董武
摘 要:本文敘述了某發(fā)電公司4號(hào)鍋爐(1165t/h)運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題,針對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了分析并采取了措施,在保證安全的基礎(chǔ)上通過(guò)大量的試驗(yàn)測(cè)試、分析和優(yōu)化調(diào)整,保證了鍋爐在低負(fù)荷的穩(wěn)定燃燒,使氧量等能耗指標(biāo)大幅度下降,取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益,并對(duì)取得的成果進(jìn)行分析總結(jié)。
關(guān)鍵詞:鍋爐;氧量;燃燒;優(yōu)化;調(diào)整
中圖分類(lèi)號(hào):TK227.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-2064(2018)18-0195-02
300MW燃煤機(jī)組與600MW燃煤機(jī)組是現(xiàn)階段我國(guó)電力企業(yè)應(yīng)用較為廣泛的燃煤機(jī)組。隨著我國(guó)電力事業(yè)的不斷發(fā)展,燃煤機(jī)組投入量得到大幅度提升。在此背景下,為促進(jìn)電力企業(yè)優(yōu)化發(fā)展,響應(yīng)國(guó)家能源節(jié)約與環(huán)境保護(hù)號(hào)召,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能增效目的,實(shí)現(xiàn)低負(fù)荷下燃煤機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行成為企業(yè)以及相關(guān)工作人員關(guān)注與思考的重點(diǎn)?;诖?,某公司于2012年年初成立了300MW燃煤機(jī)組低負(fù)荷降本增效攻關(guān)小組,確立了攻關(guān)課題,作為小組的一員,現(xiàn)將鍋爐專(zhuān)業(yè)優(yōu)化調(diào)整采取的措施和取得的成果匯報(bào)如下:
1 300MW燃煤機(jī)組概況
發(fā)電廠所應(yīng)用的4號(hào)鍋爐為哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司制造生產(chǎn)的HG-1165/17.5-HM3型鍋爐。鍋爐基本特征:亞臨界參數(shù),可實(shí)現(xiàn)自然循環(huán)、單爐膛平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣以及一次中間再熱,鍋爐整體形態(tài)表現(xiàn)為“全鋼構(gòu)架∏型汽包爐”;鍋爐的燃燒方式:以四角切向燃燒方式為主要燃燒方式,配有5臺(tái)MPS212HP-II中速磨煤機(jī),每臺(tái)MPS212HP-II中速磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)一層燃燒器;鍋爐制粉系統(tǒng):正壓直吹式制粉系統(tǒng);鍋爐燃燒器;一次風(fēng)噴口,可在鍋爐系統(tǒng)中進(jìn)行上下擺動(dòng),最大擺角為±30°(刻度50為水平,500為逐漸上揚(yáng);50100為逐漸下擺);鍋爐排渣方式:固態(tài)連續(xù)干式排渣(排渣系統(tǒng)漏風(fēng)率不高于鍋爐總風(fēng)量的1%)。鍋爐配有SCR系統(tǒng)(Selective Catalyst Reduction,選擇性催化系統(tǒng))用以滿(mǎn)足鍋爐運(yùn)行中的脫硝需求。
2 原鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行過(guò)程中存在的常見(jiàn)問(wèn)題
為改造前的350MW鍋爐,在低負(fù)荷運(yùn)行過(guò)程中的問(wèn)題主要體現(xiàn)在以下幾方面:(1)鍋爐運(yùn)行過(guò)程中以甲側(cè)爐墻為基準(zhǔn)的燃燒器區(qū)域存在明顯結(jié)焦現(xiàn)象,易導(dǎo)致甲側(cè)渣斗處出現(xiàn)焦塊堆積問(wèn)題;(2)一次風(fēng)機(jī)耗電率偏高,一次風(fēng)管磨損嚴(yán)重;(3)磨煤機(jī)研磨部件、出口管等磨損嚴(yán)重;(4)350MW鍋爐存在過(guò)熱器超溫問(wèn)題,影響過(guò)熱器運(yùn)行效果;(5)氧量偏高;(6)吸風(fēng)機(jī)耗電率偏高,滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)出力不足;(7)鍋爐脫硝系統(tǒng)配置不科學(xué),液氨應(yīng)用量過(guò)大;(8)鍋爐二次配風(fēng)存在不合理性,易導(dǎo)致鍋爐運(yùn)行出現(xiàn)結(jié)焦問(wèn)題。
3 措施及對(duì)策
3.1 降低一次風(fēng)速(風(fēng)壓),減少爐膛結(jié)渣試驗(yàn)
工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)發(fā)現(xiàn),發(fā)電廠所應(yīng)用的4號(hào)鍋爐,自投產(chǎn)以來(lái),多次因結(jié)渣問(wèn)題,出現(xiàn)爐膛內(nèi)氣流不穩(wěn)定現(xiàn)象,導(dǎo)致350MW鍋爐內(nèi)部燃燒不完全,從而降低鍋爐應(yīng)用性能,影響鍋爐運(yùn)行的安全與穩(wěn)定。
小組討論與研究發(fā)現(xiàn),350MW鍋爐運(yùn)行過(guò)程中,爐膛內(nèi)的結(jié)渣通常具有不均性特征,這在一定程度上增加了水冷壁傳熱熱阻,加大水冷壁熱量吸收難度,從而降低鍋爐出力,影響350MW鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定與安全。與此同時(shí),受爐膛內(nèi)結(jié)渣不均勻問(wèn)題的影響,爐內(nèi)換熱減弱將導(dǎo)致350MW鍋爐爐膛出口煙溫、蒸汽溫的不斷升高,為保障鍋爐正常運(yùn)行,需增加減溫水的用量,不僅影響鍋爐運(yùn)行性能,也不利于水資源的節(jié)約。此外,大面積渣塊的掉落,不可避免的對(duì)冷灰斗產(chǎn)生影響,導(dǎo)致水冷壁冷灰斗破損問(wèn)題的產(chǎn)生。而水冷壁冷灰斗破損問(wèn)題的產(chǎn)生,以導(dǎo)致鍋爐出現(xiàn)大量熱氣、熱渣以及熱水的噴出,將在一定程度上對(duì)撈渣機(jī)品平臺(tái)上工作的人員造成威脅,形成鍋爐運(yùn)行故障。另外,350MW鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行過(guò)程中,隨著一次風(fēng)量的逐漸加大,煤粉氣流要想達(dá)到著火溫度,所需要的熱量也相應(yīng)增加,因此著火速度相應(yīng)的減慢,火焰在鍋爐內(nèi)部的行程發(fā)生改變,易出現(xiàn)爐內(nèi)燃料燃燒不完全問(wèn)題的產(chǎn)生。而爐內(nèi)燃料燃燒不完全將在一定程度上提升鍋爐爐膛出口煙溫度,使?fàn)t膛出口出現(xiàn)結(jié)渣現(xiàn)象,同時(shí)影響過(guò)熱器、再熱器的正常運(yùn)行。
針對(duì)上述問(wèn)題,對(duì)350MW鍋爐進(jìn)行改造,即在保證煤粉管道不沉積煤粉的前提下,盡可能減小一次風(fēng)量。
小組工作人員在三月八日組織開(kāi)展了350MW鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)工作。在此過(guò)程中,對(duì)350MW燃煤機(jī)組系統(tǒng)中的磨煤機(jī)風(fēng)門(mén)開(kāi)度與一次風(fēng)機(jī)偏置方式進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,即將原有機(jī)組中的磨煤機(jī)出口風(fēng)俗從原來(lái)的32m/s調(diào)整為25m/s;將一次風(fēng)壓從10kpa調(diào)整為8kpa;將同等負(fù)荷運(yùn)行條件下的一次風(fēng)機(jī)電流減小了12A,有效實(shí)現(xiàn)了一次風(fēng)量的減少,一次風(fēng)險(xiǎn)約減少100t/h。與此同時(shí),綜合分析鍋爐運(yùn)行過(guò)程中,可能存在的影響因素,如不同煤質(zhì)的著火性、磨煤機(jī)給煤量等,對(duì)鍋爐磨煤機(jī)出口溫度以及出口風(fēng)速進(jìn)行了科學(xué)管控,其中溫度控制在55℃以上,出口風(fēng)速控制在22m/s左右。
試驗(yàn)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),經(jīng)過(guò)調(diào)整后的鍋爐,在運(yùn)行過(guò)程中一次風(fēng)機(jī)耗電率降低了0.25%;磨煤機(jī)出口管路與一次風(fēng)管在運(yùn)行過(guò)程中的磨損程度在不同程度上等到改善;鍋爐結(jié)焦問(wèn)題、大焦塊掉落堆渣問(wèn)題得到改善。
3.2 提高再熱汽溫控制過(guò)熱汽溫試驗(yàn)
目前,在國(guó)內(nèi)擺動(dòng)式燃燒器技術(shù)尚未成熟,再加上設(shè)備原因造成擺動(dòng)式燃燒器經(jīng)??踔量ㄋ溃苯佑绊懭紵?,造成燃燒不穩(wěn),鍋爐負(fù)荷帶不上等現(xiàn)象,同時(shí)在異常和事故情況下,燃燒器擺角必須在水平位置,否則油槍投不上。因此,在鍋爐改造過(guò)程中,通過(guò)調(diào)整燃燒器擺角進(jìn)行鍋爐性能優(yōu)化的行為相對(duì)較少,從而導(dǎo)致350MW鍋爐改造后運(yùn)行過(guò)程中仍無(wú)法滿(mǎn)足再熱汽溫設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。因此,在進(jìn)行鍋爐改造時(shí),應(yīng)注重再熱氣溫的提升,實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)熱氣溫的有效控制。此外,公司2011年10月份因再熱吹灰器故障將再熱管束吹漏,造成機(jī)組非停后,再熱吹灰器一直沒(méi)有投入運(yùn)行。針對(duì)這種情況,一方面應(yīng)加強(qiáng)燃燒器的檢修工作,注重對(duì)燃燒器活動(dòng)構(gòu)建進(jìn)行檢查,保證油槍在鍋爐運(yùn)行過(guò)程中的科學(xué)應(yīng)用;另一方面,加強(qiáng)吹灰器運(yùn)行管控,做到投入有人監(jiān)視,完全退出后斷電,防止發(fā)生意外。
小組工作人員于三月十三日,對(duì)4號(hào)爐燃燒器擺角進(jìn)行了調(diào)整:(1)將號(hào)爐燃燒器擺角由原來(lái)的50°調(diào)整為40°用以提高火焰中心位置。帶燃燒器擺角穩(wěn)定后(2小時(shí))提高再熱汽溫,約3℃;(2)在次日對(duì)4號(hào)爐燃燒器擺角進(jìn)行再次調(diào)整,由40°調(diào)整為30°,在此過(guò)程中再熱汽溫又一次提高,提高3~4℃,在再熱器運(yùn)行體系中投入長(zhǎng)吹灰器,此時(shí)再熱汽溫由520℃提高到了540℃。
試驗(yàn)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),當(dāng)負(fù)荷為185MW時(shí),調(diào)整后的鍋爐,吹灰前甲側(cè)排煙為133℃,吹灰后甲側(cè)排煙為130℃,溫度降低了3℃;吹灰前乙側(cè)排煙為128℃,吹灰后乙側(cè)排煙為124℃,溫度降低了4℃。與此同時(shí),一級(jí)甲乙側(cè)的過(guò)熱減溫水由21/19t/h下降到12/8t/h;二級(jí)甲乙側(cè)的過(guò)熱減溫水由原來(lái)的8/9t/h下降到2/3t/h。有效實(shí)現(xiàn)了過(guò)熱汽溫超溫問(wèn)題的改善(調(diào)整后超溫現(xiàn)象出現(xiàn)過(guò)兩次),實(shí)現(xiàn)再熱汽溫的有效提高(約提升16℃)。
3.3 降低氧量及其調(diào)整試驗(yàn)
鍋爐運(yùn)行過(guò)程中,當(dāng)爐膛出口運(yùn)行氧量產(chǎn)生變化時(shí),與之相關(guān)的因素指標(biāo)參數(shù)(包括灰渣不完全燃燼的碳含量、送引風(fēng)機(jī)總耗電量、排煙溫度、減溫水量等)也將發(fā)生改變。對(duì)此,在進(jìn)行鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行優(yōu)化過(guò)程中,可通過(guò)適當(dāng)改變爐膛出口氧量進(jìn)行實(shí)踐。
在本次試驗(yàn)中,設(shè)計(jì)減少送風(fēng)量與控制鍋爐本體漏風(fēng)量實(shí)現(xiàn)氧量的降低。即小組工作人員于4月2日開(kāi)始,對(duì)鍋爐送風(fēng)機(jī)性能進(jìn)行研究,提過(guò)改善送風(fēng)機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)邏輯,減少送風(fēng)量。在此過(guò)程中,實(shí)現(xiàn)55%負(fù)荷條件下與40%負(fù)荷負(fù)荷條件下送風(fēng)量的減少,分別降低氧量2.3%與5.5%。與此同時(shí),通過(guò)調(diào)整干排渣系統(tǒng)冷卻風(fēng)門(mén)(由40個(gè)全開(kāi)調(diào)整為20個(gè))減少送風(fēng)量。在此過(guò)程中,冷卻風(fēng)量約減少4000m3/h,雖然氧量降低的不明顯,但也產(chǎn)生了一定作用。
3.4 一、二次風(fēng)配比調(diào)整試驗(yàn)
鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行過(guò)程中。一、二次風(fēng)混合特性在一定程度上對(duì)著火和燃燒存在重要影響。通常情況下,過(guò)早送入二次風(fēng),鍋爐著火點(diǎn)將推遲,過(guò)晚送入二次風(fēng),著火需氧量不足。對(duì)此,可通過(guò)調(diào)整一、二次風(fēng)配比,進(jìn)行二次風(fēng)送入時(shí)機(jī)的科學(xué)有效把控。
小組工作人員于4月22日對(duì)鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行了研究分析,發(fā)現(xiàn)45%負(fù)荷條件下,當(dāng)送風(fēng)量由490t/h減少至330t/h時(shí),雖然氧量降到了5%以下,但是鍋爐運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)明顯的燃燒不穩(wěn)定問(wèn)題。追其原因,在于一、二次風(fēng)配比不合理。對(duì)此,小組成員于4月28日,對(duì)鍋爐一、二次風(fēng)配比進(jìn)行了調(diào)整。即,將小備用燃燒器風(fēng)門(mén)關(guān)至2%,將小粉層風(fēng)門(mén)關(guān)至25%,在保證冷卻燃燒器噴口作用正常發(fā)揮的基礎(chǔ)傻瓜,提高風(fēng)箱壓差,以“下托上壓”的形式進(jìn)行配風(fēng)。
試驗(yàn)對(duì)比分析表明:燃燒器出口煤粉流運(yùn)行情況得到有效控制,提升鍋爐燃燒的穩(wěn)定性;燃燒器區(qū)域熱負(fù)荷得到有效降低,避免兩側(cè)煙溫偏差問(wèn)題的產(chǎn)生,改善鍋爐結(jié)焦問(wèn)題;風(fēng)機(jī)電耗量降低,實(shí)現(xiàn)鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益的提升。
3.5 降低吸風(fēng)機(jī)耗電率試驗(yàn)
降低吸風(fēng)機(jī)耗電率在一定程度上也可改善鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行性能。即小組工作人員將風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓由原來(lái)的-200pa調(diào)整到了-400pa。試驗(yàn)對(duì)比分析表明:風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓的改變雖然使風(fēng)機(jī)電流得到提升(約3A),但鍋爐中吸風(fēng)機(jī)電流有所減少(約7A)。與此同時(shí),一次風(fēng)機(jī)與送風(fēng)機(jī)風(fēng)量的降低,有效實(shí)現(xiàn)了吸風(fēng)機(jī)電耗問(wèn)題的改進(jìn),且主汽流量、吸風(fēng)機(jī)電流以及靜葉開(kāi)度均滿(mǎn)足350MW鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行需求。
3.6 降低脫硝系統(tǒng)NOx入口含量試驗(yàn)
根據(jù)國(guó)家“十二五”減排計(jì)劃,新建機(jī)組必須要控制NOx的排放量。減少NOx的生成主要是控制氧量,再次是優(yōu)化燃燒,實(shí)現(xiàn)送風(fēng)量以及一、二次風(fēng)配比的科學(xué)管控。在此過(guò)程中,可采用如下方法進(jìn)行鍋爐調(diào)整:在負(fù)荷一定的條件下,改變磨煤機(jī)數(shù)量,用以減少磨煤機(jī)出口煤粉濃度;在鍋爐配風(fēng)方式一定的條件下,提升一次風(fēng)含粉量,用以控制NOx的生成;通常情況下,降低1%的氧量,可減少60-80mg/Nm3NOx的生成。因此,可通過(guò)降低鍋爐機(jī)組脫硝系統(tǒng)NOx入口含量(由750mg/Nm3降至450mg/Nm3)與液氨使用量(由100kg/h降至了60kg/h),保證國(guó)家對(duì)NOx排放環(huán)保指標(biāo)要求的滿(mǎn)足,降低了發(fā)電成本。
4 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)2個(gè)月來(lái)對(duì)4號(hào)鍋爐燃燒調(diào)整的優(yōu)化,解決了鍋爐設(shè)備及運(yùn)行方式存在的問(wèn)題,使鍋爐燃燒維持在最佳工況,使鍋爐主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有了較大提高,使鍋爐機(jī)組調(diào)峰運(yùn)行能力進(jìn)一步增強(qiáng),使深度調(diào)峰運(yùn)行的可靠性提高,為350MW鍋爐機(jī)組長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。