史義明，姚友工，蔡正春，常壽兵，江紫薇， 吳運(yùn)凱，任強(qiáng)強(qiáng)，蘇勝，向軍

(1.華能國(guó)際電力股份有限公司海門電廠，廣東 汕頭 515000；2. 沃森能源技術(shù)(廊坊)有限公司，河北 廊坊 065000；3.煤燃燒國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(華中科技大學(xué))，湖北 武漢430074)

為了達(dá)到NOx超低排放目標(biāo)，國(guó)內(nèi)火電廠普遍進(jìn)行了空氣分級(jí)燃燒的鍋爐低氮燃燒技術(shù)改造[1-5]，低氮燃燒改造后爐膛NOx排放質(zhì)量濃度得到較好控制，但由于爐膛主燃區(qū)貧氧造成以CO為代表的還原性氣體體積分?jǐn)?shù)的增加，容易引起燃料燃燒不充分而降低鍋爐效率。實(shí)際鍋爐低氮燃燒運(yùn)行中，鍋爐效率與爐膛NOx排放之間存在明顯的矛盾，如何有效地平衡兩者之間的矛盾，是目前鍋爐高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保運(yùn)行研究的熱點(diǎn)。

在實(shí)際的鍋爐燃燒運(yùn)行中，運(yùn)行人員往往由于缺少監(jiān)測(cè)手段，無(wú)法及時(shí)了解鍋爐燃燒狀態(tài)變化，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐運(yùn)行狀態(tài)及時(shí)有效調(diào)節(jié)[6-13]，無(wú)法兼顧鍋爐低氮排放與高效燃燒。開發(fā)有效監(jiān)測(cè)手段以及建立科學(xué)合理的燃燒優(yōu)化指導(dǎo)模型是平衡鍋爐高效燃燒與低氮排放這對(duì)矛盾的有效途徑。目前研究表明[14-16]：采用低氮燃燒方式運(yùn)行后，鍋爐各項(xiàng)熱損失和尾部CO體積分?jǐn)?shù)存在強(qiáng)烈的相關(guān)性，其中排煙熱損失q2隨著CO體積分?jǐn)?shù)的增大而減小，化學(xué)熱損失q3和機(jī)械熱損失q4隨著CO體積分?jǐn)?shù)的增大而增大，從而顯著影響鍋爐效率；同時(shí)，CO體積分?jǐn)?shù)還能側(cè)面反映出爐內(nèi)風(fēng)粉配比和局部燃燒情況好壞，用于調(diào)節(jié)鍋爐運(yùn)行狀態(tài)以降低煙氣 NOx質(zhì)量濃度。目前的研究多集中在利用CO體積分?jǐn)?shù)與鍋爐效率或NOx質(zhì)量濃度的關(guān)系來(lái)設(shè)法提高鍋爐效率或降低煙氣NOx質(zhì)量濃度[17-18]，對(duì)同時(shí)考慮CO體積分?jǐn)?shù)與鍋爐效率和NOx質(zhì)量濃度的關(guān)系對(duì)鍋爐運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整的綜合研究較少；此外，由于煙道漏風(fēng)影響，利用尾部氧量(體積分?jǐn)?shù))反映鍋爐整體燃燒狀況存在較大誤差。因此亟需建立基于尾部CO/O2雙參量調(diào)節(jié)的鍋爐燃燒優(yōu)化模型，對(duì)鍋爐運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)有效調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)鍋爐的高效、低氮燃燒。

本文以某電廠1 000 MW燃煤鍋爐為研究對(duì)象，通過在鍋爐尾部煙道加裝CO在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并基于鍋爐長(zhǎng)期歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與挖掘，建立基于CO/O2雙參量調(diào)節(jié)的鍋爐燃燒優(yōu)化系統(tǒng)，提出鍋爐實(shí)際運(yùn)行的燃燒優(yōu)化方式及策略。

1 研究對(duì)象及方法

1.1 鍋爐概況

某電站1 000 MW鍋爐為高效超超臨界參數(shù)變壓直流爐，采用單爐膛、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、運(yùn)轉(zhuǎn)層以上露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)π型鍋爐，鍋爐型號(hào)為DG3000/26.15-，燃燒器采用前后墻對(duì)沖分級(jí)燃燒技術(shù)。在爐膛前后墻分3層布置低NOx旋流式HT-NR3煤粉燃燒器，每層布置8只，全爐共設(shè)有48支燃燒器，前后墻各布置24只。在前后墻距最上層燃燒器噴口—定距離布置燃盡風(fēng)噴口，且每層10個(gè)。

1.2 綜合燃燒優(yōu)化模型

鍋爐效率決定了燃燒所需燃料量，表現(xiàn)為燃煤發(fā)電系統(tǒng)的燃料運(yùn)行成本；而鍋爐排放的NOx質(zhì)量濃度影響了煙氣脫硝系統(tǒng)NH3等脫硝介質(zhì)使用量，表現(xiàn)為脫硝運(yùn)行成本。為了實(shí)現(xiàn)鍋爐效率與NOx排放綜合優(yōu)化，必須保證燃料運(yùn)行成本與脫硝運(yùn)行成本的兩者之和(即綜合成本)獲得最低值?？紤]到鍋爐效率和爐膛NOx排放質(zhì)量濃度均與鍋爐尾部CO/O2的排放體積分?jǐn)?shù)存在明顯的關(guān)聯(lián)性，可以建立基于尾部CO/O2排放體積分?jǐn)?shù)與綜合成本之間的關(guān)聯(lián)模型，并根據(jù)模型計(jì)算出綜合成本最低時(shí)所對(duì)應(yīng)的CO體積分?jǐn)?shù)優(yōu)化值。通過對(duì)鍋爐尾部CO/O2排放體積分?jǐn)?shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整優(yōu)化，將尾部CO體積分?jǐn)?shù)調(diào)至優(yōu)化值，從而平衡鍋爐效率與NOx排放質(zhì)量濃度之間的矛盾。其中，燃料成本模型綜合考慮了鍋爐效率、汽輪機(jī)效率以及管道效率。

鍋爐爐膛NOx排放質(zhì)量濃度對(duì)燃煤電廠煙氣選擇性催化還原(selective catalytic reduction,SCR)脫硝過程經(jīng)濟(jì)性有直接影響，鍋爐煙氣SCR脫硝過程主要的成本有運(yùn)行成本和檢修維護(hù)成本等。運(yùn)行成本主要指的是燃煤電廠SCR脫硝裝置在正常運(yùn)行狀態(tài)下所產(chǎn)生的各項(xiàng)生產(chǎn)支出類型的成本，主要包括以下費(fèi)用[19]：還原劑費(fèi)用、電費(fèi)、水費(fèi)、蒸汽費(fèi)和人工費(fèi)。檢修維護(hù)成本主要指的是維持燃煤電廠SCR 脫硝系統(tǒng)保持正常運(yùn)行的各種維護(hù)費(fèi)用支出，主要包括[20]催化劑更換費(fèi)用和檢修維護(hù)費(fèi)用等。上述燃料運(yùn)行成本與脫硝運(yùn)行成本之和定義為綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)[21]，即：

C=Ccoal+CNOx,

(1)

(2)

(3)

式中：C為綜合成本；Ccoal為燃料成本；CNOx為脫硝成本；ηgl,max為某一穩(wěn)定運(yùn)行負(fù)荷下鍋爐最高效率；ηgl為當(dāng)前鍋爐效率；B0為最高效率下對(duì)應(yīng)的燃料量，t/h；Sc為煤價(jià)，元/t；t為該負(fù)荷全年運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)，h；DNOx,n為負(fù)荷n下當(dāng)前NOx質(zhì)量濃度，mg/m3；DNOx,min為該負(fù)荷下最低NOx質(zhì)量濃度，mg/m3；B為當(dāng)前燃料量，t/h；Vgy為當(dāng)前1 kg煤不完全燃燒的干煙氣體積，m3/kg；Vgy,0為最低煙氣NOx含量下1 kg 煤不完全燃燒的干煙氣體積，m3/kg；CP為單位脫硝成本，元/kg；P為有功功率，kW。

以綜合成本作為對(duì)鍋爐效率與NOx生成耦合評(píng)價(jià)的定量經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，從而構(gòu)建相應(yīng)的燃燒優(yōu)化模型；該模型與鍋爐尾部CO /O2的排放特性存在顯著相關(guān)關(guān)系，因此可以對(duì)鍋爐長(zhǎng)期歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析與數(shù)據(jù)挖掘，建立基于CO/O2雙參量調(diào)節(jié)的鍋爐燃燒優(yōu)化模型和系統(tǒng)，提出鍋爐實(shí)際運(yùn)行的燃燒優(yōu)化方式及策略，研究中使用的詳細(xì)模型見文獻(xiàn)[21-24]。

1.3 基于CO在線監(jiān)測(cè)的燃燒優(yōu)化系統(tǒng)

研究過程中采用的CO在線監(jiān)測(cè)裝置型號(hào)為Walsn CEA-100，主要是以新型電化學(xué)方法為主的煙氣CO體積分?jǐn)?shù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)由探頭單元、反吹單元和分析單元等組成。傳感器將CO體積分?jǐn)?shù)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)，再將此電信號(hào)處理為模擬信號(hào)輸出[25-26]，該CO監(jiān)測(cè)儀的結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。該套分析儀能夠滿足大量程CO體積分?jǐn)?shù)測(cè)量(0～4 ×10-3,最大到1×10-1)，精度為±1%測(cè)量值，分辨率1×10-6，零點(diǎn)漂移小于等于2×10-5，每月的量程漂移小于2%測(cè)量值，且線性度、重復(fù)性好、靈敏度高、雙傳感器設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了樣氣分析單元的可靠性。

6) 控制回路投用率的管理?？焖僬页鐾队寐实突蚩刂菩阅艿拖碌幕芈罚肞ID參數(shù)整定工具優(yōu)化PID參數(shù)，或根據(jù)儀表、回路、控制閥診斷的結(jié)果，維護(hù)與優(yōu)化相關(guān)控制回路，保證控制回路投用率。

圖1 CO監(jiān)測(cè)儀結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure of CO monitor

燃燒優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。燃燒優(yōu)化系統(tǒng)在鍋爐尾部煙道增設(shè)了4套CO在線監(jiān)測(cè)裝置，左、右煙道各2套，布置位置與原有O2體積分?jǐn)?shù)監(jiān)測(cè)裝置位置靠近，如圖3所示，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)尾部CO的生成體積分?jǐn)?shù)。燃燒優(yōu)化系統(tǒng)基于鍋爐熱效率以及爐膛出口NOx排放綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)化值，輸出鍋爐總氧量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐燃燒優(yōu)化的調(diào)整與指導(dǎo)。

DCS—離散控制系統(tǒng)，distributed control system 的縮寫。

圖3 CO在線監(jiān)測(cè)裝置測(cè)點(diǎn)布置Fig.3 Measuring point layout of CO online monitoring device

1.4 基于CO在線監(jiān)測(cè)的燃燒優(yōu)化軟件模型邏輯

煤質(zhì)和負(fù)荷為影響鍋爐燃燒最關(guān)鍵的因素，因此在開展分析時(shí)，應(yīng)根據(jù)煤質(zhì)與負(fù)荷對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行了劃分。首先根據(jù)歷史上的煤質(zhì)化驗(yàn)工業(yè)分析結(jié)果將煤質(zhì)進(jìn)行了劃分，總體上劃分為常用煤質(zhì)與非常用煤質(zhì)。分析常用煤質(zhì)發(fā)現(xiàn)該鍋爐長(zhǎng)期運(yùn)行煤質(zhì)較為穩(wěn)定，揮發(fā)分含量大多維持在某一特定范圍內(nèi)，因此根據(jù)揮發(fā)分含量劃分為2個(gè)常用煤質(zhì)：當(dāng)煤質(zhì)收到基揮發(fā)分在24%～30%之間時(shí)為煤質(zhì)1；當(dāng)收到基揮發(fā)分在30%～36%之間時(shí)為煤質(zhì)2，此外均為非常用煤質(zhì)。鍋爐運(yùn)行典型負(fù)荷為額定負(fù)荷的50%、75%、100%。進(jìn)而根據(jù)典型負(fù)荷與常用煤質(zhì)情況對(duì)歷史數(shù)據(jù)做一定篩分，劃分6個(gè)基本工況。對(duì)于所劃分6個(gè)基本工況，均對(duì)尾部CO體積分?jǐn)?shù)與燃燒特征參數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，構(gòu)建基于燃料成本與脫硝成本的綜合指標(biāo)與尾部CO體積分?jǐn)?shù)關(guān)聯(lián)性模型；同時(shí)建立歷史數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，以構(gòu)建燃燒優(yōu)化軟件。燃燒優(yōu)化軟件內(nèi)置邏輯如圖4所示。

圖4 燃燒優(yōu)化模型邏輯Fig.4 Logic of combustion optimization model

燃燒優(yōu)化軟件內(nèi)置3個(gè)模型，分別為實(shí)時(shí)計(jì)算模型、優(yōu)化模型和非優(yōu)化模型。實(shí)時(shí)計(jì)算模型主要實(shí)時(shí)計(jì)算鍋爐效率、鍋爐各項(xiàng)熱損失和各項(xiàng)成本；優(yōu)化模型針對(duì)計(jì)算模型結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，得出目標(biāo)尾部CO體積分?jǐn)?shù)；非優(yōu)化模型的建立則是基于電站鍋爐最為重要的安全性考慮，當(dāng)鍋爐負(fù)荷低于50%額定負(fù)荷時(shí)存在熄火風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)處于非常用煤質(zhì)時(shí)則存在潛在未知風(fēng)險(xiǎn)(熄火、結(jié)渣和設(shè)備腐蝕)，為了深入保護(hù)鍋爐燃燒的穩(wěn)定性與安全性，在上述基礎(chǔ)上對(duì)尾部氧量同樣做出了限制。

1.5 基于CO在線監(jiān)測(cè)的燃燒優(yōu)化軟件

燃燒優(yōu)化軟件主操作界面如圖5所示。除目標(biāo)值為燃燒優(yōu)化模型計(jì)算所得，其余所有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)均為現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)。電廠運(yùn)行人員根據(jù)實(shí)際情況可選擇自動(dòng)或手動(dòng)模式：當(dāng)選擇手動(dòng)模式時(shí)，軟件不直接進(jìn)行控制，只是顯示指導(dǎo)建議，但運(yùn)行人員可根據(jù)界面上的操作建議手動(dòng)調(diào)節(jié)燃燒系統(tǒng)的風(fēng)門開度等裝置，使實(shí)時(shí)CO體積分?jǐn)?shù)逐漸達(dá)到對(duì)應(yīng)目標(biāo)濃度值，完成優(yōu)化，即開環(huán)模式；當(dāng)選擇自動(dòng)模式時(shí)，生成指令直接調(diào)節(jié)風(fēng)門開度，即閉環(huán)控制。

圖5中：左側(cè)“CO實(shí)時(shí)體積分?jǐn)?shù)”一欄中“左省1”“左省2”“右省1”“右省2”分別用于實(shí)時(shí)顯示裝于鍋爐尾部省煤器出口處的CO測(cè)量裝置所測(cè)讀數(shù)；有功功率、總?cè)剂狭?、總風(fēng)量和反應(yīng)器入口NOx質(zhì)量濃度均為電廠DCS系統(tǒng)中實(shí)時(shí)值；飛灰含碳量和爐渣含碳量都為電廠監(jiān)測(cè)值；排煙熱損失q2、化學(xué)熱損失q3、機(jī)械熱損失q4、鍋爐效率的實(shí)時(shí)值和目標(biāo)值均為軟件內(nèi)部動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)計(jì)算所得；省煤器出口氧量、爐膛出口CO平均體積分?jǐn)?shù)、反應(yīng)器入口平均NOx質(zhì)量濃度目標(biāo)值為動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)建模尋優(yōu)得到的最優(yōu)值；“指導(dǎo)建議”一欄根據(jù)模型給出的目標(biāo)值結(jié)果，通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓在系統(tǒng)界面顯示“增大風(fēng)壓”“減小風(fēng)壓”“尾部總氧量正常不做風(fēng)壓調(diào)整”這幾項(xiàng)內(nèi)容；同時(shí)在“氧量偏置”一欄給出調(diào)整后目標(biāo)氧量與實(shí)時(shí)氧量的比值。通過構(gòu)建的燃燒優(yōu)化模型實(shí)時(shí)計(jì)算尾部出口氧量、爐膛出口CO平均體積分?jǐn)?shù)、爐膛出口平均NOx質(zhì)量濃度和各項(xiàng)燃燒熱損失及鍋爐效率并實(shí)時(shí)顯示，最終給出燃燒優(yōu)化指導(dǎo)建議和控制量的偏置值。

圖 5中：按鈕“煤與飛灰”包含電廠所用煤質(zhì)與飛灰信息，該數(shù)據(jù)為在運(yùn)行人員手動(dòng)輸入電廠的數(shù)據(jù)系統(tǒng)后，由燃燒優(yōu)化模型專用數(shù)據(jù)庫(kù)讀取得到，主要有煤質(zhì)參數(shù)空干基揮發(fā)分、固定碳、水分、灰分、硫、低位發(fā)熱量和收到基水分；飛灰參數(shù)主要有兩側(cè)飛灰含碳量、爐渣含碳量等。輸入完成自動(dòng)存入數(shù)據(jù)并傳送至動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)進(jìn)行下一步計(jì)算。按鈕“參數(shù)設(shè)置”，用于運(yùn)行人員輸入煤價(jià)和氨價(jià)，輸入完成自動(dòng)存入數(shù)據(jù)并傳送至動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)以便進(jìn)行成本計(jì)算。燃燒優(yōu)化軟件具備歷史數(shù)據(jù)庫(kù)查詢功能，可根據(jù)需求自主選擇存入歷史庫(kù)的數(shù)據(jù)查詢和顯示。查詢時(shí)，可對(duì)范圍數(shù)據(jù)查詢并以時(shí)間為橫軸顯示；此外，通過歷史數(shù)據(jù)查詢后可根據(jù)要求進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)導(dǎo)出分析。

圖5 燃燒優(yōu)化軟件主操作界面Fig.5 Main operation interface of combustion optimization software

2 鍋爐燃燒優(yōu)化驗(yàn)證試驗(yàn)及分析

基于構(gòu)建的燃燒優(yōu)化系統(tǒng)給出的建議指導(dǎo)及參數(shù)值，進(jìn)行鍋爐現(xiàn)場(chǎng)燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)煤質(zhì)特性見表1。

表1 試驗(yàn)煤質(zhì)特性Tab.1 Coal properties

分別在1 000 MW、750 MW、500 MW負(fù)荷下，維持制粉系統(tǒng)及鍋爐主要運(yùn)行參數(shù)不變，保持鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行4 h左右。分別在燃燒調(diào)整前后，實(shí)測(cè)SCR進(jìn)口及空預(yù)器出口煙氣含氧量、排煙溫度、煙氣中NOx質(zhì)量濃度、煙氣中CO體積分?jǐn)?shù)，記錄大氣條件及鍋爐主要運(yùn)行參數(shù)，采集原煤、飛灰、爐渣等樣品縮分并密封保存化驗(yàn)，計(jì)算分析鍋爐熱效率以及爐膛出口NOx質(zhì)量濃度情況。

2.1 1 000 MW負(fù)荷鍋爐燃燒優(yōu)化性能分析

在1 000 MW負(fù)荷工況下，燃燒優(yōu)化系統(tǒng)給出氧量建議值為2.84%，指導(dǎo)建議為增大風(fēng)壓及增大二次風(fēng)機(jī)電流直至尾部氧量為建議值。燃燒調(diào)整前后測(cè)試結(jié)果見表2。

表2 1 000 MW負(fù)荷下省煤器出口截面煙氣成分?jǐn)?shù)據(jù)匯總Tab.2 Summary of flue gas composition data of the economizer outlet section under 1 000 MW

由表2可知：在1 000 MW負(fù)荷工況下，省煤器出口NOx排放質(zhì)量濃度為139 mg/m3，與燃燒調(diào)整前試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比，省煤器出口NOx排放質(zhì)量濃度降低33 mg/m3。省煤器出口CO排放體積分?jǐn)?shù)為483 μL/L，與燃燒調(diào)整前試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比，省煤器出口CO排放體積分?jǐn)?shù)降低2 054 μL/L。鍋爐熱效率、進(jìn)風(fēng)溫度偏差和給水溫度偏差按照有關(guān)規(guī)程進(jìn)行修正，計(jì)算結(jié)果見表3。

由表3可知：1 000 MW負(fù)荷工況下，調(diào)整后的實(shí)測(cè)鍋爐熱效率為94.21%，與燃燒調(diào)整前鍋爐熱效率相比提高約0.53%。

表3 1 000 MW負(fù)荷下鍋爐效率計(jì)算匯總Tab.3 Summary of boiler efficiency under 1 000 MW

2.2 750 MW負(fù)荷鍋爐燃燒優(yōu)化性能分析

在750 MW負(fù)荷工況下，燃燒優(yōu)化系統(tǒng)給出的氧量建議值為3.71%，指導(dǎo)建議為增大風(fēng)壓，增大二次風(fēng)機(jī)電流直至尾部氧量為建議值；同時(shí)輸出了參數(shù)調(diào)整后，鍋爐預(yù)期能夠達(dá)到的優(yōu)化鍋爐效率，如圖6所示。燃燒調(diào)整前后測(cè)試結(jié)果見表4。

圖6 750 MW燃燒調(diào)整前系統(tǒng)主界面Fig.6 Main operation interface before combustion adjustment under 750MW load

表4 750 MW負(fù)荷下省煤器出口截面煙氣成分?jǐn)?shù)據(jù)匯總Tab.4 Summary of flue gas composition data of the economizer outlet section under 750 MW load

由表4可知：在750 MW負(fù)荷工況下，調(diào)整后省煤器出口NOx排放質(zhì)量濃度為115 mg/m3，與燃燒調(diào)整前試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比，省煤器出口NOx排放質(zhì)量濃度降低23 mg/m3；省煤器出口的CO排放體積分?jǐn)?shù)為178 μL/L，與燃燒調(diào)整前試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比，省煤器出口CO排放體積分?jǐn)?shù)降低437 μL/L。

鍋爐調(diào)整穩(wěn)定后，燃燒優(yōu)化系統(tǒng)給出運(yùn)行指導(dǎo)建議為“尾部總氧量正常，不做風(fēng)壓調(diào)整”。鍋爐調(diào)整后綜合燃燒優(yōu)化系統(tǒng)界面如圖7所示，鍋爐熱效率計(jì)算結(jié)果見表5。

圖7 750 MW燃燒調(diào)整后系統(tǒng)主界面Fig.7 Main operation interface after combustion adjustment under750 MW load

表5 750 MW負(fù)荷下鍋爐效率計(jì)算匯總Tab.5 Summary of boiler efficiency under 750 MW load

由表5可知：750 MW負(fù)荷工況下，調(diào)整后的實(shí)測(cè)鍋爐熱效率為94.71%，與燃燒調(diào)整前鍋爐熱效率相比提高約0.63%。

2.3 500 MW負(fù)荷鍋爐燃燒優(yōu)化性能分析

在500 MW負(fù)荷工況下，燃燒優(yōu)化系統(tǒng)給出的氧量建議值為4.18%，指導(dǎo)建議為減小風(fēng)壓，減小二次風(fēng)機(jī)電流直至尾部氧量為建議值。燃燒調(diào)整前后測(cè)試結(jié)果見表6。

表6 500 MW負(fù)荷下省煤器出口截面煙氣成分?jǐn)?shù)據(jù)匯總Tab.6 Summary of flue gas composition data of the economizer outlet section under 500 MW load

由表6可知：在500 MW負(fù)荷工況下，調(diào)整后省煤器出口NOx排放質(zhì)量濃度為128 mg/m3，與燃燒調(diào)整前試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比，省煤器出口NOx排放質(zhì)量濃度降低18 mg/m3；省煤器出口的CO排放體積分?jǐn)?shù)為68 μL/L，與燃燒調(diào)整前試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比，省煤器出口CO排放體積分?jǐn)?shù)升高30 μL/L，但總體排放量較小。鍋爐熱效率計(jì)算結(jié)果見表7。

由表7可知：500 MW負(fù)荷工況下，調(diào)整后的實(shí)測(cè)鍋爐熱效率為94.83%，與燃燒調(diào)整前鍋爐熱效率相比提高0.91%。

表7 500 MW負(fù)荷下鍋爐效率計(jì)算匯總Tab.7 Summary of boiler efficiency under 500 MW load

綜上所述，對(duì)于該1 000 MW機(jī)組鍋爐，參照開發(fā)的基于CO在線監(jiān)測(cè)的燃燒優(yōu)化系統(tǒng)輸出的指導(dǎo)建議及參數(shù)，對(duì)鍋爐進(jìn)行燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)，在各個(gè)典型運(yùn)行負(fù)荷工況下均實(shí)現(xiàn)了鍋爐效率的提高和NOx質(zhì)量濃度的降低，保證了鍋爐安全、高效、低污染運(yùn)行。由于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)條件的限制，采集數(shù)據(jù)有限，燃燒優(yōu)化模型存在一定的局限性；后期會(huì)對(duì)該模型進(jìn)一步優(yōu)化，在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)比較現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行結(jié)果，實(shí)時(shí)給出指導(dǎo)建議，提高該系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文構(gòu)建了基于CO/O2在線監(jiān)測(cè)的燃燒優(yōu)化系統(tǒng)，并通過參照開發(fā)的燃燒優(yōu)化系統(tǒng)輸出的鍋爐運(yùn)行調(diào)整建議及參數(shù)，對(duì)鍋爐進(jìn)行了燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)。結(jié)果表明：投入該系統(tǒng)進(jìn)行燃燒調(diào)整后，不同負(fù)荷下的鍋爐效率都得到提高，同時(shí)NOx排放濃度分別實(shí)現(xiàn)了一定程度的降低；鍋爐調(diào)整性能試驗(yàn)結(jié)果與燃燒優(yōu)化系統(tǒng)預(yù)測(cè)結(jié)果基本一致，該燃燒系統(tǒng)能夠根據(jù)不同工況和煤種實(shí)時(shí)給出燃燒優(yōu)化的指導(dǎo)建議，平衡鍋爐的高效燃燒與低氮排放問題，實(shí)現(xiàn)鍋爐的經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保運(yùn)行。