660 MW机组W形火焰锅炉燃烧优化调整

　　在节能与环保日益受到重视的今天，以提高锅炉燃烧效率和降低污染物排放为目的的燃烧优化技术一直是热能工程的一个重要研究方向。在锅炉运行中，燃烧调整试验是提高锅炉机组运行经济性、安全性和环保性的重要手段。

　　w形火焰锅炉在燃用低挥发分燃料方面的优越性能已为国内、外的运行实践所证明，但在运行中还存在着受热面超温、锅炉效率偏低等问题。特别是近年来燃用煤种与设计煤质偏差较大，导致经济运行不佳，锅炉效率偏低，具体表现在飞灰含碳量高、排烟温度高等方面。为了找出较好的运行状态，为运行操作提供和指导，特对该锅炉进行燃烧优化调整试验。

　　1设备概况某电厂1机组锅炉为美国FW公司制造的亚临界、自然循环、一次中间再热、平衡通风、固态排渣W形火焰煤粉炉。设计煤种为万年煤矿无烟煤及当地的贫混煤，锅炉采用直吹式制粉系统，炉前磨煤机混煤方式，配有6台双进双出钢球磨煤机。每台磨煤机配备了4台STOCK称重式给煤机，每端各2台，每台给煤机的设计出力为55.80t/h.锅炉共设有12个煤斗，每台磨煤机配有2个煤斗，分别装有无烟煤和贫煤，由装在每台磨煤机两端的4台给煤机向磨煤机进行配煤。锅炉前、后墙炉拱上共布置有36台双旋风筒煤粉燃烧器。锅炉设计煤种参数见表1.送入大风箱中的全部二次风采取分级送风的配风方式，通过由上至下排列的6个送风口送入炉膜（依次称为A，B，C，D，E，F风口）。其中A，B风口为拱部二次风口，布置于前、后拱顶处；C风口用于油枪供风；D，E，F风口水平布置于锅炉前、后墙，称为前、后墙二次风口；D风口风量小，F风口风量大，E风口风量居中。改造后，在F层二次风箱内加装导流板，使F层二次风下倾20°进入炉膜，使得2试验内容及结果2.1氧量调平通过均匀布置在空气预热器进口烟道上的24个测孔，首次测得省煤器出口氧量，见表2.从表2可以看出，尾部烟道的氧量分布不太均匀。炉膜中部氧量低，两侧氧量高，锅炉在运行中易出现中部缺氧燃烧，可能会导致飞灰含碳量高、锅炉效率降低。在W火焰锅炉中F挡板是调节沿炉膜宽度方向风量分布均匀性的主要手段，合理调整F挡板开度，适当增加二次风量，对提高锅炉的经济性至关重要0.因此，F挡板应采取中间大、两边小的“鼓形”配风方式，以保证炉膜中部不缺氧。调整后省煤器出口氧量见表3，F挡板开度指示见表4.从表3可以看出，F挡板按照表4所示的开度进行调整后，省煤器出口烟道上的氧量分布已明显比试验前均衡。F挡板用于调节垂直墙下二次风风量，供给煤粉主气流燃烧所需的大量二次风，F挡板的调整对于改变炉内各风量的动量比为有效，也对W形火焰的形状以及火焰中心的位置影响大，是影响过热器减温水量和锅炉效率的主要因素H.因此，在以下试验中，F挡板均按照表4所示的开度进行调整。

　　2.2变氧量试验氧量的变化（即过量空气系数）对锅炉经济性的影响表现在正反2个方面方面，氧量增加有利于煤粉的完全燃烧，使飞灰可燃物含量下降；另一方面，氧量的增加也会导致烟气量的增加，排烟热损失增加，同时也使风机的电耗增加H.在电厂燃用煤种与设计煤种偏差较大的情况下，不同负荷下的佳氧量也应该有所变化。通过调整二次风风量改变锅炉氧量，其他条件尽量维持不变，因此，机组辅机功耗主要受氧量的影响。结合电厂实际煤种，确定无烟煤贫煤掺烧比例为4：6，试验选取机组运行中典型的3个负荷工况（600MW，500MW和350MW）测试锅炉热效率的变化，同时记录机组辅机功耗的变化。

　　2.2.1机组负荷600MW时佳氧量试验机组负荷在600MW时氧量变化对锅炉效率和厂用电率的影响见表5.从表5可以看出，机组在600MW负荷运行时，随着氧量的增加，固体不完全热损失下降，排烟热损失增加，辅机电耗也增加。当氧量大于3.0时，固体不完全燃烧热损失不再下降，而排烟热损失增加，锅炉热效率反而降低。因此，在机组负荷为600MW时，保持空气预热器入口氧量在2. 5左右运行，锅炉效率高，辅机电耗也较低。

　　2.2.2机组负荷500MW时佳氧量试验机组负荷在500MW时氧量变化对锅炉效率和厂用电率的影响见表6.表2调平前省煤器出口氧量分布（从右往左分布）13.43.43.52.53表3调平后省煤器出口氧量分布（从右往左分布）测孔平均123456789101112A侧3.43.从表6可以看出，机组在500MW负荷运行时，表5机组负荷600MW时量的影响项目工况1工况2工况3空气预热器入口氧量/无烟煤比例/飞灰可燃物质量分数/炉渣可燃物质量分数/排烟热损失/气体未完全燃烧热损失/固体未完全燃烧热损失/散热损失/灰渣物理热损失/锅炉热效率/辅机总功耗/MW表7机组负荷350MW时量的影响项目工况9工况10工况11空气预热器入口氧量/无烟煤比例/飞灰可燃物质量分数/炉渣可燃物质量分数/排烟热损失/气体未完全燃烧热损失/固体未完全燃烧热损失/散热损失/灰渣物理热损失/锅炉热效率/辅机总功耗/MW表6机组负荷500MW时量的影响项目工况4工况5工况6工况7工况8空气预热器入口氧量/3. 00飞灰可燃物质量分数/5.145.555.205.344.44炉渣可燃物质量分数/12.869.随着氧量的增加，固体未完全燃烧热损失和排烟热损失都在增加，辅机电耗也在增加。因此，在此负荷下保持空气预热器入口氧量在3.0左右运行，锅炉效率高，辅机电耗低，供电煤耗也低。

　　2.2.3机组负荷350MW时佳氧量试验机组负荷在350MW时氧量变化对锅炉效率和厂用电率的影响见表7.从表7可以看出，机组在350MW负荷运行时，随着氧量的增加，辅机电耗增大，但是固体未完全燃烧热损失和排烟损失均呈现先减小后增加的趋势。在此负荷下，保持空气预热器入口氧量在4. 7左右运行，锅炉效率高。尽管此时辅机电耗有所增加，但锅炉效率的增加能够抵消辅机电耗增加所造成的损失。

　　当无烟煤掺烧比例为4：6时，保持在燃烧调整后佳氧量的运行条件下，低负荷时火焰卷吸能力较强，煤粉在炉膛内的停留时间长，着火稳定性好，表现为飞灰含碳量降低。但火焰在炉膜内下冲行程长，冷灰斗内灰渣量增加，灰渣含碳量增加。二者相互抵消，此时固体未完全燃烧热损失受负荷影响较小，在排烟热损失基本不变的情况下，锅炉热效率受负荷影响也较小。

　　2.3煤质变化的影响当入炉煤质变化时，挥发分、灰分、低位发热量的变化会使得原煤的燃尽性能发生很大变化，其在炉膜内的停留时间也会改变，相应的配风方式也应有所改变。此次试验在机组负荷500MW时改变配煤比例，降低无烟煤掺烧量，使锅炉全烧贫煤进行锅炉热效率测量，同时记录辅机功耗。煤质变化的影响见表6工况7.从表6可以看出，当锅炉全烧贫煤时可适当降低炉膜出口氧量，此时辅机功耗变化不大，但是锅炉热效率提高2左右。当全烧贫煤时，灰分减少，灰渣量减少，灰渣物理热损失也减少，此时飞灰含碳量变化不大，但灰渣含碳量大大减小，固体未完全燃烧热损失减少，使得效率大大提高。其原因是火焰下冲行程较长，当着火性能较好的煤粉气流在抵达冷灰斗附近时，已经提前参与燃烧，使得灰渣含碳量下降。

　　2.4C挡板的影响C挡板的作用是：控制点火稳燃油枪燃烧所需的风量并提供油枪、油火检的冷却风，按设计要求，正常运行时一般保持关闭状态。此次试验将C挡板开大30（试验结果见表6工况8），与相同条件下的工况7比较，飞灰中碳的质量分数降低0.1左右，锅炉热效率提高0.4左右。同时，在C二次风挡板开大后，对应位置的再热器壁温降低5C左右，过热器减温水略有降低。其原因是C挡板开大后为煤粉气流在着火后及时提供了燃烧所需的空气，提高了煤粉气流的穿透和下冲能力，使得飞灰可燃物降低，火焰中心下移，壁温降低，减温水量降低0. 3结论F挡板是调节沿炉膜宽度方向风量分布均匀性的主要手段，采取中间大、两边小的‘’鼓形“配风方式后，省煤器出口烟道上的氧量分布相对均衡。

　　结合电厂实际煤种，综合考虑锅炉热效率和辅机功耗的变化，在无烟煤掺烧比例为4：6时，建议机组负荷600MW运行时氧量控制在2. 5左右，机组负荷500MW运行时氧量控制在3.0左右，机组负荷350MW运行时氧量控制在4. 7左右。在降低机组负荷时，飞灰含碳量降低，但灰渣含碳量增加，二者相互抵消，锅炉热效率受负荷影响较小。

　　当全部掺烧贫煤时，可适当降低炉膜出口氧量。此时效率大大提高，其主要原因是灰渣含碳量降低。

　　C二次风挡板开大30后，为煤粉气流在着火后及时提供了燃烧所需的空气，提高了煤粉气流的穿透和下冲能力，使得飞灰含碳量降低，热效率提高。