華電萊州發(fā)電有限公司 張建立 曹子飛

華電萊州發(fā)電有限公司2號(hào)1000MW 機(jī)組為東方鍋爐股份有限公司生產(chǎn)的DG3000/26.15-II 1型高效超超臨界參數(shù)變壓直流鍋爐，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)P 型鍋爐。設(shè)計(jì)煤種為活雞兔礦、補(bǔ)連塔煤礦煤，校核煤種為神府和晉北混煤。制粉系統(tǒng)采用冷一次風(fēng)正壓直吹式，配有6臺(tái)中速輥式ZGM133G 型磨煤機(jī)。鍋爐設(shè)有兩臺(tái)50%容量的動(dòng)葉可調(diào)軸流式一次風(fēng)機(jī)，提供一次冷、熱輸送煤粉，采用兩臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)引風(fēng)機(jī)和兩臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)送風(fēng)機(jī)。為配套該機(jī)組某智能燃燒系統(tǒng)，為該系統(tǒng)提供真實(shí)的、可靠的鍋爐優(yōu)化參數(shù)樣本，開展鍋爐燃燒優(yōu)化精準(zhǔn)調(diào)整試驗(yàn)研究。

1 試驗(yàn)內(nèi)容及測(cè)試方法

1.1 試驗(yàn)內(nèi)容

制粉系統(tǒng)熱態(tài)試驗(yàn)是在具有代表性的磨上進(jìn)行分離器轉(zhuǎn)速特性、磨出力特性、風(fēng)量特性、加載力特性和最大、最小處理試驗(yàn)，根據(jù)代表磨的全特性結(jié)果對(duì)其他磨進(jìn)行校核；鍋爐燃燒調(diào)整試驗(yàn)是在電廠習(xí)慣運(yùn)行工況基礎(chǔ)上進(jìn)行送風(fēng)量調(diào)整、一次風(fēng)量調(diào)整、燃盡風(fēng)調(diào)整、二次風(fēng)配風(fēng)調(diào)整等試驗(yàn)，已提高鍋爐運(yùn)行的安全性及經(jīng)濟(jì)性。

1.2 制粉系統(tǒng)試驗(yàn)

煤粉取樣：采用多點(diǎn)等速煤粉取樣裝置，通過磨煤機(jī)出口每根粉管上安裝的取樣點(diǎn)，調(diào)節(jié)抽氣負(fù)壓以獲得具有代表性的煤粉樣品，并進(jìn)行篩分獲得煤粉細(xì)度（R200、R90和R75）；煤粉均勻性指數(shù)（n）：反應(yīng)煤粉顆粒度組成的指標(biāo)，其值越大說明煤粉顆粒組成越均勻，越有利于煤粉顆粒在爐內(nèi)燃燒，其可按照下式計(jì)算：。

粉管風(fēng)量：用經(jīng)過標(biāo)定的靠背管測(cè)量各粉管的風(fēng)粉混合物動(dòng)壓Phdi，可得到各粉管內(nèi)風(fēng)粉混合物的流速，按下式計(jì)算：，式中ρ 為氣流密度、kg/m3，khdi為冷態(tài)標(biāo)定的該粉管靠背管系數(shù)；磨煤機(jī)功率：試驗(yàn)中采用下式來估算磨煤機(jī)功率，僅用于工況間的相對(duì)比較。，式中P為磨煤機(jī)功率、kW，k 為磨煤機(jī)電機(jī)功率因數(shù)、由磨煤機(jī)電機(jī)銘牌查取，U 為磨煤機(jī)電機(jī)電壓、6kV，I 為磨煤機(jī)電流、A。其他參數(shù)如磨煤機(jī)進(jìn)、出口溫度、熱風(fēng)門開度、冷風(fēng)門開度等直接由DCS 獲得。

1.3 燃燒系統(tǒng)試驗(yàn)

煙氣成分測(cè)試：在空預(yù)器出、入口的左、右兩側(cè)煙道上采用網(wǎng)格法分別抽取煙氣樣品，經(jīng)過煙氣前處理箱進(jìn)行除水、除灰處理，隨后進(jìn)入煙氣分析儀中分析O2和NOx 濃度；原煤取樣：在給煤機(jī)上方落煤管上對(duì)原煤進(jìn)行取樣并對(duì)其進(jìn)行煤質(zhì)分析，主要包括工業(yè)分析、元素分析和發(fā)熱量分析；灰渣取樣：采用飛灰取樣裝置采集飛灰樣品，在干渣機(jī)排放口處接取大渣樣品，采集的飛灰和大渣樣品進(jìn)行可燃物含量分析；鍋爐熱效率：鍋爐熱效率計(jì)算按照國家標(biāo)準(zhǔn)《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》（GB 10184-2015）規(guī)定的反平衡法。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 制粉系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果

分離器轉(zhuǎn)速特性試驗(yàn)結(jié)果：分離器轉(zhuǎn)速特性試驗(yàn)在某臺(tái)磨上進(jìn)行，磨煤機(jī)出力為60t/h，表盤風(fēng)量為120t/h，分離器轉(zhuǎn)速分別調(diào)整至65r/min、55r/min 和45r/min，在這3個(gè)工況下，分離器轉(zhuǎn)速（r/min）分別為63.6/55.0/44.6、煤粉細(xì)度R90（%）分別為12.16/15.96/25.68、磨煤機(jī)出入口差壓（kPa）分別為3.65/3.22/2.61、磨煤機(jī)單耗（kW·h/t）分別為10.47/9.94/8.98。由此可知，磨煤機(jī)出力在60t/h 左右時(shí)，分離器轉(zhuǎn)速在55r/min，煤粉細(xì)度在設(shè)計(jì)煤粉細(xì)度R90=18%左右。

加載力特性試驗(yàn)結(jié)果：加載力特性試驗(yàn)在某臺(tái)磨上進(jìn)行，磨煤機(jī)出力為70t/h，表盤風(fēng)量為130t/h，分離器轉(zhuǎn)速為56r/min，加載力分別調(diào)整至11.4MPa、10.8MPa 和9.9MPa。在這3個(gè)工況下，加載力（MPa）分別為11.39/10.83/9.87、煤粉細(xì)度R90（%）分別為18.04/18.08/21.52、磨煤機(jī)出入口差壓（kPa）分別為3.09/3.50/3.37、磨煤機(jī)單耗（kW·h/t）分別為8.84/8.32/8.57。由此可知，磨煤機(jī)出力為70t/h 時(shí)，加載力為10.8MPa 左右較合適，降低加載力會(huì)造成煤粉細(xì)度變粗，增加加載力會(huì)造成磨煤單耗上升。

風(fēng)量特性試驗(yàn)結(jié)果：風(fēng)量特性試驗(yàn)在某臺(tái)磨上進(jìn)行，磨煤機(jī)出力為70t/h，分離器轉(zhuǎn)速為56r/min，表盤風(fēng)量分別調(diào)整至130t/h、136t/h 和140t/h。在這3個(gè)工況下，表盤風(fēng)量（t/h）分別為130.2/136.5/140.2、煤粉細(xì)度R90（%）分別為18.08/20.72/24.56、磨煤機(jī)出入口差壓（kPa）分別為3.50/3.66/3.74、磨煤機(jī)單耗（kW·h/t）分別為8.32/8.22/8.19。由此可知，風(fēng)量增大時(shí)煤粉細(xì)度變粗、磨煤單耗下降，磨煤機(jī)出入口差壓上升。

磨煤機(jī)出力特性試驗(yàn)結(jié)果：磨煤機(jī)出力特性試驗(yàn)在某臺(tái)磨上進(jìn)行，磨煤機(jī)出力分別為60t/h、70t/h 和75t/h，對(duì)應(yīng)分離器轉(zhuǎn)速分別為55r/min、56r/min 和58r/min，表盤風(fēng)量分別為102t/h、130t/h 和137t/h，加載力分別為8.2MPa、10.8MPa 和11.5MPa。在這3個(gè)工況下，給煤量（t/h）分別為60.1/70.5/75.48、煤粉細(xì)度R90（%）分別為15.96/18.08/17.12、磨煤機(jī)出入口差壓（kPa）分別為3.22/3.50/3.55、磨煤機(jī)單耗（kW·h/t）分別為9.94/8.32/8.28。

磨煤機(jī)最大出力、最小出力試驗(yàn)結(jié)果：磨煤機(jī)最大出力試驗(yàn)在某臺(tái)磨上進(jìn)行，不斷增加磨煤機(jī)出力至85.4t/h，對(duì)應(yīng)分離器轉(zhuǎn)速為60.4r/min，磨煤機(jī)熱風(fēng)門全開為100%，冷風(fēng)門全關(guān)為0%，雖然磨煤機(jī)表盤風(fēng)量下降至115.2t/h 但并未持續(xù)下降，磨煤機(jī)出入口差壓也維持在3.59kPa 沒有持續(xù)上升，但此時(shí)磨煤機(jī)出口溫度卻已降至67.7℃。說明磨煤機(jī)最大出力受干燥出力限制為85.4t/h。鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，磨煤機(jī)不會(huì)在最小出力下運(yùn)行，僅在啟停爐時(shí)投運(yùn)或停運(yùn)磨煤機(jī)時(shí)會(huì)在最小出力下運(yùn)行且運(yùn)行時(shí)間較短，因此最小出力是調(diào)取歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得出的。磨煤機(jī)最小出力試驗(yàn)在2A 磨上進(jìn)行，啟爐時(shí)2A 磨煤機(jī)出力為29.7t/h，對(duì)應(yīng)表盤風(fēng)量為137.4t/h，分離器轉(zhuǎn)速為68.1r/min，加載力為0.8MPa。

2.2 燃燒調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果

氧量調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果：送入鍋爐空氣量的多少主要影響鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性、蒸汽溫度和NOx 排放量?？諝饬窟^多、剩余氧量過大會(huì)增加排煙熱損失和NOx 排放量，過小又會(huì)增加未完全燃燒熱損失。因此送入爐內(nèi)的空氣量有合理的范圍，當(dāng)爐內(nèi)空氣量在合理范圍內(nèi)時(shí)，鍋爐燃燒經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性均較好。100%BRL 時(shí)氧量調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果顯示，空預(yù)器入口氧量從2.1%提高到2.7%時(shí)鍋爐排煙熱損失從4.81%增至4.97%，固體不完全燃燒熱損失從0.39%降至0.30%，鍋爐熱效率從94.52%降至94.44%，脫硝入口NOx 生成量從260.3mg/Nm3增至283.6mg/Nm3。

燃盡風(fēng)風(fēng)量調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果：100%BRL 時(shí)，維持空預(yù)器入口氧量不變，改變?nèi)急M風(fēng)風(fēng)門開度，調(diào)整燃盡風(fēng)風(fēng)量大小，燃盡風(fēng)風(fēng)門開度分別在55%、45%和35%時(shí)進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果顯示，燃盡風(fēng)風(fēng)門開度從55%降至45%時(shí)排煙熱損失從4.81%降至4.78%，固體不完全燃燒熱損失從0.39%升為0.49%，鍋爐熱效率從94.52%降至94.42%，NOx 生成量從260.3mg/Nm3升至293.0mg/Nm3。燃盡風(fēng)風(fēng)門開度從45%降至35%時(shí)，排煙熱損失從4.78%升至4.90%，固體不完全燃燒熱損失從0.49%降為0.30%，鍋爐熱效率從94.42%升至94.49%，NOx 生成量從293.0mg/Nm3升至 309.4mg/Nm3。

一次風(fēng)量調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果：100%BRL 時(shí)，維持空預(yù)器入口氧量等參數(shù)不變，改變磨煤機(jī)一次風(fēng)風(fēng)量，調(diào)整一次風(fēng)壓，一次風(fēng)壓分別在8.3kPa、8.6kPa和9.0kPa 下進(jìn)行，其中一次風(fēng)壓為8.3kPa 時(shí)磨煤機(jī)風(fēng)量約為風(fēng)煤比試驗(yàn)對(duì)應(yīng)一次風(fēng)量，試驗(yàn)結(jié)果顯示，一次風(fēng)壓從9.0kPa 降至8.6kPa 時(shí)，排煙熱損失從4.91%升至5.02%，固體不完全燃燒熱損失從0.28%升為0.32%，鍋爐熱效率從94.53%降至94.37%，NOx 生成量從313.8mg/Nm3降至299.2mg/Nm3。一次風(fēng)壓從8.6kPa 降至8.3kPa 時(shí)，排煙熱損失從5.02%降至4.77%，固體不完全燃燒熱損失從0.32%降至0.26%，鍋爐熱效率從94.37%升至94.69%，NOx 生成量從299.2mg/Nm3降至281.3mg/Nm3。由此，100%BRL 時(shí)綜合鍋爐經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保指標(biāo)磨煤機(jī)一次風(fēng)量按風(fēng)煤比曲線運(yùn)行較好。

二次風(fēng)量調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果：75%BRL 時(shí)進(jìn)行二次風(fēng)量調(diào)整試驗(yàn)，試驗(yàn)中不投運(yùn)燃燒器不調(diào)整。結(jié)果顯示二次風(fēng)量調(diào)整對(duì)燃燒影響較小，鍋爐熱效率和NOx 排放量變化不大。

3 結(jié)論

制粉系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)論：磨煤機(jī)出力在60t/h 左右時(shí)，分離器轉(zhuǎn)速在55r/min，煤粉細(xì)度在設(shè)計(jì)煤粉細(xì)度R90=18%左右；磨煤機(jī)出力為70t/h 時(shí)，加載力為10.8MPa 左右較合適，降低加載力會(huì)造成煤粉細(xì)度變粗，增加加載力會(huì)造成磨煤單耗上升；風(fēng)量增大時(shí)，煤粉細(xì)度變粗、磨煤單耗下降，磨煤機(jī)出入口差壓上升；受干燥出力限制的磨煤機(jī)最大出力為85.4t/h。鍋爐正常運(yùn)行時(shí)磨煤機(jī)不會(huì)在最小出力下運(yùn)行，僅在啟停爐時(shí)投運(yùn)或停運(yùn)磨煤機(jī)時(shí)會(huì)在最小出力下運(yùn)行，且運(yùn)行時(shí)間較短。磨煤機(jī)最小出力為29.7t/h，對(duì)應(yīng)表盤風(fēng)量為137.4t/h，分離器轉(zhuǎn)速為68.1r/min，加載力為0.8MPa。

燃燒調(diào)整試驗(yàn)結(jié)論：100%BRL 時(shí)，空預(yù)器入口氧量從2.1%提高到2.7%時(shí)鍋爐排煙熱損失增加，固體不完全燃燒熱損失降低，鍋爐熱效率降低，脫硝入口NOx 生成量增加；燃盡風(fēng)風(fēng)門開度從55%降至45%時(shí)排煙熱損失降低，固體不完全燃燒熱損失增加，鍋爐熱效率降低，NOx 生成量增加。燃盡風(fēng)風(fēng)門開度進(jìn)一步從45%降至35%時(shí)排煙熱損失增加，固體不完全燃燒熱損失降低，鍋爐熱效率增加，NOx 生成量進(jìn)一步增加；由一次風(fēng)量調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果可知，綜合鍋爐經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保指標(biāo)，磨煤機(jī)一次風(fēng)量按風(fēng)煤比曲線運(yùn)行較好；75%RBL 時(shí)二次風(fēng)量調(diào)整對(duì)燃燒影響較小，鍋爐熱效率和NOx 排放量變化不大。