某電廠600MW超臨界機(jī)組采用東方鍋爐股份有限公司設(shè)計(jì)、制造的超臨界本生型直流鍋爐，型號(hào)為DC1900/25.4-Ⅱ1。設(shè)計(jì)煤種為貧煤，鍋爐熱效率保證值為91. 5%。燃燒優(yōu)化調(diào)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(shí)達(dá)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(jī)組能耗，降低NO，排放，進(jìn)行了鍋爐的燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)。
1、設(shè)備概述
    DG1900/25.4 -Ⅱ1型鍋爐為超臨界參數(shù)變壓直流本生型鍋爐，一次再熱，單爐膛，尾部雙煙道結(jié)構(gòu)，采用煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫，固態(tài)排渣，全鋼構(gòu)架，全懸吊結(jié)構(gòu)，平衡通風(fēng)，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(shè)計(jì)煤種為貧煤，設(shè)計(jì)燃料特性見(jiàn)表l。
    鍋爐過(guò)熱器按蒸汽流程分為頂棚過(guò)熱器、包墻過(guò)熱器、分隔墻過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器、屏式過(guò)熱器及末級(jí)過(guò)熱器。過(guò)熱蒸汽溫度由水煤比和兩級(jí)噴水減溫控制；再熱汽溫是通過(guò)布置在低溫再熱器和省煤器后的平行煙氣擋板調(diào)節(jié)，通過(guò)調(diào)整流經(jīng)后豎井再熱器和過(guò)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(pán)繞上升水冷壁和上部垂直上升水冷壁組成，兩者間由過(guò)渡水冷壁轉(zhuǎn)換連接。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(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時(shí)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(jìn)雙出鋼球磨配動(dòng)態(tài)分離器直吹式系統(tǒng)。磨煤機(jī)為MGS4366型，共5臺(tái)，無(wú)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(duì)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(fēng)噴口，其中每層2只側(cè)燃盡風(fēng)噴口，4只燃盡風(fēng)噴口。每只煤粉燃燒器布置1只250 kg/h的小油槍，用于啟動(dòng)油槍和煤粉燃燒器的點(diǎn)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(dòng)油槍，單只出力4 700 kg/h，共16只。
2、燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果及分析
2.1熱態(tài)一次風(fēng)速調(diào)平試驗(yàn)
    一次風(fēng)速偏差過(guò)大會(huì)造成爐內(nèi)熱負(fù)荷分布不均，導(dǎo)致結(jié)焦或水冷壁超溫等問(wèn)題。試驗(yàn)過(guò)程中，磨煤機(jī)人口風(fēng)量保持在65 t/h，磨煤機(jī)兩側(cè)風(fēng)壓、風(fēng)量、煤量基本保持平衡，分離器出口溫度保持在100℃，磨煤機(jī)出力保持在50 t/h。A磨調(diào)整前風(fēng)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(tái)磨煤機(jī)風(fēng)速偏差均較大，這將給爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)造成很大的影響，致使?fàn)t內(nèi)熱負(fù)荷分布不均，對(duì)煤粉在爐內(nèi)的燃燒不利。調(diào)整后，各管道一次風(fēng)速和風(fēng)速偏差見(jiàn)表2，可見(jiàn)磨煤機(jī)出口各一次風(fēng)粉管道風(fēng)速偏差均在5%以內(nèi)。
2.2煤粉細(xì)度調(diào)整試驗(yàn)
    鍋爐燃燒煤種接近于無(wú)煙煤，燃燒調(diào)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(xì)度調(diào)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(shè)計(jì)的煤粉細(xì)度R90為9%，調(diào)整前煤粉細(xì)度偏離設(shè)計(jì)值較多，導(dǎo)致灰渣可燃物含量較高。
2.2.1料位對(duì)煤粉細(xì)度的影響
    對(duì)于雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)，給煤機(jī)的控制是依據(jù)磨煤機(jī)簡(jiǎn)體的實(shí)際煤位來(lái)調(diào)節(jié)給煤機(jī)轉(zhuǎn)速的。煤位自控裝置根據(jù)煤位變化信號(hào)自動(dòng)增減給煤機(jī)轉(zhuǎn)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(fēng)量和給煤量下，高料位運(yùn)行可以延長(zhǎng)煤在磨煤機(jī)內(nèi)的停留時(shí)間，使煤粉反復(fù)磨制，煤粉變細(xì)；而低料位運(yùn)行情況正好相反，煤粉變粗。該項(xiàng)試驗(yàn)在C磨煤機(jī)上進(jìn)行，磨煤機(jī)出力50 t/h。粒位對(duì)煤粉細(xì)度的影響見(jiàn)圖l。可見(jiàn)隨著料位的增加，煤粉變細(xì)。調(diào)整前磨煤機(jī)料位在600 Pa左右運(yùn)行，但由于磨煤機(jī)在高料位運(yùn)行時(shí)容易堵磨，建議磨煤機(jī)料位控制在800 Pa左右運(yùn)行。
2.2.2出力對(duì)煤粉細(xì)度的影響
    與其它形式的磨煤機(jī)不同，雙進(jìn)雙出鋼球磨煤機(jī)出力不是靠調(diào)節(jié)給煤機(jī)轉(zhuǎn)速直接控制的，而是調(diào)節(jié)通過(guò)磨煤機(jī)的負(fù)荷風(fēng)量來(lái)控制。由于簡(jiǎn)體內(nèi)存有大量煤粉，因此當(dāng)減小負(fù)荷風(fēng)量時(shí)，風(fēng)流量和其攜帶煤粉能力同時(shí)減小，大顆粒煤粉比例下降，煤粉變細(xì)。試驗(yàn)在C磨煤機(jī)上進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3，可見(jiàn)當(dāng)磨煤出力由50t/h降到40t/h時(shí)，煤粉細(xì)度R90降低了0.9%，R200降低了0.7%。
2.2.3分離器轉(zhuǎn)速對(duì)煤粉細(xì)度的影響
    磨煤機(jī)采用動(dòng)靜態(tài)分離器，是雷蒙式分離器和動(dòng)態(tài)分離器的優(yōu)化組合。來(lái)自磨煤機(jī)的風(fēng)粉混合物進(jìn)入分離器后，首先降低流速進(jìn)行速度場(chǎng)的重力分離過(guò)程，然后經(jīng)過(guò)靜態(tài)葉片進(jìn)行慣性分離過(guò)程，最后進(jìn)入動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)葉片（通過(guò)變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)）進(jìn)行強(qiáng)制分離過(guò)程，經(jīng)過(guò)3次分離后，合格的細(xì)粉經(jīng)過(guò)內(nèi)置式煤粉分配器被送往鍋爐燃燒器，不合格的粗粉通過(guò)粗粉收集裝置返回磨煤機(jī)重新磨制。
    分離器轉(zhuǎn)速采用變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為1470r/min，減速器減速比為26:1，經(jīng)減速器減速后的分離器額定轉(zhuǎn)速為57r/min。鍋爐投產(chǎn)以來(lái)，磨煤機(jī)變頻器頻率一直保持在50Hz。動(dòng)態(tài)分離器轉(zhuǎn)速一般控制在80～120 r/nun，可見(jiàn)電廠鋼球磨煤機(jī)分離器轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)值偏低，將D磨煤機(jī)分離器電動(dòng)機(jī)變頻器頻率分別調(diào)至67 Hz和85 Hz進(jìn)行煤粉細(xì)度測(cè)試試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。可見(jiàn)隨著分離器轉(zhuǎn)速的提高，煤粉細(xì)度逐漸提高，當(dāng)分離器變頻器頻率為67 Hz時(shí)(分離器轉(zhuǎn)速為72r/min)，R200為3%，R90為20%；當(dāng)分離器變頻器頻率為85 Hz時(shí)（分離器轉(zhuǎn)速為90 r/min），R200為0.5%，R90為8.25%。可見(jiàn)當(dāng)分離器轉(zhuǎn)速為90r/min時(shí)，煤粉細(xì)度接近于設(shè)計(jì)值。但是，隨著分離器轉(zhuǎn)速提高，磨煤機(jī)功率也逐漸提高，由1 346.8kW提高到1390.3 kW。另外，當(dāng)變頻器頻率為85Hz時(shí)，大大超出設(shè)計(jì)的額定運(yùn)行轉(zhuǎn)速范圍，運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)有的磨煤機(jī)分離器內(nèi)有異聲。建議電廠及時(shí)更換減速器和變頻電動(dòng)機(jī)，并將分離器轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，將分離器最大調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速控制在120 r/min左右比較合適。
2.3省煤器出口氧量調(diào)整試驗(yàn)
    試驗(yàn)期間機(jī)組電負(fù)荷維持在600 MW運(yùn)行，磨出口溫度控制在100℃，磨煤機(jī)分離器轉(zhuǎn)速控制在90 r/min運(yùn)行，燃盡風(fēng)風(fēng)箱壓力控制在0.4 kPa左右（擋板開(kāi)度60%）。試驗(yàn)共分為3個(gè)工況，鍋爐氧量分別控制在3.0%、3.5%和4.0%。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3，可見(jiàn)隨氧量增加，鍋爐熱效率先增大后減小，氧量為3.5%左右時(shí)鍋爐熱效率最大。
    試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，隨著氧量增加，再熱器出口管壁平均壁溫逐漸增加，當(dāng)表盤(pán)氧量由3%增加到4%時(shí)，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(guò)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(duì)于直流鍋爐而言，在風(fēng)量增加的開(kāi)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(wú)明顯變化，煙溫幾乎不變，由于風(fēng)量增加，使輻射換熱和對(duì)流換熱比例發(fā)生變化，高溫過(guò)熱器吸熱量增加，過(guò)熱汽溫升高，減溫水流量增大。但是由于燃料量未變，在爐內(nèi)燃燒已經(jīng)比較充分的情況下，增加風(fēng)量后經(jīng)過(guò)一段延遲時(shí)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(zhǎng)，亦即相變點(diǎn)后移、過(guò)熱段縮短，此時(shí)對(duì)流傳熱雖有所增強(qiáng)，但最終還將造成過(guò)熱汽溫下降，相應(yīng)減溫水流量下降。由于再熱器主要是汽相的對(duì)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(guò)熱器和再熱器的壁溫特性基本與汽溫特性變化趨勢(shì)相同。根據(jù)鍋爐熱效率隨氧量變化規(guī)律，推薦鍋爐運(yùn)行氧量維持表盤(pán)3. 5%左右。
2.4最佳燃盡風(fēng)量調(diào)整試驗(yàn)
    試驗(yàn)期間機(jī)組在600MW負(fù)荷下運(yùn)行，磨出口溫度控制在100℃，磨煤機(jī)分離器轉(zhuǎn)速90 r/min，表盤(pán)氧量控制在3.5%。試驗(yàn)在3個(gè)工況下進(jìn)行，分別控制燃盡風(fēng)擋板開(kāi)度為30%、45%、60%，每個(gè)工況下鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行4h。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4�？梢�(jiàn)在鍋爐氧量不變的條件下，隨著燃盡風(fēng)擋板開(kāi)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(dāng)燃盡風(fēng)擋板開(kāi)度由60%減小到30%時(shí)，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(dāng)燃盡風(fēng)量增加時(shí)，爐膛內(nèi)燃盡風(fēng)口附近的煙氣溫度降低，燃盡風(fēng)噴口和屏式過(guò)熱器距離相對(duì)較近，使屏式過(guò)熱器區(qū)域的煙氣溫度也降低。由于屏式過(guò)熱器換熱方式主要是輻射換熱，因此煙溫降低對(duì)屏式過(guò)熱器換熱影響比較大。當(dāng)燃盡風(fēng)擋板開(kāi)度由30%增加到60%時(shí)，屏式過(guò)熱器出口管壁金屬溫度平均值約下降8℃，因此，開(kāi)大燃盡風(fēng)擋板能有效降低屏過(guò)區(qū)域煙氣溫度，在保持相同介質(zhì)溫度的前提下，能夠降低屏過(guò)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(guò)熱器管壁金屬溫度，在額定負(fù)荷下，鍋爐燃盡風(fēng)擋板開(kāi)度保持在40%左右為宜。
3、結(jié)論
    通過(guò)此次燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)，將飛灰可燃物含量由12%以上調(diào)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(diào)整后鍋爐熱效率在91. 6%以上，超過(guò)設(shè)計(jì)保證值，機(jī)組能耗明顯降低。
    a．通過(guò)對(duì)磨煤機(jī)料位、出力和分離器轉(zhuǎn)速的調(diào)整，發(fā)現(xiàn)分離器轉(zhuǎn)速對(duì)煤粉細(xì)度影響最明顯，將分離器變頻電動(dòng)機(jī)頻率由50Hz調(diào)整到85 Hz，分離器轉(zhuǎn)速由57r/min調(diào)整到90 r/min，煤粉細(xì)度R90由原來(lái)的21%以上調(diào)整到8%左右。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯(cuò)的選擇。
    b．表盤(pán)氧量由3%變化到4%時(shí)，鍋爐熱效率先增加后減小，3. 5%左右時(shí)鍋爐熱效率最高，因此，建議額定負(fù)荷下表盤(pán)氧量控制在3. 5%左右。
    c．燃盡風(fēng)擋板開(kāi)度由30%變化到60%時(shí)，飛灰可燃物含量逐漸增加，NOx排放濃度逐漸減小，屏式過(guò)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(guò)熱器管壁金屬溫度，在鍋爐額定負(fù)荷下，建議燃盡風(fēng)擋板開(kāi)度保持在40%左右為宜。
     d．通過(guò)一次風(fēng)速調(diào)平試驗(yàn)，將磨煤機(jī)出口一次風(fēng)粉管道風(fēng)速偏差調(diào)整到5%以下。