600MW超临界锅炉燃烧调整与优化

罗国坚

摘要：针对某电厂600MW超临界锅炉燃烧中NOx含量偏高的问题，进行了锅炉燃烧调整试验，依据试验结果分析研究，主要实行了燃尽风风门开度的调整措施和氧量的控制措施，实施后NOx排放指标明显下降，证明了分析结果和措施的有效性，优化了该电厂锅炉燃烧的运行效果。

关键词：超临界锅炉；NOx含量；调整试验；风门开度；氧量

CombustionAdjustmentandOptimizationof600MWSupercriticalBoiler

LuoGuojian

(GuangdongZhuhaiJinwanPowerPlant,Zhuhai,Guangdong519000,China)

Abstract:InviewofthehighNOxcontentinthecombustionofa600MWsupercriticalboilerinapowerplant,theboilercombustionadjustmenttestwascarriedout.Accordingtothetestresultsanalysis,theadjustmentmeasuresfortheopeningoftheexhaustdamperandthecontrolmeasuresoftheoxygenamountweremainlyimplemented.Aftertheimplementation,theNOxemissionindexdecreasedsignificantly,whichprovedtheeffectivenessoftheanalysisresultsandmeasures,andoptimizedtheoperationeffectoftheboilercombustioninthepowerplant.

Keywords:supercriticalboiler;NOxcontent;adjustmenttest;damperopening;oxygencontent

引言

某电厂锅炉是上锅生产的型号为SG–1913/25.4–M960的600MW超临界参数变压运行直流炉，四角切圆燃烧，锅炉设计煤种为神府东煤，校核煤种为晋北煤。

该电厂运行中NOx浓度较高，尤其是低负荷时情况更加严重，同时低负荷时末过左右侧气温偏差也较大。针对上面问题，以及为了掌握锅炉运行状况和燃烧特点，该电厂通过综合分析，进行了燃烧试验和调整措施，为锅炉最优化运行提供依据。

1调整试验原理和主要方案内容

制粉系统试验是燃烧调整优化试验的重要基础，通过制粉系统的试验掌握该型号的磨煤机在不同运行方式下的煤粉细度、均匀性指数、制粉单耗等特性，为锅炉的优化燃烧组织运行提供数据参考与支持。

1.1磨煤机出口一次风管分配均匀性测量和调整试验

在热态条件下，对各台磨煤机进行所有一次风管风速进行测量。一次风管风速及偏差计算如下。

通过毕托管测量各一次风管内的动压和静压值，从而求得整个截面的平均动压值Pd(Pa)，按下式计算管道的风速[1]：

式中，k为靠背管速度系数、为气流密度，按下式计算

式中，Pa为当地大气压；Ps为所测截面静压，Pa；t为所测气流温度，℃；为标准状态下的空气密度,=1.293kg/m3。

一次风质量流量Qm公式为：

式中，A为一次风管通流面积，而m2风速的最大相对偏差公式为：

式中，Qmax(min)是4根管道内最大(最小)的风量kg/s、Qave是4根管道内的平均风量kg/s。上面就是磨煤机一次风调整试验公式和原理。

1.2磨煤机煤粉精细度试验

磨煤机制粉特性试验严格按照行标DL/T467

-2004试验规程进行，在每根管道布置6个取样点，直接利用自主设计的可调整取样点位置的平头式取样枪伸入煤粉管道取样，每根管道取样时间为2分钟，在一次风管测点上的取样系统如图1所示。试验测试磨煤机的出力、煤粉细度、煤粉均匀性指数、煤粉水分、管间煤粉相对浓度偏差等指标，测试磨煤机的工况如下所述。

图1煤粉取样示意图

1.3变氧量试验

锅炉氧量的高低，反应了锅炉过量空气系数的多少，一般来说，氧量越高，燃烧相对越充分，飞灰底渣含碳量越低，CO的生成越低，高温腐蚀越弱，但是氧量越高，排烟损失越大，此外，风机电耗越高，NOx可能也越高[2]，因此在600MW、500MW、400MW、300MW、250MW、210MW负荷下，多少氧量既能够满足锅炉的优化燃烧组织，又能够减少其负面影响，需要通过试验进行深入研究。

1.4变二次风风门开度试验

二次风门的配比是燃烧调整的重点内容，二次风门试验，既要保证锅炉在主燃烧区燃烧的相对充分，降低飞灰底渣含碳量，也要考虑NOx生成量；二次风门的配比还要与该型号的燃烧器机理保持一致。

实验中保持其他风门开度函数设置不变，维持二次风风箱与炉膛压差相同，改变SOFA风风门开度，各层SOFA风风门组合，进行相关试验。评价SOFA风风门开度是否合适的依据为；高温受热面偏差小，NOx排放低，汽水参数合理，再热器汽温高且无减温水等。

1.5一次风风速调整试验

一次风风压、风速多少合适且经济，与煤质关系密切，试验过程中，在100%ECR下，在其它运行参数不变的条件下，仅改变一次风风压（风速），研究其对锅炉燃烧、流动、传热的影响。

实验步骤是按照0.2KPa的压力逐步提升现在的一次风的压力。同时在不同的等级压力下，观察测量磨煤机的温度、电流、差压等各项参数的情况。然后在允许情况下在逐步降低风压，观察和记录飞灰低渣的碳的含量。综合上述的各项指标分析研究出最佳的风压，并且根据结果调整逻辑。

2调整试验结果

2.1一次风热态调平试验

通过一次风热态调平试验发现，A、C磨粉管速度偏差均达到5%以内的要求，故未进行可调缩孔的调整。B、D、E、F磨个别粉管速度偏差超过5%，通过调整粉管缩孔开度将B、D、E、F磨粉管速度偏差调整到5%以内。

2.2煤粉精细度结果

分别对磨制烟煤和印尼煤的磨煤机进行了制粉系统出力试验和变分离器折向挡板试验，试验结果显示，在现有折向挡板开度下，磨制烟煤的磨煤机不同出力的煤粉细度在18.3%-20.5%范围内，煤粉均匀性指数均大于1；磨制印尼褐煤的磨煤机不同出力的煤粉细度在21.5%-25.6%范围内，煤粉均匀性指数均大于1。由此可见煤粉细度相对偏细。

表1不同氧量下试验结果

2.3氧量实验结果

SCR入口的DCS显示氧量低于运行实际氧量较大，左侧低0.75%，右侧低0.56%。空预器出口的DCS显示氧量也均低于实际运行氧量，左侧低0.21%，右侧低1.06%。空预器出口温度A侧表盘温度比实测温度高3.7度，B侧温度相差不大。具体试验结果如下表所示。

2.4二次风门挡板开度及燃烧器摆角校核试验结果

经校核发现，风门就地开度和表盘开度基本无偏差，个别有偏差的已进行维护，SOFA风摆角和燃烧器摆角就地角度与表盘存在部分偏差，其中E-F层连接6部位断裂，缺陷已得到解决。试验和运行中燃烧器摆角容易卡。燃尽风开度调整中，开度在一定范围内开大，氮氧化物会表现出随之降低的结果。

3试验分析与调整措施

依据结果与研究理论，锅炉燃烧的NOx含量主要是受炉膛温度和主要燃烧区域的含氧量来综合作用。因此，随着氧量的降低NOx的含量也会降低，另外开大燃尽风也会降低NOx的含量，这主要是起到了稀释作用[3]。

基于上述原因，进行了风门逻辑的调整，将对应燃尽风尽量开大，由之前的0°调整为反切15°，同时保证其他辅助风门的开度，防止其开度过小导致周围温度过高烧坏喷嘴等设备[4]。

通过措施调整后，NOx的浓度得到了进一步的降低，结果如下表2所示：

表2调整前后NOx浓度

由上表可知，NOx浓度得到了进一步的下降，效果明显。同时经过调整后，末过左右侧的锅炉壁温相差也得到了有效的控制，下降到了25℃左右，更好的提高了锅炉燃烧的稳定性和效率。

除了以上的主要措施，还进行了后期的改进措施，进行定期的设备维护和检测，提升减温水的反应速率和精准度，更好的达到了优化燃烧的效果。

4结论

某电厂针对自身NOx含量较高和末过左右侧壁温温差较大等问题，进行了对应的试验研究，试验表明NOx的含量和氧量与燃尽风量有关。对此该电厂实施了调整措施，通过调整燃尽风风门和其他辅助风门的逻辑，开大燃尽风，降低燃烧的氧量。措施实施后，NOx含量得到了较大的降低，特别是50%负荷时候，降低了将近一半的含量，同时壁温温差也控制到了25℃左右。结果证明了措施的有效性，大大优化了锅炉的燃烧性能，具有一定的参考价值。

参考文献

[1]王文兰,王巍,崔艳艳.600MW超临界锅炉燃烧优化调整及试验研究[J].电站系统工程,2014(1):11-15.

[2]杨帮敏.600MW级超临界锅炉低NOx燃烧优化分析[J].电力与能源,2014(2):197-200.

[3]郭伟,王文兰,冯永祥.600MW超临界锅炉燃烧优化调整研究[J].电站系统工程,2014(6):45-47.

[4]万朝晖;康科伟;.600MW超临界锅炉低NO_x燃烧协调优化研究[C]//第十届长三角电机、电力科技分论坛.0.

作者简介

罗国坚（1983-），男，广东珠海人，本科，助理工程师，广东珠海金湾发电有限公司，从事集控运行工作，519000。