吳 貴 李保良

（姚孟發(fā)電有限責(zé)任公司，河南 平頂山 467031）

正交試驗(yàn)法在鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整中的應(yīng)用

吳 貴 李保良

（姚孟發(fā)電有限責(zé)任公司，河南 平頂山 467031）

本文介紹了某廠(chǎng)應(yīng)用正交試驗(yàn)方法對(duì)鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)的情況，通過(guò)對(duì)各種影響鍋爐效率的因素進(jìn)行分析對(duì)比，找出了鍋爐最佳運(yùn)行工況。

正交試驗(yàn)；鍋爐效率；燃燒優(yōu)化

某廠(chǎng)#5號(hào)鍋爐為東方鍋爐廠(chǎng)引進(jìn)日本技術(shù)制造的國(guó)產(chǎn)超臨界滑壓運(yùn)行直流鍋爐，鍋爐型號(hào)DG1900/25.4-Ⅱ1型，單爐膛，一次中間再熱，尾部雙煙道結(jié)構(gòu)，固態(tài)排渣，全鋼構(gòu)架，全懸吊露天布置，采用中速磨直吹式制粉系統(tǒng)，配6臺(tái)磨煤機(jī)，其中1臺(tái)備用；采用前后墻對(duì)沖燃燒方式，24只HT-NR3低NOx燃燒器分三層布置在爐膛前后墻上；燃燒器上方布置有燃盡風(fēng)（OFA）風(fēng)口，前后墻各6只。設(shè)計(jì)燃用當(dāng)?shù)責(zé)熋?，鍋爐保證效率為93.49%。

1 問(wèn)題的產(chǎn)生

#5爐自投產(chǎn)以來(lái)尚未進(jìn)行大修，一直存在預(yù)熱器換熱效率低問(wèn)題，排煙溫度超設(shè)計(jì)值約30℃；燃燒煤種長(zhǎng)期低于設(shè)計(jì)值，在500MW負(fù)荷以上需投運(yùn)6套制粉系統(tǒng)；長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后燃燒器噴口磨損，預(yù)熱器阻力增加。

公司曾于2011年9月委托電科院對(duì)#5爐進(jìn)行了性能測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果顯示機(jī)組在500MW-600MW區(qū)間運(yùn)行時(shí)，鍋爐熱效率僅約為91%，遠(yuǎn)低于保證值93.49%。鍋爐存在燃燒優(yōu)化調(diào)整的必要。

2 正交試驗(yàn)法的基本思想

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是利用正交表來(lái)安排與分析多因素試驗(yàn)的一種設(shè)計(jì)方法。它于試驗(yàn)因素的全部水平組合中，挑選部分有代表性的水平組合進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)這部分試驗(yàn)結(jié)果的分析了解全面試驗(yàn)的情況，找出最優(yōu)的水平組合。例如影響鍋爐效率的因素有：煤質(zhì)、煤粉細(xì)度、二次風(fēng)配風(fēng)方式、燃盡風(fēng)比率、氧量等；而這些因素都具備多個(gè)數(shù)值或者狀態(tài)，稱(chēng)之為水平。

日常運(yùn)行中，煤質(zhì)受控于市場(chǎng)無(wú)法自主選擇，而煤粉細(xì)度不能頻繁調(diào)整，因此，在實(shí)際運(yùn)行中，一般通過(guò)調(diào)整二次風(fēng)配風(fēng)方式、氧量和燃盡風(fēng)比率三個(gè)因素來(lái)優(yōu)化鍋爐燃燒。

試驗(yàn)選定二次風(fēng)配風(fēng)方式（A）、運(yùn)行氧量（B）、燃燼風(fēng)開(kāi)度（C）三個(gè)因素。每因素選取三個(gè)水平：A1 A2 A3、B1 B2 B3、C1 C2 C3。這是一個(gè)三因素三水平的試驗(yàn)，若按全面實(shí)驗(yàn)要求，取三因素所有水平之間的組合，即A1B1C1、A1B1C2、A1B1C3......A3B3C3，須進(jìn)行33=27種組合的實(shí)驗(yàn)。

全面試驗(yàn)對(duì)各因子與指標(biāo)間的關(guān)系剖析得比較清楚，但試驗(yàn)次數(shù)太多，在實(shí)際工作中不可行。若采用L9（34）的正交試驗(yàn)方案，只要做9次，工作量減少了2/3，而在一定意義上代表了27次試驗(yàn)。由于試驗(yàn)次數(shù)少，縮短了試驗(yàn)周期，減少了時(shí)間干擾誤差，從而可以提高試驗(yàn)精度，快速找到最適的鍋爐燃燒方式。

3 正交試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

該試驗(yàn)選定二次風(fēng)配風(fēng)方式、運(yùn)行氧量、燃燼風(fēng)開(kāi)度三個(gè)影響因素。每因素選取三個(gè)水平，二次風(fēng)配風(fēng)方式為三角配風(fēng)、束腰配風(fēng)、均等配風(fēng)；運(yùn)行氧量取三水平；燃燼風(fēng)開(kāi)度取三水平。對(duì)以上3因素3水平試驗(yàn)，可利用正交表L9(34)安排，各因素、水平及試驗(yàn)方案如表1。

表1 因素與水平

表2 試驗(yàn)方案

4 試驗(yàn)結(jié)果與分析

試驗(yàn)開(kāi)始前測(cè)試原始工況的鍋爐效率為90.91%。然后按照正交試驗(yàn)方案逐個(gè)工況測(cè)試，試驗(yàn)在550MW負(fù)荷下進(jìn)行，以鍋爐效率作為分析對(duì)象，數(shù)據(jù)結(jié)果如表3。

表 3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果

（續(xù)表3）

顯著性檢驗(yàn):根據(jù)以上計(jì)算，進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，列出方差分析表，結(jié)果如表4。

表4 顯著性檢驗(yàn)

原工況效率90.91%，工況9效率91.80%，效率提高了0.89%。

通過(guò)極差分析，三個(gè)因素對(duì)效率的影響順序?yàn)椋号滹L(fēng)方式、燃燼風(fēng)、氧量；最佳運(yùn)行工況是A3B3C2，正好對(duì)應(yīng)工況9；即：配風(fēng)方式均等、燃燼風(fēng)開(kāi)度25%、氧量取3.2%時(shí)。

方差分析表明，配風(fēng)方式對(duì)鍋爐效率影響是顯著的。

為驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果的有效性，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，再次對(duì)原工況、工況9進(jìn)行了重復(fù)試驗(yàn)。結(jié)果顯示原工況鍋爐效率91.21%，工況9的鍋爐效率92.02%，后者效率提高0.81%。兩次鍋爐效率提升幅度相近，證明結(jié)果是可信的。

5 經(jīng)濟(jì)性分析

5.1 廠(chǎng)用電率變化對(duì)供電煤耗的影響。

工況調(diào)整前后，鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)的廠(chǎng)用電發(fā)生變化。統(tǒng)計(jì)上只考慮送風(fēng)機(jī)、吸風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)的廠(chǎng)用電變化。統(tǒng)計(jì)如表5。

表 5 三大風(fēng)機(jī)功率變化統(tǒng)計(jì)

工況9與原工況相比廠(chǎng)用電功率增加288.02KW，影響#5機(jī)廠(chǎng)用電率增加0.052%，影響#5機(jī)組供電煤耗升高約0.17g/kw·h。

5.2 鍋爐效率變化對(duì)供電煤耗影響

優(yōu)化調(diào)整后的鍋爐效率兩次試驗(yàn)測(cè)得分別提高0.89%和0.81%，平均提高為0.85%，影響機(jī)組供電煤耗降低約2.89 g/ kw·h。

5.3 兩相比較，機(jī)組供電煤耗降低約2.72 g/kw·h

優(yōu)化調(diào)整后，鍋爐效率提升帶來(lái)的效益遠(yuǎn)高于廠(chǎng)用電增加帶來(lái)的影響。

6 結(jié)語(yǔ)

6.1 在高負(fù)荷區(qū)間內(nèi)，配風(fēng)方式的變化對(duì)鍋爐效率的影響顯著，采用均等配風(fēng)方式、燃燼風(fēng)開(kāi)度25%、氧量3.2%時(shí)鍋爐運(yùn)行效率最高。

6.2 采用正交試驗(yàn)法試驗(yàn)工作量小、試驗(yàn)費(fèi)用低、試驗(yàn)結(jié)果正確。經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明該方法可以用于鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整，試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)可以是鍋爐效率，也可以NOx等其他指標(biāo)。

[1]何長(zhǎng)征，張永福，韋紅旗.正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及其在鍋爐燃燒調(diào)整中的應(yīng)用[J].潔凈煤燃燒與發(fā)電技術(shù)，2004（6）：40-43.

[2]趙晴川，李建生，渠富元.正交試驗(yàn)法在燃煤電站鍋爐燃燒優(yōu)化中的應(yīng)用[J].華東電力，2008（8）.

[3]謝兵，沈瑾.正交試驗(yàn)法在低溫鍋爐調(diào)試中的應(yīng)用[J].節(jié)能與環(huán)保，2008（8）.

TK227.1

A

1671-0037（2014）09-76-2

吳貴（1980.8-），男，本科，工程師，研究方向：運(yùn)行管理。

李保良（1957.4-），男，本科，高級(jí)工程師，副總工程師，研究方向：運(yùn)行管理。