伍日勝，李賀，楊飛龍，靳立維

(廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司，廣東 惠州 516363)

1000MW超臨界鍋爐氧量控制及配風(fēng)優(yōu)化

伍日勝，李賀，楊飛龍，靳立維

(廣東惠州平海發(fā)電廠有限公司，廣東 惠州 516363)

介紹了某廠2×1 000 MW超超臨界機(jī)組投產(chǎn)后通過對傳統(tǒng)的氧量控制及二次配風(fēng)方式進(jìn)行優(yōu)化，大幅度降低了爐膛出口NOx排放量和風(fēng)煙系統(tǒng)電耗。同時(shí)，還將試驗(yàn)所得的優(yōu)化參數(shù)以函數(shù)曲線的形式應(yīng)用于DCS中，實(shí)現(xiàn)了鍋爐配風(fēng)的精細(xì)化控制。

配風(fēng)方式；NOx排放；風(fēng)煙系統(tǒng)電耗；精細(xì)化控制

0 前言

合理的氧量控制及二次風(fēng)配風(fēng)方式是提高鍋爐效率與降低爐膛出口NOx的重要途徑[1]。通過燃燒調(diào)整試驗(yàn)對傳統(tǒng)的氧量控制及二次風(fēng)配風(fēng)方式進(jìn)行了優(yōu)化。在保證鍋爐效率的前提下，大幅度降低了爐膛出口的NOX濃度與風(fēng)煙系統(tǒng)電耗，取得了十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益。同時(shí)，還根據(jù)配風(fēng)調(diào)整試驗(yàn)所得的優(yōu)化參數(shù)設(shè)定了二次風(fēng)門擋板的自動控制邏輯，實(shí)現(xiàn)了從鍋爐點(diǎn)火吹掃到滿負(fù)荷的全程風(fēng)門擋板自動控制。

1 鍋爐概況

鍋爐型號為SG-3093/27.46-M533，型式為∏型布置、單爐膛、一次中間再熱、尾部雙煙道結(jié)構(gòu)、八角雙切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、機(jī)械干式排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)露天布置、采用帶BCP泵的內(nèi)置式啟動分離系統(tǒng)、三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器、采用正壓冷一次風(fēng)機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)、超超臨界參數(shù)變壓直流鍋爐。

設(shè)計(jì)煤種與燃燒調(diào)整試驗(yàn)用煤如表1所示：

表1 設(shè)計(jì)煤種燃煤特性表

2 氧量控制優(yōu)化

最佳氧量的確定對于鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保運(yùn)行至關(guān)重要[2]。運(yùn)行氧量過高將會導(dǎo)致鍋爐排煙損失增大、爐側(cè)風(fēng)機(jī)的電耗增加、爐膛出口NOx排放量升高等一系列問題；運(yùn)行氧量過低，也會引起鍋爐不完全燃燒損失增加、爐膛受熱面高溫腐蝕、鍋爐結(jié)焦等問題[3]。

初始的氧量控制函數(shù)是鍋爐廠設(shè)定的。投產(chǎn)后通過變氧量試驗(yàn)證明原設(shè)計(jì)氧量偏高。在保證鍋爐效率不降低的前提下，根據(jù)以上數(shù)據(jù)整體降低了鍋爐的運(yùn)行氧量，優(yōu)化前后的氧量控制函數(shù)曲線如圖1所示。

圖1 氧量優(yōu)化前后對比圖

優(yōu)化效果：對氧量控制曲線優(yōu)化后，由于鍋爐的燃燒氧量降低了，爐膛出口NOX濃度大幅度降低，氧量函數(shù)修改前后各負(fù)荷階段爐膛出口NOX對比如圖2所示。

圖2 氧量優(yōu)化前后各負(fù)荷階段爐膛出口NOX對比圖

由于降低了鍋爐的運(yùn)行氧量，送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)的電耗也大幅度降低[4]。氧量優(yōu)化后，通過運(yùn)行期間對鍋爐受熱面的檢查，未發(fā)現(xiàn)鍋爐有結(jié)焦現(xiàn)象；大修期間對鍋爐受熱面的檢查，未發(fā)現(xiàn)鍋爐受熱面有高溫腐蝕情況如圖3所示。

圖3 氧量優(yōu)化后爐膛結(jié)焦與高溫腐蝕情況。

通過降氧量試驗(yàn)對鍋爐氧量控制曲線進(jìn)行了優(yōu)化，在保證了鍋爐效率的基礎(chǔ)上平均降低了爐膛出口NOX濃度136.63 mg/Nm3，降低了廠用電率0.074%，折合供電煤耗0.221 g/kwh。

3 二次風(fēng)配風(fēng)方式優(yōu)化

3.1 最優(yōu)配風(fēng)參數(shù)確定

根據(jù)NOX生成原理，增加上層SOFA風(fēng)比例可以有效的實(shí)現(xiàn)分級送風(fēng)，降低爐膛出口NOX濃度[5]。但SOFA比例過高也會帶來排煙溫度升高、爐渣含碳量增加等不利影響[6]。通過配風(fēng)調(diào)整試驗(yàn)，增加了SOFA風(fēng)比例，保證鍋爐效率的前提下降低了爐膛出口NOX濃度。

在不影響鍋爐效率與保證燃燒器安全運(yùn)行的前提下將鍋爐風(fēng)箱差壓逐步由1.0 kPa降低至0.35 kPa(滿負(fù)荷)。由于風(fēng)箱差壓的降低，送風(fēng)機(jī)的電流明顯減少 [7]，配風(fēng)優(yōu)化前后送風(fēng)機(jī)電流對比如圖6所示。

圖4 配風(fēng)優(yōu)化后爐膛出口NOX對比圖

3.2 鍋爐二次風(fēng)自動優(yōu)化

圖4為六個(gè)涂層試樣在1500 ℃空氣中焙燒16 h的照片．從圖4可見：1號和5號試樣經(jīng)16 h焙燒后，試樣變形且體積明顯變小，2號試樣經(jīng)焙燒后變形，6號試樣燒后變形較小，而3號試樣燒后幾乎沒有變形．

由于二次風(fēng)門的調(diào)整會影響到鍋爐排煙溫度、鍋爐不完全燃燒損失、爐膛出口NOX濃度、風(fēng)箱差壓、鍋爐主再熱汽溫等多個(gè)參數(shù)。二次風(fēng)門自動控制一直是鍋爐自動控制中的難點(diǎn)，絕大多數(shù)電廠都是采用了運(yùn)行人員手動控制的方式[8]。根據(jù)配風(fēng)調(diào)整試驗(yàn)數(shù)據(jù)在保證鍋爐效率與安全性的前提下，確定二次風(fēng)門擋板的最優(yōu)函數(shù)關(guān)系：

3.2.1 周界風(fēng)

1)煤層燃燒器投運(yùn)時(shí)周界風(fēng)為煤層給煤量的函數(shù)，如圖6所示：

2)煤層未投運(yùn)時(shí)，為防止燃燒器噴嘴燒壞，設(shè)置了周界風(fēng)冷卻位函數(shù)，周界風(fēng)開度為鍋爐主控的函數(shù)如圖7所示 (越接近上層的燃燒器噴嘴接受輻射熱的熱量越高，故開度也越大)：

圖7 煤層停運(yùn)時(shí)周界風(fēng)控制函數(shù)

3.2.2 燃燒器上/下風(fēng)

1)煤層燃燒器投運(yùn)時(shí)燃燒器上、下風(fēng)為煤層給煤量的函數(shù)，如圖8所示：

圖8 煤層投運(yùn)時(shí)上/下風(fēng)控制函數(shù)

2)煤層未投運(yùn)時(shí)，為防止燃燒器上、下風(fēng)噴嘴燒壞，燃燒器上、下風(fēng)噴嘴置冷卻位其開度為鍋爐主控的函數(shù)如圖9所示：

圖9 煤層停運(yùn)時(shí)上/下風(fēng)控制函數(shù)

圖10 風(fēng)箱差壓控制函數(shù)

電廠運(yùn)行初期出現(xiàn)過燃燒器燒損情況，后通過研究發(fā)現(xiàn)燒損原因是由于火嘴停運(yùn)時(shí)，周界風(fēng)冷卻不足導(dǎo)致[9]，通過設(shè)置周界風(fēng)擋板冷卻位邏輯避免了燃燒器燒損情況。優(yōu)化效果：通過配風(fēng)試驗(yàn)，在不降低鍋爐效率與主、再熱汽溫的前提下，通過增加SOFA風(fēng)比例、降低風(fēng)箱差壓等措施，平均降低了爐膛出口NOX濃度45.3 mg/Nm3、送風(fēng)機(jī)電流18.67 A。

4 結(jié)束語

鍋爐廠為了保證鍋爐的燃盡率，給定的氧量控制曲線存在普遍偏高的情況，另外，傳統(tǒng)的鍋爐配風(fēng)策略對分級送風(fēng)的比例控制也偏于保守[10]。電廠投運(yùn)后通過對氧量控制和二次風(fēng)配風(fēng)方式的兩項(xiàng)優(yōu)化工作，在保證了鍋爐效率的基礎(chǔ)上降低了爐膛出口NOx排放濃度共181.93 mg/ Nm3、降低了供電煤耗共0.231 g/kwh。

2)將鍋爐配風(fēng)調(diào)整試驗(yàn)所得的優(yōu)化參數(shù)以函數(shù)曲線的方式應(yīng)用于DCS中，不但減少了運(yùn)行人員操作調(diào)整的任務(wù)量，也避免了由于運(yùn)行人員操作水平參差不齊而導(dǎo)致的調(diào)整效果的差異，實(shí)現(xiàn)了鍋爐配風(fēng)參數(shù)的精細(xì)化控制，解決了鍋爐自動控制中二次風(fēng)擋板自動控制的難點(diǎn)。

[1] 謝江，祁積滿，李賀.1 000 MW超超臨界機(jī)組鍋爐運(yùn)行參數(shù)精細(xì)化控制 [J].云南電力技術(shù)，2013，41(5)：85-90.

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Research on Oxygen Volume and Second Air Distribution of the Boiler in 1 000 MW Ultra Supercritical Unit

WU Risheng，LI He，YANG Feilong，JIN Liwei
(Guandong Huizhou Pinghai Power Plant，Ltd.，Huizhou，Guangdong 516365)

This paper introduces the results that the NOx emission in the boiler export and the power consumption of the air and gas system were reduced greatly by adjusting the oxygen volume and the second air distribution of the boiler of 2×1 000 MW ultra-supercritical units in Pinghai Power Plant.The results realize the meticulous control of the second air distribution by using the curvilinear function of optimized parameter from the experiment in DCS system.

air distribution strategy；NOx emissions；air and gas system power consumption；automation control.

TK22

B

1006-7345(2014)05-0081-03

2014-03-20

伍日勝 (1970)，男，學(xué)士，工程師，廣東惠州平海電廠，主要從事發(fā)電廠集控技術(shù)管理工作 (e-mail)150128127＠qq.com。

李賀 (1980)，男，學(xué)士，工程師，廣東惠州平海電廠，主要從事發(fā)電廠集控技術(shù)管理工作。主要從事發(fā)電廠集控技術(shù)工作(e-mail)Peterli170＠163.com。

楊飛龍 (1984)，男，學(xué)士，工程師，廣東惠州平海電廠，主要從事發(fā)電廠集控技術(shù)管理工作 (e-mail)394184037＠qq.com。