华电国际十里泉发电厂优化燃烧调整试验报告.docx

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华电国际十里泉发电厂优化燃烧调整试验报告

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华电国际十里泉发电厂六号炉

优化燃烧试验报告

山东电力研究院

二ОО四年四月

参加工作单位：

山东电力研究院华电国际十里泉发电厂

工作人员：

郝卫东赵晴川候凡军张庆国邓文俭

李德存王克谦刘贤春王茂运等

项目负责人：

郝卫东邓文俭

工作时间：

2003年10月23日至2003年11月8日

报告编写：

审核：

批准：

1概述........................................................3

2设备概况....................................................4

3燃料和飞灰特性..............................................4

4优化燃烧试验的目标和方法...................................4

5制粉系统试验................................................5

5.1制粉系统实际运行状况........................................6

5.2分离器挡板特性试验（A/B）...................................7

5.3给粉量和一次风速...........................................8

5.4A3、B4给粉机的给粉量校正..................................9

6二次风量调整................................................9

7烟气成份试验...............................................10

8锅炉效率...................................................14

9附件.......................................................15

1概述

华电国际十里泉发电厂六号炉优化燃烧试验，是德国技术合作公司“提高中国火力发电厂现代化的监测技术，降低环境污染”项目的一部分，德国技术合作公司委托德国e-on工程公司负责对中国的工程师进行火力发电厂优化性能试验方面的技术培训和指导。

培训的目的是为了提高中国11个电力试验院所专业技术人员的火电厂移动测试技术。

该项目得到德国KfW的资金支持。

为此，德国技术合作公司确定在十里泉发电厂六号炉上进行性能试验技术、测试方法的培训。

试验以前，山东电力研究院和十里泉发电厂的技术人员在六号炉的制粉系统和烟道上安装了试验用测点，山东电力研究院提供了试验设备、测点元器件和试验人员。

e-on工程公司、山东电力研究院和十里泉发电厂试验前对试验相目进行了磋商和确定，主要包括制粉系统调整和燃烧优化，目的是降低NOx生成和提高锅炉的热效率。

同时，提高中国专家处理仪器设备故障的能力和熟悉锅炉优化的试验方法。

本试验是在德国技术合作公司技术专家约克·莫扎特罗先生、王晔项目经理和德国e-on工程公司的倪密扎先生、法兰克先生共同指导下完成的，在此对于他们的技术支持和辛勤劳动表示衷心的感谢!

同时本试验得到了十里泉发电厂领导的大力支持和关心，以及生产部、节能办和运行部等部门的大力协助，在此一并表示诚挚的谢意。

2设备概况

十里泉发电厂＃6机组，发电机功率300MW，锅炉是由哈尔滨锅炉厂设计制造，于1996年12月移交试生产。

锅炉为四角切圆燃烧、亚临界、中间再热、自然循环汽包炉。

锅炉的制粉系统为4台钢球磨煤机，2个煤粉仓。

通过给粉机给24个燃烧器送粉。

尾部烟道设有两台静电除尘器净化锅炉烟气。

附件2、3、4为制粉系统和燃烧系统的示意图。

3燃料和灰份特性

＃6炉的燃煤来自不同的煤矿和不同的省份。

试验期间，电厂提供了燃煤和灰份的工业分析。

试验前，德国e-on工程公司的化学实验室对＃6炉的燃煤进行了元素分析，分析结果见附件6。

同时，为了分析燃煤的积灰和结渣特性，试验前，在实验室进行了灰份分析，实验结果见附录7。

实验结果表明：

燃用煤种没有结渣和积灰倾向，适合锅炉的干式排渣。

然而，这并不意味着除了结渣和积灰之外，不会产生其他问题。

在摸底试验时，就出现飞灰含炭量高的现象（见附件33）。

4优化燃烧试验的目标和方法

燃烧优化包括燃料、风、烟气侧的测量和优化（附录1）。

燃烧优化的目的是通过调整燃用煤质的燃烧，确保机组经济、安全运行，并符合环保要求。

5制粉系统试验

优化试验的第一阶段，通过试验摸清磨煤机的研磨、乏气带粉和给粉机出力。

然后，对磨煤机的研磨特性和一次风含粉量进行的优化。

由于部分测点安装位置的缺陷，试验只能在以下的一次风管道上进行。

A制粉系统测点情况

一次风管号

A3

A4

B4

A1

A2

B2

含粉量测点

好

坏

好

坏

好

好

风速测点

好

坏

好

好

好

好

B制粉系统测点情况

一次风管号

C3

B3

C4

C1

B1

C2

含粉量测点

好

好

好

好

坏

坏

风速测点

好

好

好

好

坏

好

C制粉系统测点情况

一次风管号

D3

D4

E4

D1

D2

E2

含粉量测点

好

坏

坏

坏

坏

坏

风速测点

好

好

好

好

好

好

D制粉系统测点情况

一次风管号

F3

F4

E1

F1

F2

E3

含粉量测点

坏

坏

好

坏

好

坏

风速测点

坏

坏

好

坏

好

好

由于测点存在缺陷，使得制粉系统优化试验的条件变的非常不利。

同时由于在短时间内无法更改一次风煤粉取样测点，含粉量试验只能在以上测点位置“好”的管道上进行。

利用AKOMA在一次风管道上进行煤粉等速取样（附件5）。

在每个一次风管的煤粉取样界面上，有64个取样点，每个取样点取样时间为10秒，共需要10分钟40秒。

每个一次风管取2次样。

通过煤粉取样确定煤粉的质量流量和煤粉的细度（R0,15和R0,075），同时测量一次风速度，并记录制粉系统的运行参数。

5.1制粉系统实际运行状况

下表列出了制粉系统的许多重要结论。

磨煤机编号

单位

A

B

C

D

给粉机转速

转/分

550

500

550

400

分离器挡板位置

度

50

57

55

57

煤粉细度（R0,15）

％

7.9

7.8

12.6

4.0

煤粉细度（R0,075）

％

27.6

28.5

35.2

22.2

最小偏差

％

-5.5

-32.0

-

-20.9

最大偏差

％

+8.2

+31.4

-

+20.9

最小速度

m/s

26.0

27.3

19.9

29.1

最大速度

m/s

31.2

29.3

26.8

30.0

实际运行状况表明：

在同一给粉机转速下，给粉量是不同的。

试验期间，曾多次出现一次风管道堵塞。

管道堵塞的原因部分是一次风速太低、粉量大和一次风直管段太长。

下面的步骤优化磨煤机的运行。

5.2分离器挡板特性试验（A和B）

为了确定煤粉细度和优化磨煤机的运行，在不同磨煤机的分离器后安装了煤粉取样测点。

结果见下表。

分离器挡板位置

度

50

55

57

60

分离器A

ASTM100/R0,15

%

11.20

10.50

-

3.40

ASTM200/R0,075

%

34.00

34.50

-

20.60

分离器B

ASTM100/R0,15

%

13.70

10.30

9.00

3.20

ASTM200/R0,075

%

37.20

34.10

32.30

20.10

A/B分离器平均细度

ASTM100/R0,15

%

12.45

10.40

9.00

3.30

ASTM200/R0,075

%

35.60

34.30

32.30

20.35

上述测量数据，可以得到分离器特性曲线。

分离器特性曲线见附件8。

分离器特性挡板开度在55～57度范围内，可以根据德国标准DIN66145中的RRSB图来确定（附件9）。

特性曲线在RRSB图中为正常增大，与钢球磨煤机固定分离器的特性曲线一致。

由于煤粉的细度应该与原煤的挥发份接近，附件10中的塞德尔曲线可以被用来确定锅炉燃烧的煤粉细度（大于90um）。

与塞德尔曲线偏离的原因是原煤的灰熔特性和炉膛（燃烧室）的大小。

对于挥发份为33％的原煤，其大于90um（干式排渣炉）的煤粉细度平均为25％，对应的分离器挡板开度为55度。

5.3给粉量和一次风速

由于测点因素，不可能测量4套制粉系统的24个一次风管道的给粉量和一次风速，所以得到的关于给粉量和一次风速的结论是比较模糊的。

然而，现有的测试结果表明：

在同样的给粉机转速下，给粉量差别很大，最大波动范围达到平均值的＋32％。

制粉系统优化调整的目标是将给粉量偏差调整到＋10％的范围之内。

制粉系统试验前，发现给粉机插板门的位置差别较大，许多插板门关1/3，因此，造成给粉机转速尽管在同一位置，给粉量差别依然较大的现象。

通过与电厂协调，建议将所有的给粉机闸板全部开到100％，但是要做到这一点是不可能的，因为许多闸板都存在问题，必须等到停机后，将粉仓清理干净，才能彻底修复给粉机的闸板门。

一次风速的波动范围为19.9~31.2m/s。

一次风缩孔安装在给粉机下粉管前的一次风管道上。

因为A、C制粉系统各一次风管道的风速差别较大，必须尽量利用缩孔进行调节。

由于一部分缩孔卡涩，使得调整无法进行。

建议利用下次检修的机会，修复缩孔以便于调整一次风的均匀性。

测试数据见附件11，12，13，和14。

根据电厂工作人员的说法，水平一次风管道经常发生堵管现象。

可以考虑采取以下措施：

●调整一次风速，使一次风管道风速大于20m/s。

●校正给粉机转速，调整给粉机给粉量。

●使给粉机维持在低转速运行（高转速易导致堵管）。

●根据塞德尔曲线调整煤粉细度。

●提高煤粉仓和磨煤机出口的温度，降低煤粉中的残余水分，防止煤粉结块（结块的煤粉容易堵管）。

●扩展给粉机后下粉管的斜道，在下粉管内加装内部装置（避免块煤）。

●定期测量煤粉细度和给煤量。

5.4A3、B4给粉机的给粉量校正

给粉机的实际运行状况表明，在同一转速下给粉量差别很大，给粉量的最大波动范围为－32.0％～＋31.4%（相对于该转速下平均出力）。

为了达到制粉系统优化调整的目标，即给粉量偏差控制在＋10％范围内，通过测量3个不同转速下的给粉量，对A3、B4给粉机的给粉量进行了校正试验（附件15）。

校正前，将两台给粉机的插板门开度均调整到100％。

试验结果表明，两台给粉机的下粉特性基本一致。

为了将该给粉机出力曲线应用到其他所有的给粉机，至少要对所有的一次风管道进行修复，并测量给粉机在满负荷的出力后才能使用。

同时，更为重要的是，必须修复一次风缩孔、给粉机前的手动插板门，并且插板门开度均应调整到100％。

6二次风量调整

燃料侧优化调整后，下一步的工作是对空气侧进行优化调整。

对于二次风的优化调整，由于试验测点没有安装位置，只能根据控制室的运行指示进行。

炉膛的风量平衡只有通过炉膛出口前墙的两个看火孔（前墙的1/2和3/4处）进行测量。

为了校核炉膛两侧的风量平衡，下次检修时需要加装测点。

二次风箱已经损坏，上面有几个孔洞。

由于二次风挡板的控制室指示与实际开度不一致，所有的风量挡板在的第一阶段都进行了优化调整。

第二步将所有的周界风开度比正常值降低5％。

第三步将每个角的小风门稳定在1/2开度。

实际上，二次风只能在一定程度上受控，二次风挡板AB、BC、CD、DE、FF只能同时调节，不能单独调整。

附件4为燃烧器的布置方式。

7烟气成份试验

在燃料侧和空气侧的优化调整完成之后，进行烟气侧的测试。

●炉膛出口（O2、CO2、CO、NOx、温度）测量；

●空气预热器入口（O2、CO2、CO、NOx）测量；

●空气预热器出口（O2、CO2、CO、NOx、温度）测量；

●飞灰含炭量确定。

经过与电厂工作人员协商，试验在满负荷、部分正常运行负荷下进行。

试验1：

满负荷，空气预热器前的控制室表盘氧量A/B为4.1/3.9（过剩空气系数为1.235）。

此时炉膛出口实测氧量为2.50（过剩空气系数为1.135）,空气预热器前实测氧量A/B为3.75/3.02（过剩空气系数为1.192）。

对于干式排渣炉，炉膛出口过剩空气系数为1.135是非常小的，炉膛出口两侧偏差约1个氧量。

如此低的运行氧量和如此大的氧量偏差，日益扩大的风箱腐蚀，使飞灰含炭量超过预期。

从燃烧器喷口的火焰可以看到，一些喷口的回流区很强，煤粉气流在喷口就已经开始燃烧。

控制室表盘氧量不能代表空气预热器前的实际用网格法确定的平均氧量。

氧量增加0.9个必须引起高度注意。

A/B空气预热器出口氧量增加1.67/1.41。

炉膛出口的NOx浓度很低，为528mg/m3（标准氧量6）。

因此，如果不进行燃烧器改造，进一步降低NOx浓度的可能性不大。

飞灰含炭量约为4.3%。

试验期间，氧量波动达到1个，蒸气温度的波动引起我们的高度注意。

由于减温水自动控制工作不正常，使得运行人员只得通过调整燃料侧，即通过调节给粉机转速控制汽温。

经过与运行人员交流，得知减温水自动控制工作不正常的原因是机组投产调试时的遗留问题。

这种反复地调整燃料，会导致炉膛燃烧的波动，反映在氧量上的波动。

通过调节给粉机转来控制汽温没有任何意义，因为炉膛的容量很大，需要一定的反映时间。

要解决汽温控制问题，必须修复减温水阀门并优化机组的控制系统。

试验2：

调整下面的参数，优化炉内燃烧和稳定蒸汽温度。

●B层一次风的周界风降低15％；

●E、F层一次风的周界风增加15％；

●A/B空气预热器前的氧量提高到3.5。

炉膛出口实测氧量为1.93（过剩空气系数为1.101）,飞灰含炭量约为7.0%，炉膛出口的CO浓度在300～500ppm范围内，炉膛出口的NOx浓度为472mg/m3（标准氧量6）。

同样的上述设定参数，氧量和汽温的波动现象没有得到改善。

试验3：

试图通过改变燃烧器参数以消除汽温的波动现象。

设定参数如下：

●二次风设定值由100％降低到90％；

●周界风设定值由30％增加到35％；

●上层燃烬风（OFA2）挡板全关；

●A/B空气预热器前的氧量调整到3.5。

炉膛出口实测氧量为2.13（过剩空气系数为1.113）,飞灰含炭量约为5.0%，炉膛出口的CO浓度小于150ppm，炉膛出口的NOx浓度为499mg/m3（标准氧量6）。

上述设定参数，氧量和汽温的波动现象同样没有得到改善。

试验4：

通过提高过剩空气系数，减小氧量和汽温的波动现象。

目的是通过增加过剩空气维持炉内燃烧的稳定。

设定参数如下：

●二次风设定值由100％降低到90％；

●周界风设定在“自动”；

●上层燃烬风（OFA2）挡板全关；

●A/B空气预热器前的氧量调整到4.5。

炉膛出口实测氧量为3.19（过剩空气系数为1.179）,飞灰含炭量约为4.50%，炉膛出口的CO浓度小于40ppm，炉膛出口的NOx浓度为616mg/m3（标准氧量6）。

与试验1～3相比较，氧量和汽温的波动现象有所降低。

在满负荷，炉膛出口氧量增加1.16，A/B空气预热器前氧量增加1.61/1.36。

试验5：

部分负荷。

为了减小氧量和汽温的波动现象，设定参数如下：

●二次风设定值由100％降低到90％；

●周界风设定在“自动”；

●下层燃烬风（OFA1）挡板全关；

●上层燃烬风（OFA2）挡板全开；

●A/B空气预热器前的氧量调整到4.0。

炉膛出口实测氧量为3.72（过剩空气系数为1.215）,炉膛出口的CO浓度小于20ppm，炉膛出口的NOx浓度为515mg/m3（标准氧量6）。

与试验1～3相比较，氧量和汽温的波动现象有所降低。

通过提高过剩空气，可以减小氧量和汽温大幅波动的现象。

由于这种调整增加了过剩空气，运行人员就没有必要通过调整给粉机来维持汽温稳定。

而且这种调整可以使机组运行参数稳定。

优化试验前，机组负荷的波动10MW并不少见；优化试验后，通过增加了过剩空气量，机组负荷的波动范围在3MW之内。

同时由于负荷波动的减小，可以有以下益处：

●减小由于过热引起的管道磨损；

●减小由于氧量波动时的低氧量引起的腐蚀（烟气中CO浓度高）；

●由于燃烧器出口的速度高，回流区将会降低（肉眼即可看到）；

●燃烧稳定性提高（肉眼即可看到）；

●降低由于风门经常调节引起的电机磨损。

试验结果见附件16～30。

重要的试验数据汇总见附件31。

附件32为重要的运行数据。

8锅炉效率

附件34是根据德国标准DIN1942计算的调整优化后的输入、输出数据。

这些条目取自试验4。

优化后的锅炉效率为91.48%。

由于在燃烧优化时，许多条件不在最佳状态，这里只是列举一个锅炉效率的例子。

影响锅炉效率的因素很多，为了避免进行合理的评估和比较，列出以下影响因素：

●汽温大幅波动（部分达到40℃）；

●过热器和再热器减温水阀门内漏；

●主汽温度和再热汽温度自动调节速度慢，不在最佳状态；

●给水、主汽和减温水流量偏差大；

●空气预热器氧量波动幅度大，约为1；

●试验期间制粉系统运行不稳定（粉位）。

综上所述，增大过剩空气量对优化运行很有必要，尽管此时的锅炉效率可能会有所降低，但是通过由此得到的的益处，可以得到补偿。

空气过剩系数由1.135（试验1）提高到1.179（试验4），锅炉效率大约下降0.24%。

但是，优点同样是显著的，空气过剩系数提高后，机组负荷比以前提高6MW，负荷波动也随之降低，主汽温度、再热汽温度的波动幅度降低，大大低于金属的许用温度，进而延长了管子的使用寿命。

一般地，干式排渣炉的锅炉效率为89％～92％，液体排渣炉的锅炉效率为>92％。

9附件

附件1燃烧调整测量

附件2制粉系统示意图

附件3制粉系统和燃烧器示意图

附件4燃烧器布置示意图

附件5煤粉取样系统（AKOMA）

附件6煤质分析

附件7灰渣特性分析

附件8分离器（A/B）挡板特性曲线

附件9RRSB图上的煤粉细度

附件10塞德尔曲线－挥发份与煤粉细度的关系

附件11制粉系统A试验结果

附件13制粉系统B试验结果

附件13制粉系统C试验结果

附件14制粉系统D试验结果

附件15校核曲线－给粉量与给粉机转速的关系（A3、B4）

附件16炉膛出口试验数据（试验1）

附件17炉膛出口试验数据（试验2）

附件18炉膛出口试验数据（试验3）

附件19炉膛出口试验数据（试验4）

附件20炉膛出口试验数据（试验5）

附件21空气预热器入口试验数据（试验1）

附件22空气预热器入口试验数据（试验2）

附件23空气预热器入口试验数据（试验3）

附件24空气预热器入口试验数据（试验4）

附件25空气预热器入口试验数据（试验5）

附件26空气预热器出口试验数据（试验1）

附件27空气预热器出口试验数据（试验2）

附件28空气预热器出口试验数据（试验3）

附件29空气预热器出口试验数据（试验4）

附件30空气预热器出口试验数据（试验5）

附件31烟气侧试验汇总表

附件32集控室运行数据

附件33飞灰含炭量

附件34锅炉效率（根据德国标准：

DIN1942）