由于電廠燃用煤種變化較大，嚴(yán)重影響了鍋爐運行的安全性、經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性．在電廠提供5種常用煤種組合的情況下，運用正交試驗方法，通過燃燒調(diào)整試驗，分兩階段對該爐進(jìn)行了變煤種及煙溫偏差試驗，找出了不同因素對主汽溫度、再熱蒸汽溫度、鍋爐效率、飛灰含碳量、爐膛出口煙溫偏差、燃燒穩(wěn)定性等主要性能參數(shù)的影響程度．并提出適合鍋爐運行的最佳方式，為保證電廠變煤種的安全、經(jīng)濟(jì)運行提供了有力的依據(jù)，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、設(shè)備概況
    該爐系哈爾濱鍋爐廠采用CE引進(jìn)技術(shù)設(shè)計生產(chǎn)的HG-1025/18.2-YM6型亞臨界壓力一次中間再熱控制循環(huán)汽包爐。鋼爐架、兀型露天布置，采用平衡通風(fēng)及直吹、四角切圓燃燒、擺動式燃燒器，配5臺ZGM-95G中速磨，每臺磨配一層煤粉噴嘴，采用高壓頭冷一次風(fēng)機使整個制粉系統(tǒng)作正壓運行。
    燃燒器為四角布置，采用CE傳統(tǒng)的大風(fēng)箱結(jié)構(gòu)，由隔板將大風(fēng)箱分成若干個風(fēng)室。一次風(fēng)采用寬調(diào)節(jié)比( WRC)燃燒器結(jié)構(gòu)，煤粉濃淡燃燒；二次風(fēng)及油噴嘴可作上下27。的擺動，頂部燃盡風(fēng)室噴嘴可作向上25。，向下5。的擺動．鍋爐主要設(shè)計參數(shù)見表1．
2、試驗原理及方法
    本次試驗采用正交法，主要考核參數(shù)有：主蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度、鍋爐效率、飛灰含碳量、爐膛出口煙溫偏差、爐膛出口右側(cè)煙溫、燃燒穩(wěn)定性、制粉電耗。影響指標(biāo)包括：煤質(zhì)變化、機組負(fù)荷、鍋爐配風(fēng)、鍋爐氧量、磨煤機出口折向擋板開度、燃盡風(fēng)開度．由于考核參數(shù)和影響因素都比較多，如果按照常規(guī)的組合方法一網(wǎng)絡(luò)法來進(jìn)行，試驗工作量將非常大而難以抓住問題的根本，因此，采用正交試驗設(shè)計法。其思路是：利用正交表從所有可能的搭配試驗中挑出若干必需的試驗，再用統(tǒng)計分析方法對試驗結(jié)果進(jìn)行綜合處理，這樣進(jìn)行可以減少試驗次數(shù)，又可以找到試驗所需要的結(jié)果。
    影響試驗指標(biāo)的條件稱為因素（影響因素）；考察的各種因素的不同狀態(tài)稱為水平，即各種不同的煤種組合、各種不同的機組負(fù)荷、各種配風(fēng)方式、各種氧量和各種磨出口折向擋板開度和各種燃盡風(fēng)開度等，每種因素不同的狀態(tài)（參數(shù)值）就定義為水平，本次試驗定義的因素和水平如表2，對應(yīng)的煤種組合見表3．表中煤種定義如下：優(yōu)：陜西煤；優(yōu)一：豐城建新煤；普：萍鄉(xiāng)來煤：無：無煙煤；混：無煙煤和建新煤按1:1配比．
3、試驗結(jié)果及分析
    根據(jù)正交試驗法的試驗步驟，選取主汽溫度、再熱汽溫、鍋爐效率、飛灰含碳量、煙溫偏差、右側(cè)煙溫、燃燒穩(wěn)定性為考核指標(biāo)，并采用直觀分析法對燃燒調(diào)整試驗的結(jié)果進(jìn)行分析，均值為確定同一因素的不同水平對試驗指標(biāo)的影響程度；極差為確定各因素對試驗指標(biāo)的影響大小。試驗結(jié)果如表4，取各指標(biāo)下前3種較優(yōu)工況按從高到低排列，以煤種組合因素為研究側(cè)重點，因素水平選擇原則是基于把煙溫偏差、右側(cè)煙溫、鍋爐效率和飛灰含碳量作為重要指標(biāo)考慮的結(jié)果，選擇的水平就是校核試驗的主要依據(jù)。得出煤種組合四、煤種組合五和煤種組合六為在正交試驗法基礎(chǔ)上優(yōu)選的煤種組合，推薦在校核試驗中驗證．
3.1對主汽溫度影響的分析
    煤種組合、機組負(fù)荷、氧量、配風(fēng)方式、磨折向擋板開度、燃盡風(fēng)開度對主汽溫度影響的試驗結(jié)果如圖l—圖6所示。根據(jù)直觀分析法，按照極差法排列出對主汽溫度的影響大小的次序（從影響大至影響�。�：負(fù)荷一氧量一煤種組合一燃盡風(fēng)一配風(fēng)方式一磨折向擋板開度，見表4．負(fù)荷對主汽溫度的影響最明顯，負(fù)荷的變化引起主汽溫波動幅度為13.8℃，而氧量、煤種組合、燃盡風(fēng)、配風(fēng)方式和磨折向擋板開度的變動使主汽溫度波動在5.6～5.0℃之間，這幾項指標(biāo)的差距較小，可以視為對主汽溫度的影響程度相接近。這與鍋爐運行規(guī)律相符，在實際運行中，鍋爐負(fù)荷受到電網(wǎng)調(diào)度運行的限制難以調(diào)整。因此，在負(fù)荷一定的情況下，如果考慮到主汽溫度的要求，運行調(diào)整中應(yīng)對鍋爐氧量、燃盡風(fēng)開度、配風(fēng)方式及磨折向擋板開度綜合調(diào)節(jié)方能獲取滿意的效果，單調(diào)一種影響因素的調(diào)節(jié)對汽溫的影響不明顯．
3.2對再熱汽溫影響的分析
    由表4可知，再熱汽溫的影響與主汽溫度的影響因素排列類似，但又有不同。負(fù)荷對再熱汽溫的影響最明顯：煤種組合對再熱汽溫的影響最小，這與在主汽溫度指標(biāo)中，煤種組合和其他因素的影響基本類似是不同的．這是由主汽溫度和再熱汽溫的受熱特性不同決定的。主汽溫度主要受輻射換熱和對流換熱的影響，兩者同在一個數(shù)量級。而煤種的改變直接影響到輻射換熱的能力。相反，在再熱汽溫受熱面的換熱主要依靠對流換熱，因此，煤種組合的影響較弱．在負(fù)荷變化過程中，應(yīng)注意對鍋爐氧量、燃盡風(fēng)和配風(fēng)方式的綜合調(diào)節(jié)，以維持再熱汽溫。
3.3對鍋爐效率影響的分析
    按照極差分析法排列出對鍋爐效率影響的順序為（從影響大至影響�。�：煤種組合一磨折向擋板開度一氧量一負(fù)荷和配風(fēng)方式一燃盡風(fēng)，如表4所示。煤種組合的變化引起鍋爐效率的波動幅度最大為5.23%，磨折向擋板的開度對鍋爐效率影響其次，這說明煤粉細(xì)度的變化對鍋爐效率的影響僅次于煤種變化對鍋爐效率的影響。因此，鍋爐效率的提高不但是要選擇好的煤種組合，還需要磨煤機磨制的煤粉細(xì)度合適。在此基礎(chǔ)上，鍋爐氧量的調(diào)整和配風(fēng)方式的改變對鍋爐效率的影響才顯著。在兩大主要因素都不足夠好的情況下，依靠鍋爐燃燒調(diào)整氧量和配風(fēng)方式來提高鍋爐效率并不能達(dá)到預(yù)期的效果。
3.4對飛灰含碳量影響的分析
    由表4可知，燃盡風(fēng)開度對飛灰含碳量的影響遠(yuǎn)大于其他因素的影響，極差為5.59，這表明對于四角切圓鍋爐，爐膛中上部的補氧對飛灰含碳量的變化最明顯。因此在鍋爐運行中，通過氧量的調(diào)整和配風(fēng)方式的改變能有效地降低鍋爐飛灰含碳量。
3.5對煙溫偏差和右側(cè)煙溫影響的分析
    根據(jù)表4，負(fù)荷的變化引起煙溫偏差波動幅度最大，為190.4℃；煤種組合和磨開度使煙溫偏差波動在45.0—49.6℃之間，這兩項指標(biāo)對煙溫偏差的影響程度可以視為相同；配風(fēng)方式和燃盡風(fēng)開度使煙溫偏差波動在34.6～35.8℃之間，這兩項指標(biāo)對煙溫偏差的影響程度亦可視為相同；而氧量對煙溫偏差的影響程度最小．由此可知，煙溫偏差的決定性因素是鍋爐負(fù)荷。由于煙溫偏差的產(chǎn)生是由于水平煙道的煙氣流速場不同，而流速場不同又導(dǎo)致溫度場的不均，從而產(chǎn)生煙溫偏差．鍋爐負(fù)荷的不同決定了煙氣量的巨大變化，因此，煙溫偏差在不同負(fù)荷下變化非常大。另外，其他因素對煙溫偏差的影響顯然不夠顯著，這充分說明煙溫偏差的產(chǎn)生是由于物性因素而非狀態(tài)因素．因此，降低煙溫偏差的有效途徑還應(yīng)從鍋爐設(shè)備結(jié)構(gòu)改進(jìn)入手，
    右側(cè)煙溫與煙溫偏差的影響大小趨勢基本接近。如果考慮到右側(cè)煙溫的要求，不考慮負(fù)荷因素，運行調(diào)整中首先應(yīng)考慮到配風(fēng)方式對煙溫偏差的影響最大．
3.6對燃燒穩(wěn)定性影響的分析
    由表4可知，負(fù)荷的變化引起爐膛溫度波動幅度為119.91℃．煤種組合、氧量、磨開度和燃盡風(fēng)開度使?fàn)t膛溫度波動在40.57～46.53℃之間，這四項指標(biāo)的差距較小，對爐膛溫度的影響程度可以視為相同；配風(fēng)方式導(dǎo)致爐膛溫度波動的幅度最小，為15.97℃。由此可見，鍋爐燃燒穩(wěn)定性（爐膛溫度）受負(fù)荷影響最大，這與通常的運行調(diào)整經(jīng)驗一致。在低負(fù)荷下，要保持鍋爐燃燒穩(wěn)定性，除了有適當(dāng)?shù)拿悍N組合，運行調(diào)整還應(yīng)該注意氧量和燃盡風(fēng)開度的變化．
4、校核試驗分析
    根據(jù)正交試驗結(jié)果，選取煤種組合四、煤種組合五、煤種組合六進(jìn)行校核試驗，試驗結(jié)果見表5．
4.1煤種組合四對各考核指標(biāo)的影響
    從表5中可知，對于煤種組合四，主汽溫度、再熱汽溫在各個負(fù)荷下均在540℃左右，偏差均在2%范圍內(nèi)；鍋爐效率最低在89.33%，高于燃燒調(diào)整試驗中煤種組合四的在300MW、270 MW和240 MW下的效率85.70%、85.85%和85.66%;飛灰含碳量也比燃燒調(diào)整試驗中的含碳量下降明顯；在燃燒穩(wěn)定性方面，校核試驗爐膛溫度為1147℃、1130℃和1128℃，均比燃燒調(diào)整試驗中1121℃、1127℃和1033℃要高，校核試驗結(jié)果優(yōu)于燃燒調(diào)整試驗結(jié)果。這證明通過正交試驗方法篩選出的煤種組合四的運行方式能優(yōu)化燃燒，提高鍋爐效率。
4.2煤種組合五對各考核指標(biāo)的影響
    由表5可以看到，在300 MW負(fù)荷下，煙溫偏差從203℃下降到179℃，這表明該煤種組合對煙溫偏差的下降影響確實存在，只是下降的幅度偏小，而飛灰含碳量和制粉電耗均上升明顯。由于煤種組合五經(jīng)過了正交試驗法優(yōu)選，這反映出煤種組合對煙溫偏差和右側(cè)煙溫的影響效果非常有限．這也與正交試驗法得Hi的結(jié)論相吻合，即影響煙溫偏差和右側(cè)煙溫的主要因素是鍋爐負(fù)荷�？紤]到煤種組合五對煙溫偏差的影響有限，同時卻造成了飛灰含碳量和制粉電耗上升，因此，在通過校核試驗驗證后，不推薦煤種組合五為電廠燃用煤種．
4.3煤種組合六推薦操作卡
    煤種組合六為當(dāng)前電廠運行的主要煤種組合，試驗利用正交試驗法優(yōu)選的因素水平，進(jìn)行燃燒調(diào)整．推薦運行操作方式如表6。
5、結(jié)論及建議
    本次研究找出了六大因素水平變動對考核指標(biāo)的影響規(guī)律：并針對不同的考核指標(biāo)，找到了適當(dāng)?shù)乃�平搭配，組成了比較合適的運行方案。
    (1)煤種組合四的鍋爐燃燒效率高，飛灰含碳量小，為推薦煤種組合．
  (2)煤種組合五控制煙溫偏差效果最好．在額定工況下，能將煙溫偏差控制在180℃以下。
    (3)通過煤種組合二和煤種組合三試驗結(jié)果進(jìn)行分析可知，在需對無煙煤摻燒時，下層燃燒器燒無煙煤比無煙煤在上層燃燒更能保持相對較高的熱效率。建議無煙煤應(yīng)盡量往A煤倉上，這樣既可以保證鍋爐效率，也可以在低負(fù)荷下確保鍋爐燃燒的穩(wěn)定。
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