0、前  言
    華能岳陽電廠2×362.5 MW燃煤機組系從英國全套引進。機組投產(chǎn)以來，由于電網(wǎng)調(diào)峰要求等原因（有時機組本身出現(xiàn)故障），機組長時間處于低負荷運行狀態(tài)。據(jù)統(tǒng)計，從1995年至現(xiàn)在，機組平均每天250 MW以下低負荷運行時間達13 h，有時整天在210 MW負荷運行。研究和探討機組低負荷運行方式，滿足電網(wǎng)調(diào)峰和機組本身消缺等要求，提高機組低負荷運行的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟性能，是擺在我們面前的一項重要課題。通常，機組的低負荷運行主要受到鍋爐方面的限制，本文主要對鍋爐低負荷運行技術(shù)問題進行探討，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、秸稈壓塊機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
1、鍋爐設(shè)計特點
    鍋爐為英國Babcock公司生產(chǎn)的單汽包、自然循環(huán)、一次中間再熱、鋼球磨正壓直吹式制粉系統(tǒng)、W型火焰煤粉爐。主要有以下特點：
1.1主要設(shè)計參數(shù)
    主要設(shè)計參數(shù)見表1。
1.2設(shè)計煤種
  設(shè)計燃用無煙煤和半無煙煤各50%的混合煤。其煤質(zhì)特性見表2。
1.3燃煤系統(tǒng)特點
1.3.1采用W型火焰燃燒方式。在爐膛前后火拱處各布置了4組直流下射狹縫式噴燃器，每組4個煤粉噴嘴、2支重油槍、2套旋風(fēng)子煤粉濃縮器和一個二次風(fēng)箱。一次風(fēng)煤粉經(jīng)旋風(fēng)子分離器濃縮后從爐拱上進入鍋爐下部爐膛，由高速二次風(fēng)引射向下到一定深度，在引風(fēng)抽力作用下上行，形成W型火焰。如圖1所示。
1.3.2采用4臺雙進雙出鋼球磨正壓直吹式制粉系統(tǒng)。當(dāng)燃燒設(shè)計煤種時，4臺磨運行能滿足鍋爐11I%MCR的耗煤需要。
1.3.3采用八邊形下爐膛結(jié)構(gòu)。在布置燃燒器的爐拱下部采用八邊形爐膛，并在燃燒器區(qū)域敷設(shè)了約占爐內(nèi)有效輻射面積22. 5%的衛(wèi)燃帶。這樣，既提高了燃燒器區(qū)域溫度，又有利于水冷壁吸熱均勻性的改善。
1.3.4煤粉濃度可調(diào)。一次風(fēng)煤粉氣流進入爐膛前，可根據(jù)鍋爐負荷和燃煤情況，通過改變旋風(fēng)子分離器乏氣擋板開度來調(diào)節(jié)煤粉濃度，以利于煤粉的著火和燃燒。全負荷運行，燃用設(shè)計煤種時，可關(guān)閉或關(guān)小乏氣擋板；低負荷運行或燃煤質(zhì)量較差時，打開乏氣擋板，提高煤粉濃度。
1.4運行特點
1.4。1鍋爐可滑壓運行�；瑝哼\行范圍是50%～90%MCR，在50%MCR以下和90% MCR以上時定壓運行，對應(yīng)的鍋爐出口壓力為10．O MPa和17.5 MPa。
1.4.2鍋爐允許負荷變化率。鍋爐定壓運行時允許的負荷變化率為5%MCR/min，滑壓運行時為3%MCR/min。
1.4.3  鍋爐不投油最低穩(wěn)燃負荷。燃燒設(shè)計煤種時，最低不投油助燃穩(wěn)定負荷為55%MCR，燃燒貧煤時為50% MCR，燃燒無煙煤時為90%MCR。
1.4.4過熱蒸汽溫度采用兩級噴水減溫，在so%MCR以上負荷，過熱蒸汽溫度能夠控制在額定值。再熱汽溫采用爐底注入熱風(fēng)和A&B側(cè)蒸汽平衡擋板調(diào)節(jié)，應(yīng)急情況下采用噴水控制。在65Y6 MCR以上負荷定壓運行和50% MCR以上負荷滑壓運行，再熱汽溫能夠控制在額定值。
2、低負荷運行存在的主要問題
2.1燃燒穩(wěn)定性問題
    燃煤鍋爐的燃燒穩(wěn)定性表現(xiàn)在不投油最低穩(wěn)燃負荷的數(shù)值，它是爐性和煤性耦合的綜合表現(xiàn)。判斷鍋爐燃燒穩(wěn)定性的重要標(biāo)志是爐膛熱負荷和爐內(nèi)溫度水平。爐內(nèi)溫度水平與燃煤性質(zhì)、燃煤量、燃燒方式、燃燒器和爐膛結(jié)構(gòu)（爐膛容積和爐膛截面及燃燒器區(qū)域熱負荷等）以及燃燒工況（煤粉細度、過剩空氣系數(shù)、配風(fēng)情況等）等因素有關(guān)。低負荷運行時，由于送入爐內(nèi)的燃料量減少，熱風(fēng)溫度降低，以及爐內(nèi)過�？諝庀鄬�較多，加上汽化潛熱增加，因而爐內(nèi)熱負荷和爐膛溫度較低，燃燒穩(wěn)定性隨負荷降低而變差。當(dāng)負荷降到一定程度時，將危及著火的穩(wěn)定性，甚至引起滅火。不同負荷下爐膛出口溫度和爐膛熱負荷如表3所示。
2.2鍋爐效率問題
    鍋爐低負荷運行時，由于爐膛溫度水平降低，未燃盡碳損失增加，鍋爐效率明顯下降。燃煤的性質(zhì)，鍋爐燃燒工況以及設(shè)備系統(tǒng)運行方式不但是影響鍋爐低負荷安全穩(wěn)定的重要因素，而且是影響鍋爐低負荷運行效率的重要因素。同時，低負荷運行時鍋爐輔機運行效率大幅下降，自用電率增加。對采用鋼球磨正壓直吹式制粉系統(tǒng)和電動給水泵的機組，其自用電率增加尤為明顯。
3、低負荷運行采取的措施
3.1優(yōu)化燃燒調(diào)整
3.1.1氧量的調(diào)整。鍋爐低負荷運行時，氧量控制過低會增加未燃碳損失；氧量控制過高會增加排煙熱損失，同時還會使?fàn)t膛溫度降低，導(dǎo)致燃燒失穩(wěn)。根據(jù)運行經(jīng)驗，在75% MCR以下負荷運行時，氧量控制在3.8%～4.0%即可獲得運行經(jīng)濟和燃燒穩(wěn)定的效果。氧量對鍋爐效率的影響如表5所示。
3.1.2一次風(fēng)的調(diào)整。對于雙進雙出鋼球磨正壓直吹式制粉系統(tǒng)，鍋爐負荷的變化取決于一次風(fēng)量的改變。一次風(fēng)量不同所攜帶的煤粉量即煤粉濃度就不同。一次風(fēng)量過高會使著火推遲，煤粉變粗，未燃碳損失升高；一次風(fēng)量過低則易燒損燃燒器，甚至造成系統(tǒng)堵粉。根據(jù)運行經(jīng)驗，在目前燃用煤質(zhì)條件下，在250MW以下低負荷運行時，保持磨煤機大罐煤位正常，一次風(fēng)壓控制在800～900 kPa左右，其未燃碳損失較小。除此之外，磨煤機出口一次風(fēng)溫也是影響其著火燃燒的關(guān)鍵、運行中應(yīng)盡可能保持較高值（一般在150℃左右），以保證煤粉氣流能適時著火。
3.1.3三次風(fēng)的調(diào)整。三次風(fēng)是二次風(fēng)的一部分，以分級形式進入爐膛。當(dāng)總風(fēng)量不變時，三次風(fēng)改變相當(dāng)于二、三次風(fēng)比例改變。三次風(fēng)量增加，會使火焰行程縮短，對煤粉燃盡不利。試驗表明，鍋爐低負荷運行，在目前燃用煤質(zhì)條件下，將三次風(fēng)擋板維持在15%～25%的開度較為合適。
3.2燃煤合理摻燒
    燃用煤質(zhì)對鍋爐燃燒的影響相當(dāng)大。尤其在低負荷運行時，由于爐膛溫度降低，煤質(zhì)對燃燒的穩(wěn)定和燃燒效率的影響就更大。表6所示為不同煤質(zhì)對鍋爐效率的影響。
    結(jié)果表明，對于揮發(fā)分低的煤種1(V：7.8)，在低負荷時，由于爐膛溫度水平低較難燃盡，未燃碳損失很大，鍋爐效率僅為77. 92%,而對于高揮發(fā)分的煤種2(V：9.2)，其低負荷運行時的鍋爐效率基本上能夠保持不變。另外，燃煤的水分過高，不但會造成制粉系統(tǒng)出力下降和系統(tǒng)堵塞，更重要的是會使磨煤機出口一次風(fēng)溫度降低，導(dǎo)致著火延遲，未燃碳損失增加，甚至造成燃燒失穩(wěn)。在實際運行中曾多次出現(xiàn)因煤質(zhì)差（熱值低、揮發(fā)分低、水分高）而燃燒不穩(wěn)、帶不上負荷、未燃碳損失大幅升高的情況。因此，低負荷下做好燃煤的合理摻燒，以提高燃煤品質(zhì)顯得特別重要。
3.3合理調(diào)整輔機運行方式
    前已述及，由于采用鋼球磨正壓直吹式制粉系統(tǒng)和電動給水泵，機組滿負荷運行時自用電率為7%～8%；隨著負荷的降低，輔機效率大幅降低，自用電率增加。低負荷運行時自用電率高達10%。合理調(diào)整低負荷下輔機運行方式是降低自用電率，提高鍋爐低負荷運行效率的重要途徑。而輔機運行方式的調(diào)整應(yīng)綜合考慮運行的可靠性以及對鍋爐燃燒效率的影響等因素，進行安全經(jīng)濟技術(shù)比較確定，應(yīng)以運行可靠性為前提。
3.3.1制粉系統(tǒng)運行方式調(diào)整。按設(shè)計，當(dāng)負荷低于75% MCR時，采用3臺制粉系統(tǒng)運行方式。從表7所示試驗結(jié)果可知，由于3臺制粉系統(tǒng)運行時煤粉在爐膛中的分配狀況比4臺運行時要差，因而鍋爐未燃碳損失較大幅度增加。但從整個機組和經(jīng)濟性來看，3臺運行可使自用電率大大降低，同時可減少檢修運行維護費用。另外，3臺制粉系統(tǒng)不同的投運組合對鍋爐運行的影響存在較大差別。從整體看，A，C，D運行要優(yōu)于B，C，D運行。可是，3臺制粉系統(tǒng)運行常常受到燃煤煤質(zhì)以及設(shè)備可靠性的約束。運行實踐證明，3臺制粉系統(tǒng)運行，即使1臺故障跳閘，短時內(nèi)并不會對鍋爐造成嚴重后果。
3.3.2給水泵運行方式選擇。正常運行時，2臺給水泵運行，1臺自動備用。運行經(jīng)驗表明，當(dāng)負荷降至210 MW以下時，機組采用滑壓運行方式，1臺給水泵運行可以滿足鍋爐給水要求。即使運行給水泵故障跳閘，自動備用給水泵自動投運，不會對汽包水位造成影響。
4、結(jié)束語
    鍋爐低負荷運行是集鍋爐安全穩(wěn)定性、可靠性及經(jīng)濟性為一體的綜合性課題。其安全穩(wěn)定性、可靠性和經(jīng)濟性與設(shè)備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點、燃用煤種特性、運行調(diào)整水平以及運行經(jīng)驗等因素有關(guān)。運行實踐證明，近年來盡管鍋爐燃用的煤種偏離設(shè)計煤種，鍋爐仍可在200 MW負荷長期脫油穩(wěn)定運行；當(dāng)燃用煤種接近設(shè)計煤種時，鍋爐脫油穩(wěn)定運行最低試驗負荷可達140 MW。值得注意的是，由于鍋爐在低負荷運行，特別是在最低穩(wěn)燃負荷區(qū)運行時，爐內(nèi)燃燒工況處于準穩(wěn)定狀態(tài)，對煤質(zhì)變化、環(huán)境溫度及運行方式較為敏感。因此，應(yīng)盡可能多的積累運行經(jīng)驗，盡量減少外部干擾，優(yōu)化運行方式，根據(jù)入爐煤質(zhì)及時進行燃燒調(diào)整，提高鍋爐低負荷運行安全穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。


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