超臨界鍋爐燃燒調整試驗研究

超臨界鍋爐燃燒調整試驗研究

1鍋爐燃燒系統(tǒng)b、600m.b.1903.25.40-m紹興工業(yè)站b.、25.40-m驅動器、螺旋水冷壁、同時中間熱、平衡通風、固定擋渣爐，配備帶環(huán)泵的內置式啟動系統(tǒng)。設計煤種為淮南煙煤。校核煤種為煙混煤。燃燒系統(tǒng)采用DRB-4ZTM超低NOx雙調風旋流燃燒器及燃盡風(OFA)噴口。尾部為分煙道,設置2臺三分倉回轉式空氣預熱器。采用煙氣分流擋板調節(jié)再熱器出口汽溫。共36只DRB-4ZTM燃燒器分3層布置在鍋爐的前后墻上,每層前后墻各6只。每臺鍋爐采用6臺ZGM113G型中速磨煤機,每臺磨煤機對應鍋爐的一層6只燃燒器,前墻自上往下依次為F層、A層、C層,后墻自上往下依次為E層、B層、D層。正常運行時投運5臺磨煤機可滿足鍋爐最大出力,1臺作為備用。在燃燒器上方前后墻上各布置8只雙通道燃盡風噴口。2自動調節(jié)系統(tǒng)DRB-4ZTM燃燒器的供風分別為一次風的空氣和煤粉的混合物、環(huán)繞在一次風外圍的過渡區(qū)、內二次風及外二次風4個區(qū)域。大部分二次風通過燃燒器進入爐膛,并通過位于燃燒器入口處的滑動調風盤分別進入燃燒器的內、外二次風通道。滑動調風盤可以獨立調節(jié)進入燃燒器的風量,滑動調風盤的位置是通過燃燒管理系統(tǒng)由一個線性電動驅動裝置自動調節(jié)。根據制造廠建議,所有燃燒器滑動調風盤的點火位置初始設定為開啟152mm,冷卻位置初始設定為開啟102mm。內二次風軸向葉片的最大開度為60°,最小開度為20°,調節(jié)范圍為20°～60°,可調葉片的初始設定角度為30°。外調風葉片的最大開度為80°,最小開度為40°,調節(jié)范圍為40°～80°,外二次風可調葉片的初始設定開度為60°。過渡區(qū)調風環(huán)的可調范圍為0～150mm,所有燃燒器調風環(huán)的初始開啟位置設定為50mm。還有一部分二次風通過分隔風箱進入燃燒器上方的OFA噴口。每只OFA噴口裝有一個控制風量的手動調風套筒,在鍋爐投運后,進入OFA噴口的風量由裝在NOx風箱入口分風道上的擋板根據鍋爐負荷高低自動調節(jié)。為了控制NOx排放,在鍋爐滿負荷時,進入OFA噴口的二次風量應保持最大,隨著鍋爐負荷降低,風量應減少,供給每只NOx噴口的風量應均勻。調風套筒的初始位置為150mm(全開為330mm),中心調風盤的初始位置為全開(全行程為250mm),旋流葉片的初始位置為45°(可調范圍為20°～90°)。3試驗內容和結果3.1省煤器出口氧量通過均勻布置在空氣預熱器進口煙道上的20×4個測孔所測得的省煤器出口氧量分布,并參考一級過熱器管壁溫度的橫向分布來調節(jié)各燃燒器二次風的配風方式,如各燃燒器二次風調風盤的開度、內外二次風的開度等。首次測得省煤器出口氧量見表1。由表1可見,尾部煙道的氧量分布不太均勻。此時,所有運行磨煤機燃燒器的調風盤開度為100%,非運行磨煤機燃燒器調風盤開度為50%;所有燃燒器的內外二次風開度均為初始位置,分別為50°和45°;所有OFA層調風套筒均為初始位置(150mm),二次風箱A/B側擋板開度和OFA層風箱A/B側擋板開度均為100%。燃燒調整后省煤器出口氧量見表2,燃燒器狀態(tài)見表3。燃燒調整前后一級過熱器管壁溫度分布對比如圖1所示。從表2可見,省煤器出口煙道上的氧量分布已明顯比試驗前均衡。從圖2也可看出,調整后的壁溫均衡性明顯得到了改善。3.2省煤器出口氧量對nox含量的影響為了掌握該爐的NOx特性,在不同氧量,不同投磨煤機組合及不同OFA風量下測試了空氣預熱器出口的NOx含量(文中NOx含量值均指折算到空氣預熱器出口過量空氣系數為1.4的數據)。當投運A、B、D、E、F燃燒器(即下層C燃燒器停運)時,滿負荷工況下鍋爐的NOx含量在(340～350)mg/m3(標準狀態(tài),下同)之間。在氧量3.6%以下時,省煤器出口氧量對NOx含量的影響不大(圖2),但當氧量繼續(xù)增加時,NOx含量急劇上升。這主要是由于燃燒器高溫區(qū)域的氧量增加,造成熱力NOx增加所致。當磨煤機A、B、C、D、F運行(上層E燃燒器停運)時,NOx含量要比磨煤機A、B、D、E、F運行(下層C燃燒器停運)時明顯小得多。省煤器出口氧量為3.2%時,NOx含量只有245.6mg/m3;省煤器出口氧量為4%時,NOx含量也只有282mg/m3,遠遠小于國家有關標準要求(450mg/m3)。當磨煤機A、B、C、D、F運行方式時,進行了OFA風量變化對NOx含量影響的試驗。在總二次風量(1900t/h左右)和鍋爐其它主要參數保持不變,OFA風量分別為560t/h和450t/h時,NOx含量分別為236mg/m3和282mg/m3。顯然,OFA風量增加后,NOx排放量減少,這是因為燃燒器區(qū)域的風量轉移至OFA噴口所致。3.3氧量對運行方式的影響過量空氣系數即氧量的變化對鍋爐經濟性的影響表現在正反兩方面,一方面氧量增加有利于煤粉的完全燃燒,使飛灰可燃物含量下降。但不利的一面是氧量增加使煙氣量增加,排煙熱損失增加,同時也使風機的電耗增加。對此,在額定負荷下,保持投磨煤機方式(磨煤機A、B、D、E、F運行方式)和二次風配風方式不變,改變總風量,使省煤器出口氧量分別在3.0%、3.2%、3.5%、4.0%左右時,進行氧量變化對經濟性影響的試驗。試驗結果如圖3所示。由圖3可見,在氧量小于3.6%時,排煙熱損失對氧量的變化不太敏感,但在氧量大于3.6%后,排煙熱損失的上升趨勢明顯加快?？梢?00MW工況運行中對氧量的控制不宜超過3.6%。變氧量工況中氧量變化對鍋爐效率的影響如圖4所示。從圖4可見,氧量在3.2%左右時鍋爐效率最高。氧量大于3.6%以后,鍋爐效率的下降很明顯,證明氧量提高后,飛灰含碳量減少帶來的好處不足以抵消排煙熱損失上升帶來的不利影響。加之氧量提高后送、引風機電耗也將上升,所以運行中過高的氧量對運行經濟性有弊無利。根據整個燃燒調整試驗結果,推薦在600MW工況下的氧量設定值為3.2%左右。4燃燒一定劑量的選擇(1)北京巴威公司首臺600MW機組超臨界鍋爐采用低NOx新型燃燒器以及OFA技術,其NOx排放遠遠低于國家有關標準要求。(2)鍋