（中国大唐集团科学技术研究院有限公司西北分公司 710000）
摘要：本文中介绍了山西大唐国际临汾热电有限责任公司1号锅炉燃烧调整试验所采用的标准、试验内容、测试方法、试验数据处理及计算方法，并对燃烧调整结果和锅炉运行存在的问题进行了分析和建议，提出了合理的运行工况。
关键词：锅炉 热效率 燃烧调整
0 前言
山西大唐国际临汾热电有限责任公司1号锅炉为哈尔滨锅炉有限责任公司制造，型号为HG-1092/17.5-YM28，锅炉型式为亚临界参数、自然循环、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、摆动式燃烧器、四角切圆燃烧、固态排渣、半露天布置、全钢构架悬吊结构、燃煤?型汽包炉。
本文对1号锅炉进行了燃烧调整试验研究，试图寻找到锅炉的最佳运行方式，以提高锅炉运行的安全和经济性。
1 设备简介
山西大唐国际临汾电站锅炉1号机组为300MW燃煤空冷汽轮发电机组，锅炉采用哈尔滨锅炉有限责任公司生产的亚临界参数控制循环汽包锅炉，型号为HG-1092/17.5-YM28，锅炉型式为亚临界参数、自然循环、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、摆动式燃烧器、四角切圆燃烧、固态排渣、半露天布置、全钢构架悬吊结构、燃煤?型汽包炉。为满足国家最新NOx等污染物排放要求，临汾热电于2014年由北京国电龙高科进行了1、2号锅炉低NOx燃烧器改造。采用二台容克式三分仓回转式空气预热器，二台动叶可调轴流式增压引风机，二台动叶可调轴流式送风机，二台液力耦合器可调单吸离心式一次风机，五台中速辊式磨煤机，二台密封风机，二台电袋复合式除尘器，一台干式排渣机。设计燃用煤种为当地烟煤，采用正压直吹式制粉系统。每台锅炉配置2台双室一电场、二区电袋除尘器，并配置一套干除渣设备；脱硫系统按湿法脱硫工艺设计，同步设计脱硝系统。机组的控制采用以微处理器为基础的 DCS分散型控制系统，实现数据采集与处理、自动调节、炉膛安全监控与保护、辅机的程序控制。锅炉采用正压直吹式制粉系统，配置五台ZGM113N型中速辊式磨煤机和和五台EG2490型给煤机。
2 试验内容和测试方法
大型电站锅炉的高效经济运行越来越受到重视，对节能降耗具有重大意义。而排烟热损失、机械不完全燃烧损失、灰渣物理损失、化学不完全燃烧损失、散热损失几项损失是影响锅炉效率的主要因素。排烟热损失是其中影响最大的，关于这方面的研究已有很多，本文的重点在除了排烟损失之外对炉效影响最大的化学不完全热损失。本次燃烧调整试验根据GB/10184-88 《电站锅炉性能试验规程》及DL/T 467-2004《电站磨煤机及制粉系统性能试验》进行，按照反平衡法计算锅炉效率。锅炉在试验负荷下，稳定后进行以下项目的试验调整工况，试验采用“单一参数改变法”。并在每个工况下进行锅炉效率及相关测试内容的测试。本次试验是以降低锅炉飞灰含碳量进而提高锅炉效率为主要目的。
2.1 试验内容
通过燃烧调整试验之前的分析，针对临汾电厂1号机组做如下调整：变氧量调整试验、变一二次风风率试验、变二次风配风方式试验、变燃尽风试验、变磨煤机出力分配试验。
2.2 测试方法
每个试验工况调整结束后，稳定时间为30分钟，每个试验工况持续时间为2个小时。试验主要测试方法如下。
2.2.1 运行参数记录：
2.2.2 排烟温度测量：在空气预热器出口使用热电偶，采用网格法进行排烟温度场的标定，并利用标定后的代表点测量排烟温度；
2.2.3 烟气成分测量：在空气预热器出、入口测量使用MRU便携式烟气成分分析仪，采用网格法进行排烟烟气成分的标定，并利用标定后的代表点测量烟气成分；
2.2.4 飞灰取样：在空预器出口采用撞击式飞灰取样器进行取样；
2.2.5 大渣取样：在干式捞渣机出口进行取样；
2.2.6 煤粉取样：分别在每台磨煤机各风粉管道的垂直段利用等速取样装置进行取样；
2.2.7 原煤取样：分别在每台磨煤机的落粉管处进行取样。
3 试验结果及分析
3.1 变氧量试验
270MW负荷下氧量分别设为2.0%、2.5%、3.2%，锅炉其他运行方式保持不变，磨煤机运行方式为ABCD，二次风配风方式为均等配风。从试验结果来看，氧量设为为2.0%时锅炉效率为90.394%，氧量设为2.5%时锅炉效率为91.563%，氧量设为3.2%时锅炉效率为91.733%，分析锅炉效率变化的因素在于随着氧量的增加，锅炉飞灰、炉渣含碳量降低，机械不完全燃烧损失减少较多，排烟热损失略有增加，使得锅炉效率有所升高。但随着运行氧量的增加，氧量设为3.2%时锅炉NOx排放浓度升高至514mg/m3，考虑到环保及喷氨量等综合因素，将氧量设定为2.5%。
230MW负荷下氧量分别设为2.5%、3.0%、3.5%，锅炉其他运行方式保持不变，磨煤机运行方式为ABCD，二次风配风方式为均等配风。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆从试验结果来看，氧量为2.5%时锅炉效率为91.732 %，氧量为3.0%时锅炉效率为91.314%，氧量为3.5%时锅炉效率为91.802%。230MW负荷下锅炉飞灰炉渣整体情况较好，随着氧量的增加，排烟热损失有所增加，使得锅炉效率略有降低，氧量继续增加，机械不完全燃烧损失和排烟热损失综合值较小，锅炉效率略有升高。从锅炉主要参数来看，230MW锅炉参数均能达到要求，但在230MW试验中随着氧量的增加NOx排放浓度升高至557mg/m3，综合考虑将氧量设定为2.5%。
180MW负荷下氧量分别设为3.5%、3.8%、3.2%，锅炉其他运行方式保持不变，磨煤机运行方式为BCD，二次风配风方式为均等配风。从试验结果来看，氧量为3.5%时锅炉效率为91.465 %，氧量为3.8%时锅炉效率为92.027%，氧量为3.2%时锅炉效率为92.281%。分析数据表明在180MW下运行氧量在3.2%的情况下锅炉效率较好，同时NOx排放浓度450mg/m3，也是几个工况中最低的。
3.2 变一、二次风风率试验
变一、二次风率试验在270MW下进行，磨煤机风煤比分别在1.9、1.7，锅炉运行氧量和其他运行方式不变。从试验结果来看，风煤比在1.9时锅炉效率为90.394%，风煤比在1.7时锅炉效率为91.778%。分析锅炉效率的变化，在降低一次风率后，由于降低了一次风速使得煤粉气流的着火点提前，优化了炉内燃烧工况，使得飞灰含碳量明显降低，但着火点提前也使得NOx排放浓度有所升高，SCR入口NOx排放浓度为504mg/m3，所以风煤比不宜继续降低。
3.3 变二次风配风方式试验
270MW变二次风配风试验分别在均等配风、束腰配风和倒塔配风方式下进行，锅炉运行氧量和一次风率保持不变。从试验结果来看，均等配风方式下锅炉效率为90.394%，束腰配风下锅炉效率为91.651%，倒塔配风方式下锅炉效率为91.406%。从试验数据来看，束腰工况锅炉效率较好，而且束腰工况中NOx排放浓度也较优。分析可知，束腰配风方式减弱了主燃区的二次风量，增加了燃烧器下部托底风和上部补充风量，使得飞灰炉渣和NOx的结果较好，3种配风方式下锅炉主蒸汽、再热蒸汽参数均正常。
230MW变二次风配风试验分别在均等配风、束腰配风和倒塔配风方式下进行，锅炉运行氧量和一次风率保持不变。从试验结果来看，均等配风方式下锅炉效率为91.732%，束腰配风下锅炉效率为91.823%，倒塔配风方式下锅炉效率为91.779%。从试验数据来看，3个工况下的锅炉效率变化不大，锅炉主蒸汽、再热蒸汽参数均正常，减温水量无明显升高，NOx排放浓度偏差不大。
3.4 变燃尽风配风试验
变燃尽风试验在270MW负荷下进行，燃尽风配风方式分别在上小下大、上大下小、上下平均的运行方式。燃尽风配风采用上小下大方式运行时锅炉效率为90.394%，燃尽风配风采用上大下小运行方式时锅炉效率为91.858%，燃尽风配风采用上下平均的运行方式时锅炉效率为91.460%。燃尽风在较大开度情况下，NOx排放浓度能达到正常的运行水平，SCR入口NOx排放浓度控制在430~450mg/m3左右，不同工况下的锅炉主蒸汽、再热蒸汽参数均正常，减温水量正常。
3.5 变磨煤机出力分配试验
变磨煤机出力分配试验在270MW负荷下进行，由于1号锅炉低氮燃烧器的NOx偏高，而燃尽风在运行调整上调整幅度不大，为了调整NOx排放浓度，进行了变磨煤机出力分配试验，通过改变不同层磨煤机的出力来调整炉膛火焰中心和煤粉的炉内停留试验，来观察其对NOx排放的影响。变磨煤机出力分配试验均在ABCD磨运行方式下进行，磨煤机出力分别按照均等分配、正塔式分配、倒塔式分配。从试验数据来看，磨煤机出力倒塔式分配运行方式飞灰含碳量略有增加，而由于上部磨煤机出力较大，使得NOx排放浓度有所升高；磨煤机出力正塔式分配下部磨煤机出力较大，与炉膛整体向上配风配合时，降低了下部的火焰燃烧强度，使得NOx排放略有降低。均等分配时锅炉效率为90.394%，正塔式分配时锅炉效率为91.303%，倒塔式分配时锅炉效率为90.502%。3个工况中锅炉其他参数均较为正常，倒塔式分配由于上部磨煤机出力增加，使得减温水量有所增加。所以，270MW负荷下磨煤机出力宜采用正塔式分配。
4 结论
4.1 1号锅炉在经过燃烧调整后锅炉效率有了明显提高，通过试验测试，270MW锅炉效率为91.651%，230MW锅炉效率为91.823%，180MW锅炉效率为92.281%，相较摸底试验工况均有一定的炉效提升，270MW工况锅炉效率提高1.257%，230MW工况锅炉效率提高0.091%，180MW工况锅炉效率提高0.816%。
4.2 通过改变氧量、降低一次风风率、增大周界风开度等措施，锅炉的壁面还原性气氛有所改善，强还原性气氛的区域面积有所降低。改变周界风和下部二次风的风量，能够有效地改善燃烧器下游背火侧的壁面还原性气氛。而距离较远的向火侧则煤粉浓度较高，在高温烟气的卷吸中会造成该区域的壁面还原性气氛较强，可以适当开大周界风量。
4.3 在1号炉的试验运行参数摸底中，发现两侧炉膛烟温（末级再热器入口）经常存在50~80℃左右的偏差，不同工况下两侧温度偏差情况有所不同。试验发现，不同的配风方式对烟温偏差有一定的影响，倒塔配风的情况下能有效的利用SOFA风的消旋作用，减少炉内切园气流的残余旋转，使得两侧烟温偏差大幅度减小。
4.4 根据1号锅炉燃烧调整试验的结果，对1号炉的运行建议如下：1号炉在运行中保持氧量在3~3.5%左右；1号炉运行中降低一次风风率，保持风煤比在1.6~1.8；磨煤机出力较低时风煤比可适当放大，但最低风量不宜低于60t/h；建议开大一次风周界风的开度，在大负荷运行时一次风周界风开度在40~50%左右。
作者简介
牛波（1987-）男，汉，陕西榆林，单位：中国大唐集团科学技术研究院有限公司西北分公司,职务：助理工程师，研究方向：锅炉性能试验及电厂节能诊断。
论文作者:牛波
论文发表刊物:《电力设备》2016年第8期
论文发表时间:2016/7/20
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