流受熱面，因此再熱蒸汽事故噴水流量隨氧量變化的規(guī)律與汽包鍋爐相同。過熱器和再熱器的壁溫特性基本與汽溫特性變化趨勢相同。根據鍋爐熱效率隨氧量變化規(guī)律，推薦鍋爐運行氧量維持表盤3. 5%左右。
2.4最佳燃盡風量調整試驗
    試驗期間機組在600MW負荷下運行，磨出口溫度控制在100℃，磨煤機分離器轉速90 r/min，表盤氧量控制在3.5%。試驗在3個工況下進行，分別控制燃盡風擋板開度為30%、45%、60%，每個工況下鍋爐穩(wěn)定運行4h。試驗結果見圖4�？梢娫阱仩t氧量不變的條件下，隨著燃盡風擋板開度的減小，灰渣可燃物含量逐漸減小，鍋爐省煤器出口煙氣中NO。含量逐漸增加。當燃盡風擋板開度由60%減小到30%時，飛灰可燃物含量由6.97%減小到6.32%，爐渣可燃物含量由2.21%減小到1. 87%，鍋爐效率提高0.34%，省煤器出口煙氣中NOx含量由492.62mg/Nm3增加到680.4mg／Nm3。當燃盡風量增加時，爐膛內燃盡風口附近的煙氣溫度降低，燃盡風噴口和屏式過熱器距離相對較近，使屏式過熱器區(qū)域的煙氣溫度也降低。由于屏式過熱器換熱方式主要是輻射換熱，因此煙溫降低對屏式過熱器換熱影響比較大。當燃盡風擋板開度由30%增加到60%時，屏式過熱器出口管壁金屬溫度平均值約下降8℃，因此，開大燃盡風擋板能有效降低屏過區(qū)域煙氣溫度，在保持相同介質溫度的前提下，能夠降低屏過受熱面管壁金屬溫度。綜合考慮鍋爐熱效率、NOx排放濃度和屏式過熱器管壁金屬溫度，在額定負荷下，鍋爐燃盡風擋板開度保持在40%左右為宜。
3、結論
    通過此次燃燒優(yōu)化調整試驗，將飛灰可燃物含量由12%以上調整到7%以下，固體未完全燃燒熱損失明顯減小，鍋爐效率得到明顯提高，調整后鍋爐熱效率在91. 6%以上，超過設計保證值，機組能耗明顯降低。
    a．通過對磨煤機料位、出力和分離器轉速的調整，發(fā)現分離器轉速對煤粉細度影響最明顯，將分離器變頻電動機頻率由50Hz調整到85 Hz，分離器轉速由57r/min調整到90 r/min，煤粉細度R90由原來的21%以上調整到8%左右。富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
    b．表盤氧量由3%變化到4%時，鍋爐熱效率先增加后減小，3. 5%左右時鍋爐熱效率最高，因此，建議額定負荷下表盤氧量控制在3. 5%左右。
    c．燃盡風擋板開度由30%變化到60%時，飛灰可燃物含量逐漸增加，NOx排放濃度逐漸減小，屏式過熱器管壁金屬溫度逐漸減小，綜合考慮鍋爐熱效率、NOx排放濃度和屏式過熱器管壁金屬溫度，在鍋爐額定負荷下，建議燃盡風擋板開度保持在40%左右為宜。
     d．通過一次風速調平試驗，將磨煤機出口一次風粉管道風速偏差調整到5%以下。