作者簡(jiǎn)介: 蔡杰進(jìn)(1977),男,華南理工大學(xué)電力學(xué)院在讀博士研究生,研讀方向?yàn)殡娬鞠到y(tǒng).
鍋爐運(yùn)行性能與煙氣含氧量?jī)?yōu)化研究
蔡杰進(jìn),馬曉茜,廖艷芬
(華南理工大學(xué),廣東廣州 510640)
[摘 要] 對(duì)某電廠200MW機(jī)組燃煤鍋爐在200MW,180MW與160MW運(yùn)行工況下
爐膛出口煙氣
含氧量進(jìn)行了優(yōu)化研究,得出煙氣含氧量對(duì)電站鍋爐運(yùn)行性能的影響規(guī)律.結(jié)果表明:對(duì)應(yīng)的最優(yōu)運(yùn)行氧
量分別為3.6%,3.8%,4.5%,此結(jié)果可供電站鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行參考.
[關(guān)鍵詞] 鍋爐;燃煤;煙氣含氧量;運(yùn)行性能;氧量?jī)?yōu)化
[中圖分類號(hào)]TK227 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]10023364(2006)08002803
針對(duì)某電廠200MW機(jī)組燃煤鍋爐的實(shí)際運(yùn)行
情況,對(duì)鍋爐運(yùn)行性能與煙氣含氧量進(jìn)行優(yōu)化研究,得
出
爐膛出口煙氣含氧量的最優(yōu)化運(yùn)行參數(shù),可用于指
導(dǎo)運(yùn)行人員進(jìn)行鍋爐運(yùn)行參數(shù)調(diào)整,提高鍋爐運(yùn)行熱
效率,從而降低機(jī)組發(fā)電成本.
1 設(shè)備概況及燃煤特性
鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)見表1.鍋爐設(shè)計(jì)煤種為山西
混煤,校核煤種為貴州原煤,運(yùn)行煤種為山西優(yōu)混煤,
煤質(zhì)
分析見表2.表1 主要設(shè)計(jì)參數(shù)
項(xiàng)目數(shù)值
額定蒸發(fā)量/t h-1670
經(jīng)濟(jì)蒸發(fā)量/t h-1610
再熱蒸汽出口流量/t h-1573
過熱器蒸汽壓力/MPa13.73
過熱器蒸汽溫度/℃540
再熱器進(jìn)口蒸汽壓力/MPa2.4
再熱器出口蒸汽壓力/MPa2.2
再熱器進(jìn)口蒸汽溫度/℃316
再熱器出口蒸汽溫度/℃540
給水溫度/℃247
排煙溫度/℃150
爐膛出口煙溫/℃1088
鍋爐
效率/%90.19
表2 煤質(zhì)
分析項(xiàng)目
數(shù)值
設(shè)計(jì)校核運(yùn)行
收到基碳Car/%55.6653.1353.94
收到基氫Har/%3.693.263.89
收到基氧Oar/%8.462.793.71
收到基氮Nar/%0.891.020.96
收到基硫Sar/%0.911.80.83
收到基灰分Aar/%22.392923.67
收到基水分Mt/%8913
空氣干燥基揮發(fā)分Vdaf/%38.0726.3428.29
低位發(fā)熱量Qnet,v,ar/kJ kg-1216582099722539
變形溫度DT/℃124013901210
軟化溫度ST/℃127014201240
溶化溫度FT/℃134014601320
2 氧量對(duì)鍋爐運(yùn)行性能影響
2.1 對(duì)鍋爐熱
效率影響
在200MW,180MW,160MW負(fù)荷下,
爐膛出口
煙氣含氧量和排煙溫度,飛灰可燃物含量的
關(guān)系分別
如圖1～圖3所示.在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行鍋爐的熱力計(jì)
算[1],得到
爐膛出口煙氣含氧量變化對(duì)排煙熱損失,固
體未完全燃燒熱損失,鍋爐熱
效率等參數(shù)的影響(圖4
技術(shù)交流
熱力發(fā)電 2006(07)29
～圖6).
圖1 200MW負(fù)荷下氧量對(duì)燃燒的影響
圖2 180MW負(fù)荷下氧量對(duì)燃燒的影響
圖3 160MW負(fù)荷下氧量對(duì)燃燒的影響
對(duì)于200MW負(fù)荷,在其它運(yùn)行條件不變的情況
下,
爐膛出口煙氣含氧量由3.1%調(diào)整到3.3%,飛灰可
燃物含量降低了1.8%,灰渣可燃物含量降低了
0.59%,從而使得固體未完全燃燒熱損失降低了
0.53%.
經(jīng)計(jì)算,在200MW,180MW,160MW負(fù)荷下,
爐膛出口煙氣含氧量分別為3.6%,3.8%,4.5%時(shí),鍋
圖4 200MW負(fù)荷下氧量對(duì)鍋爐
效率的影響
圖5 180MW負(fù)荷下氧量對(duì)鍋爐
效率的影響
圖6 160MW負(fù)荷下氧量對(duì)鍋爐
效率的影響
爐
效率最高.
2.2 對(duì)輔機(jī)電耗的影響
在200MW,180MW,160MW負(fù)荷下,
爐膛出口
煙氣含
氧量與鍋爐輔機(jī)功耗的
關(guān)系如圖7所示.由圖
7可見,在各個(gè)負(fù)荷下,鍋爐輔機(jī)功耗隨著氧量的增加
而增加.
技術(shù)交流
30 熱力發(fā)電 2006(07)
圖7 不同負(fù)荷下
氧量與輔機(jī)功耗的
關(guān)系2.3 對(duì)煙氣NOx含量影響
由圖8可見,在不同負(fù)荷下,隨著氧量的增加,煙
氣中NOx含量先減小后增加.在200MW,180MW,
160MW負(fù)荷下,當(dāng)
爐膛出口煙氣含氧量分別超過
3.6%,3.8%,4.5%后,機(jī)組鍋爐運(yùn)行過程中煙氣
NOx含量表現(xiàn)為上升的趨勢(shì).
圖8 不同負(fù)荷下
氧量與煙氣NOx含量的
關(guān)系2.4 對(duì)鍋爐結(jié)渣影響
鍋爐運(yùn)行煤種的灰熔點(diǎn)ST為1240℃,灰熔點(diǎn)較
低.根據(jù)
爐膛出口煙溫來(lái)判斷鍋爐運(yùn)行時(shí)的結(jié)渣情
況[2],
爐膛出口煙溫設(shè)計(jì)值是1060℃,但在實(shí)際運(yùn)行
過程中,發(fā)現(xiàn)按此溫度運(yùn)行,
爐膛結(jié)渣嚴(yán)重,所以一般
控制在980℃以內(nèi).不同負(fù)荷下
爐膛出口煙溫如圖9
所示.由圖9可見,200MW額定負(fù)荷時(shí),當(dāng)氧量高于
3.6%時(shí),
爐膛出口煙溫也高于980℃,爐內(nèi)受熱面容
易結(jié)渣,因此對(duì)于額定負(fù)荷,氧量應(yīng)控制在3.6%以內(nèi),
才能有效地防止?fàn)t內(nèi)受熱面的結(jié)渣.在180MW,160
MW負(fù)荷時(shí),
爐膛出口煙溫均低于980℃,均能有效
地防止?fàn)t內(nèi)受熱面結(jié)渣.
圖9 不同負(fù)荷下
氧量與爐膛出口煙溫的
關(guān)系另外,當(dāng)
爐膛出口煙氣含氧量較低時(shí),在爐內(nèi)出現(xiàn)
還原性氣氛中,熔點(diǎn)較高的Fe2O3還原為熔點(diǎn)較低的
FeO,從而使灰熔點(diǎn)大大降低,增加鍋爐結(jié)渣的可能.
研究資料表明,當(dāng)鍋爐燃燒實(shí)際氧量在3%以下時(shí),
CO含量將急劇升高,爐內(nèi)局部氣氛將發(fā)生顯著變化.
因此,建議氧量不低于3%.
3 最優(yōu)氧量
分析由于氧量的變化會(huì)引起鍋爐熱
效率,輔機(jī)電耗,煙
氣中NOx含量以及爐內(nèi)受熱面結(jié)渣程度的變化,且各
種變化規(guī)律隨著機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷的變化而變化.因此,
必須綜合考慮鍋爐的運(yùn)行負(fù)荷,熱
效率,輔機(jī)電耗,煙
氣NOx含量,爐內(nèi)受熱面結(jié)渣程度,得出一個(gè)最優(yōu)運(yùn)
行氧量.對(duì)某電廠200MW機(jī)組鍋爐,在200MW負(fù)
荷下,
爐膛出口煙氣含氧量為3.6%時(shí),鍋爐熱
效率為
90.8%,達(dá)到最大值;煙氣中NOx的含量為597.9mg/
m3,基本上達(dá)到最小值;
爐膛出口煙溫為978℃,可較
為有效地防止鍋爐受熱面的結(jié)渣.雖然此時(shí)鍋爐輔機(jī)
電耗比較大,但是,綜合權(quán)衡所有因素的影響,此時(shí),最
優(yōu)運(yùn)行氧量為3.6%.同理,對(duì)于180MW和160MW
負(fù)荷,最佳氧量分別為3.8%,4.5%.
