超臨界鍋爐燃燒調(diào)整試驗(yàn)研究

超臨界鍋爐燃燒調(diào)整試驗(yàn)研究

1鍋爐燃燒系統(tǒng)b、600m.b.1903.25.40-m紹興工業(yè)站b.、25.40-m驅(qū)動(dòng)器、螺旋水冷壁、同時(shí)中間熱、平衡通風(fēng)、固定擋渣爐，配備帶環(huán)泵的內(nèi)置式啟動(dòng)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)煤種為淮南煙煤。校核煤種為煙混煤。燃燒系統(tǒng)采用DRB-4ZTM超低NOx雙調(diào)風(fēng)旋流燃燒器及燃盡風(fēng)(OFA)噴口。尾部為分煙道,設(shè)置2臺(tái)三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。采用煙氣分流擋板調(diào)節(jié)再熱器出口汽溫。共36只DRB-4ZTM燃燒器分3層布置在鍋爐的前后墻上,每層前后墻各6只。每臺(tái)鍋爐采用6臺(tái)ZGM113G型中速磨煤機(jī),每臺(tái)磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)鍋爐的一層6只燃燒器,前墻自上往下依次為F層、A層、C層,后墻自上往下依次為E層、B層、D層。正常運(yùn)行時(shí)投運(yùn)5臺(tái)磨煤機(jī)可滿足鍋爐最大出力,1臺(tái)作為備用。在燃燒器上方前后墻上各布置8只雙通道燃盡風(fēng)噴口。2自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)DRB-4ZTM燃燒器的供風(fēng)分別為一次風(fēng)的空氣和煤粉的混合物、環(huán)繞在一次風(fēng)外圍的過渡區(qū)、內(nèi)二次風(fēng)及外二次風(fēng)4個(gè)區(qū)域。大部分二次風(fēng)通過燃燒器進(jìn)入爐膛,并通過位于燃燒器入口處的滑動(dòng)調(diào)風(fēng)盤分別進(jìn)入燃燒器的內(nèi)、外二次風(fēng)通道?；瑒?dòng)調(diào)風(fēng)盤可以獨(dú)立調(diào)節(jié)進(jìn)入燃燒器的風(fēng)量,滑動(dòng)調(diào)風(fēng)盤的位置是通過燃燒管理系統(tǒng)由一個(gè)線性電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置自動(dòng)調(diào)節(jié)。根據(jù)制造廠建議,所有燃燒器滑動(dòng)調(diào)風(fēng)盤的點(diǎn)火位置初始設(shè)定為開啟152mm,冷卻位置初始設(shè)定為開啟102mm。內(nèi)二次風(fēng)軸向葉片的最大開度為60°,最小開度為20°,調(diào)節(jié)范圍為20°～60°,可調(diào)葉片的初始設(shè)定角度為30°。外調(diào)風(fēng)葉片的最大開度為80°,最小開度為40°,調(diào)節(jié)范圍為40°～80°,外二次風(fēng)可調(diào)葉片的初始設(shè)定開度為60°。過渡區(qū)調(diào)風(fēng)環(huán)的可調(diào)范圍為0～150mm,所有燃燒器調(diào)風(fēng)環(huán)的初始開啟位置設(shè)定為50mm。還有一部分二次風(fēng)通過分隔風(fēng)箱進(jìn)入燃燒器上方的OFA噴口。每只OFA噴口裝有一個(gè)控制風(fēng)量的手動(dòng)調(diào)風(fēng)套筒,在鍋爐投運(yùn)后,進(jìn)入OFA噴口的風(fēng)量由裝在NOx風(fēng)箱入口分風(fēng)道上的擋板根據(jù)鍋爐負(fù)荷高低自動(dòng)調(diào)節(jié)。為了控制NOx排放,在鍋爐滿負(fù)荷時(shí),進(jìn)入OFA噴口的二次風(fēng)量應(yīng)保持最大,隨著鍋爐負(fù)荷降低,風(fēng)量應(yīng)減少,供給每只NOx噴口的風(fēng)量應(yīng)均勻。調(diào)風(fēng)套筒的初始位置為150mm(全開為330mm),中心調(diào)風(fēng)盤的初始位置為全開(全行程為250mm),旋流葉片的初始位置為45°(可調(diào)范圍為20°～90°)。3試驗(yàn)內(nèi)容和結(jié)果3.1省煤器出口氧量通過均勻布置在空氣預(yù)熱器進(jìn)口煙道上的20×4個(gè)測(cè)孔所測(cè)得的省煤器出口氧量分布,并參考一級(jí)過熱器管壁溫度的橫向分布來調(diào)節(jié)各燃燒器二次風(fēng)的配風(fēng)方式,如各燃燒器二次風(fēng)調(diào)風(fēng)盤的開度、內(nèi)外二次風(fēng)的開度等。首次測(cè)得省煤器出口氧量見表1。由表1可見,尾部煙道的氧量分布不太均勻。此時(shí),所有運(yùn)行磨煤機(jī)燃燒器的調(diào)風(fēng)盤開度為100%,非運(yùn)行磨煤機(jī)燃燒器調(diào)風(fēng)盤開度為50%;所有燃燒器的內(nèi)外二次風(fēng)開度均為初始位置,分別為50°和45°;所有OFA層調(diào)風(fēng)套筒均為初始位置(150mm),二次風(fēng)箱A/B側(cè)擋板開度和OFA層風(fēng)箱A/B側(cè)擋板開度均為100%。燃燒調(diào)整后省煤器出口氧量見表2,燃燒器狀態(tài)見表3。燃燒調(diào)整前后一級(jí)過熱器管壁溫度分布對(duì)比如圖1所示。從表2可見,省煤器出口煙道上的氧量分布已明顯比試驗(yàn)前均衡。從圖2也可看出,調(diào)整后的壁溫均衡性明顯得到了改善。3.2省煤器出口氧量對(duì)nox含量的影響為了掌握該爐的NOx特性,在不同氧量,不同投磨煤機(jī)組合及不同OFA風(fēng)量下測(cè)試了空氣預(yù)熱器出口的NOx含量(文中NOx含量值均指折算到空氣預(yù)熱器出口過量空氣系數(shù)為1.4的數(shù)據(jù))。當(dāng)投運(yùn)A、B、D、E、F燃燒器(即下層C燃燒器停運(yùn))時(shí),滿負(fù)荷工況下鍋爐的NOx含量在(340～350)mg/m3(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),下同)之間。在氧量3.6%以下時(shí),省煤器出口氧量對(duì)NOx含量的影響不大(圖2),但當(dāng)氧量繼續(xù)增加時(shí),NOx含量急劇上升。這主要是由于燃燒器高溫區(qū)域的氧量增加,造成熱力NOx增加所致。當(dāng)磨煤機(jī)A、B、C、D、F運(yùn)行(上層E燃燒器停運(yùn))時(shí),NOx含量要比磨煤機(jī)A、B、D、E、F運(yùn)行(下層C燃燒器停運(yùn))時(shí)明顯小得多。省煤器出口氧量為3.2%時(shí),NOx含量只有245.6mg/m3;省煤器出口氧量為4%時(shí),NOx含量也只有282mg/m3,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求(450mg/m3)。當(dāng)磨煤機(jī)A、B、C、D、F運(yùn)行方式時(shí),進(jìn)行了OFA風(fēng)量變化對(duì)NOx含量影響的試驗(yàn)。在總二次風(fēng)量(1900t/h左右)和鍋爐其它主要參數(shù)保持不變,OFA風(fēng)量分別為560t/h和450t/h時(shí),NOx含量分別為236mg/m3和282mg/m3。顯然,OFA風(fēng)量增加后,NOx排放量減少,這是因?yàn)槿紵鲄^(qū)域的風(fēng)量轉(zhuǎn)移至OFA噴口所致。3.3氧量對(duì)運(yùn)行方式的影響過量空氣系數(shù)即氧量的變化對(duì)鍋爐經(jīng)濟(jì)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。但不利的一面是氧量增加使煙氣量增加,排煙熱損失增加,同時(shí)也使風(fēng)機(jī)的電耗增加。對(duì)此,在額定負(fù)荷下,保持投磨煤機(jī)方式(磨煤機(jī)A、B、D、E、F運(yùn)行方式)和二次風(fēng)配風(fēng)方式不變,改變總風(fēng)量,使省煤器出口氧量分別在3.0%、3.2%、3.5%、4.0%左右時(shí),進(jìn)行氧量變化對(duì)經(jīng)濟(jì)性影響的試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。由圖3可見,在氧量小于3.6%時(shí),排煙熱損失對(duì)氧量的變化不太敏感,但在氧量大于3.6%后,排煙熱損失的上升趨勢(shì)明顯加快?？梢?00MW工況運(yùn)行中對(duì)氧量的控制不宜超過3.6%。變氧量工況中氧量變化對(duì)鍋爐效率的影響如圖4所示。從圖4可見,氧量在3.2%左右時(shí)鍋爐效率最高。氧量大于3.6%以后,鍋爐效率的下降很明顯,證明氧量提高后,飛灰含碳量減少帶來的好處不足以抵消排煙熱損失上升帶來的不利影響。加之氧量提高后送、引風(fēng)機(jī)電耗也將上升,所以運(yùn)行中過高的氧量對(duì)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性有弊無利。根據(jù)整個(gè)燃燒調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果,推薦在600MW工況下的氧量設(shè)定值為3.2%左右。4燃燒一定劑量的選擇(1)北京巴威公司首臺(tái)600MW機(jī)組超臨界鍋爐采用低NOx新型燃燒器以及OFA技術(shù),其NOx排放遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。(2)鍋