在節(jié)能與環(huán)保日益受到重視的今天，電廠作為能源消耗大戶，以提高鍋爐燃燒效率和降低污染物排放為目的的燃燒優(yōu)化技術(shù)一直是熱能工程的一個重要研究方向。在實際鍋爐運行中，進(jìn)行燃燒調(diào)整試驗是提高鍋爐機組運行經(jīng)濟性、安全性和環(huán)保性的重要手段。
    某電廠#4鍋爐由于燃用煤種與設(shè)計煤種有偏差，導(dǎo)致運行經(jīng)濟性不佳，鍋爐效率偏低，表現(xiàn)在鍋爐的飛灰含碳量高、排煙溫度高等方面，為了找出鍋爐較好的運行狀態(tài)，為運行操作提供參考和指導(dǎo)，特對此鍋爐進(jìn)行燃燒調(diào)整試驗。
1、設(shè)備概況
    該鍋爐是由北京巴布科克·威爾科克斯有限公司( Babcock＆Wilcox)設(shè)計制造的皿臨界參數(shù)、一次中間再熱、單汽包、自然循環(huán)、半露天、單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣煤粉鍋爐，采用鋼球磨中間儲倉式熱風(fēng)送粉系統(tǒng)，前后墻對沖燃燒方式。配置有4臺鋼球磨煤機，前后墻各3層共24個旋流燃燒器，每個旋流燃燒器的中心為一次風(fēng)噴口，向外依次為內(nèi)二次風(fēng)噴口、外二次風(fēng)噴口。每二層燃燒器之間布置兩個三次風(fēng)噴口，前后墻共8個三次風(fēng)口。在尾部豎井下設(shè)置有兩臺容克式三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。鍋爐的輔機配有兩臺軸流式引風(fēng)機、兩臺軸流式送風(fēng)機，兩臺上離心式一次風(fēng)機，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
2、試驗內(nèi)容和方法
    本試驗根據(jù)《電站鍋爐性能試驗規(guī)程》進(jìn)行，按反平衡法計算鍋爐效率。不同鍋爐優(yōu)化調(diào)整因素不同，大量鍋爐優(yōu)化調(diào)整試驗證明，影響鍋爐運行經(jīng)濟性的兩個最主要的調(diào)整因素：一個是煤粉細(xì)度，另一個是鍋爐運行氧量，其他調(diào)整因素的影響次之。本次調(diào)整試驗主要針對煤粉細(xì)度、氧量、二次風(fēng)量進(jìn)行，主要測試內(nèi)容和方法如下：
    (1)氧量標(biāo)定：采用網(wǎng)格法，在空氣預(yù)熱器進(jìn)口煙道內(nèi)，按等截面劃分原則設(shè)置煙氣取樣管，用乳膠管將取樣管與電子煙氣分析儀連接，測試煙氣中02含量，每IO min記錄一次。同時在集控室記錄表盤氧量，每10min記錄一次。
    (2)飛灰標(biāo)定：采用網(wǎng)格法測量，在空氣預(yù)熱器出口煙道內(nèi)，按等截面劃分原則設(shè)置飛灰采集測點，用等速取樣器采集飛灰樣，通過化驗采集的飛灰樣的含碳量與固定撞擊式取樣裝置采集的飛灰樣的含碳量進(jìn)行比較，以得出其固定撞擊式取樣裝置的標(biāo)定系數(shù)。
    (3)煤粉細(xì)度調(diào)整試驗：制粉系統(tǒng)調(diào)整前，在制粉系統(tǒng)習(xí)慣運行方式下，保持制粉系統(tǒng)出力為最佳出力，進(jìn)行煤粉取樣，測量煤粉細(xì)度，進(jìn)行鍋爐熟效率試驗。
    保持入爐無煙煤和貧煤的配比不變，調(diào)節(jié)粗粉分離器擋板，將煤粉細(xì)度調(diào)至Rg0-8%下，進(jìn)行鍋爐熱效率試驗，比較煤粉細(xì)度調(diào)整前后鍋爐熱效率、制粉系統(tǒng)耗電率、飛灰可燃物含量的變化。
    (4)變二次風(fēng)門開度試驗；無煙煤和貧煤配比為7:3時．在各層燃燒器二次風(fēng)門不同開度下進(jìn)行鍋爐熱效率試驗，共進(jìn)行三個工況，工況一：上、中、下層二次風(fēng)風(fēng)門開度為100%、100%、100%，工況二：上、中、下層二次風(fēng)風(fēng)門開度為60%、80%、100%．工況三：上、中、下層二次風(fēng)風(fēng)門開度為100%、80%、60%。
    (5)變氧量試驗：根據(jù)變二次風(fēng)門開度試驗的結(jié)果調(diào)整至最佳二次風(fēng)門開度，在不同爐膛出口氧量下進(jìn)行鍋爐熱效率測試，變氧量試驗共進(jìn)行了3個工況，工況一：表盤平均氧量為2.8%，工況二：表盤平均氧量為3.3%。工況三：表盤平均氧量為3.7%．變氧量試驗期間保持一次風(fēng)壓、各層二次風(fēng)風(fēng)門開度、各層給粉機轉(zhuǎn)速、磨煤機組合方式、燃燒器組合方式等參數(shù)不變。
    (6)排煙溫度測量：采用網(wǎng)格法測量。在空氣預(yù)熱器出口平直煙道內(nèi)，按等截面劃分原則設(shè)置煙溫測點，用FLUKE溫度計測量排煙溫度，排煙溫度測量I5 min記錄一次。
    (7)煙氣成份分析：在空氣預(yù)熱器進(jìn)、出口煙道內(nèi)，按等截面劃分原則設(shè)置煙氣取樣管，用乳膠管將取樣管與電子煙氣分析儀連接，分析煙氣中02含量。煙氣測量分析每15min -次．
    (8)原煤取樣：試驗前3h，在投入運行的給煤機落煤管上取原煤樣．
    (9)用溫濕度計測量送風(fēng)機入口空氣溫度和空氣相對濕度。
    (10)用大氣壓力表測量當(dāng)?shù)卮髿鈮海?br />     (11)運行參數(shù)記錄：試驗期間在集控室記錄相關(guān)的鍋爐運行參數(shù)。
3、試驗結(jié)果及分析
3.1煤粉細(xì)度的調(diào)整
    鍋爐滿負(fù)荷運行方式下，維持其他運行參數(shù)不變，將煤粉細(xì)度R90從10%調(diào)整至8%，煤粉細(xì)度對鍋爐效率的影響如表1所示。
    從表中可以看出，煤粉細(xì)度調(diào)整后，鍋爐熱效率和修正效率分別提高了0,55%和0.1%。由于R90取8%做鍋爐效率實驗時的爐膛出口A側(cè)表盤氧量為3.41%，表盤平均氧量為3.42%．R90取1O%做熱效率試驗時的爐膛出口A側(cè)表盤氧量3.88%、表盤平均氧量為3.7%，相比沒有改變煤粉細(xì)度前，爐膛出口A側(cè)表盤氧量、表盤平均氧量分別低了0.47%、0.28%，結(jié)合后來的變氧量工況燃燒調(diào)整試驗結(jié)果，這將使飛灰可燃物含量相差0.8%左右，故運行氧量相同時，煤粉細(xì)度調(diào)整后飛灰可燃物含量較調(diào)整前將降低約1%，修正后的鍋爐熱效率將提高0.37%。
3.2二次風(fēng)對鍋爐效率的影響
    在變二次風(fēng)門開度試驗期間保持氧量、一次風(fēng)壓、各層給粉機轉(zhuǎn)速、磨煤機組合方式、燃燒器組合方式等參數(shù)不變。二次風(fēng)門開度變化對鍋爐效率的影響見表2。
    二次風(fēng)主要起擾動混合和煤粉著火后補充氧氣的作用，這就要求二次風(fēng)要有足夠的動量。二次風(fēng)門開度的變化，會影響各層燃燒器燃燒強度，還可能影響火焰中心和煤粉燃盡程度，從表2可以看出，工況一，工況二，工況三時修正后的鍋爐熱效率分別為91.24%、91.15%、91.24%，工況一和工況三修正后的鍋爐熱效率稍高。
3.3氧量變化對鍋爐經(jīng)濟性的影響
    經(jīng)與電廠人員商定，無煙煤和貧煤配比為6:4時，保持燃燒器各層二次風(fēng)門擋板全開，在不同氧量下進(jìn)行了鍋爐熱效率測試，氧量變化對效率的影響見表3。
    氧量的變化即過量空氣系數(shù)對鍋爐經(jīng)濟性的影響表現(xiàn)在正反兩方面，一方面氧量增加有利于煤粉的完全燃燒，使飛灰可燃物含量下降；但不利的一方面是氧量的增加也會導(dǎo)致煙氣量的增加，排煙熱損失增加，同時也使風(fēng)機的電耗增加。
    通過在空預(yù)期入口進(jìn)行氧量標(biāo)定試驗，得到氧量標(biāo)定系數(shù)，A側(cè)為1.071，B側(cè)為1.035。由表中可以看出，隨著氧量的增加，機械不完全燃燒損失下降，但排煙損失卻隨之增加。工況三修正后的鍋爐熱效率較高。
    工況一、工況二、工況三時A側(cè)撞擊式飛灰、B側(cè)撞擊式飛灰、大渣可燃物含量分別為：8.61、5.91、14.06; 7.32、5.90、17.96: 5.63、5.36、13.48。工況三A側(cè)實際氧量為3.69%時A側(cè)飛灰可燃物含量最低，為5.63%．3個工況下B側(cè)飛灰可燃物含量變化不大，建議電負(fù)荷300 MW時A側(cè)實際運行氧量在3.7%左右。二次風(fēng)門開度試驗工況一結(jié)果（工況-B側(cè)實際氧量為3.56%時B側(cè)飛灰較低），建議電負(fù)荷300 MW時B側(cè)實際運行氧量為3.5%左右。
3.4煤質(zhì)變化的影響
    變二次風(fēng)門開度試驗時無煙煤與貧煤配比為7:3，變氧量試驗時無煙煤與貧煤配比為6:4．從變二次風(fēng)門試驗和變氧量試驗中可發(fā)現(xiàn)，盡管變氧量試驗時無煙煤比例更小，變氧量試驗時的鍋爐實際熱效率低于變二次風(fēng)門實驗時的鍋爐實際熱效率。這是由于煤源不同和燃煤煤質(zhì)波動較大造成的，減小無煙煤比例煤質(zhì)特性不一定變好，配煤時應(yīng)根據(jù)實際煤質(zhì)化驗結(jié)果進(jìn)行。
    另外，煤質(zhì)好壞直接影響機組運行的安全性和經(jīng)濟性，建議配煤時燃煤煤質(zhì)特性盡量接近設(shè)計值。
4、結(jié)論
   (1)運行參數(shù)對鍋爐效率影響很大。針對該電廠的情況，二次風(fēng)擋板各層全開和上、中、下層二次風(fēng)風(fēng)門開度為100%、80%、60%時鍋爐熱效率較高，建議二次風(fēng)擋板在各層全開方式下運行。
    (2)A側(cè)實際氧量為3.7%（表盤氧量3.45%），B側(cè)實際氧量為3.5%（表盤氧量3.4%）時鍋爐熱效率較高，建議電負(fù)荷300 MW時實際平均運行氧量控制在3.6%～3.8%（表盤氧量3.45%～3.65%）。
    (3)煤質(zhì)好壞直接影響機組運行的安全性和經(jīng)濟性，由于煤源不同和燃煤煤質(zhì)波動較大，減小無煙煤比例煤質(zhì)特性不一定變好，建議電廠配煤時根據(jù)實際煤質(zhì)化驗結(jié)果進(jìn)行．使入爐煤煤質(zhì)特性盡量接近設(shè)計值。