作者简介: 蔡杰进(1977),男,华南理工大学电力学院在读博士研究生,研读方向为电站系统. 锅炉运行性能与烟气含氧量优化研究 蔡杰进,马晓茜,廖艳芬 (华南理工大学,广东广州 510640) [摘 要] 对某电厂200MW机组燃煤锅炉在200MW,180MW与160MW运行工况下 炉膛出口烟气 含氧量进行了优化研究,得出烟气含氧量对电站锅炉运行性能的影响规律.结果表明:对应的最优运行氧 量分别为3.6%,3.8%,4.5%,此结果可供电站锅炉经济运行参考. [关键词] 锅炉;燃煤;烟气含氧量;运行性能;氧量优化 [中图分类号]TK227 [文献标识码]A [文章编号]10023364(2006)08002803 针对某电厂200MW机组燃煤锅炉的实际运行 情况,对锅炉运行性能与烟气含氧量进行优化研究,得 出 炉膛出口烟气含氧量的最优化运行参数,可用于指 导运行人员进行锅炉运行参数调整,提高锅炉运行热 效率,从而降低机组发电成本. 1 设备概况及燃煤特性 锅炉主要设计参数见表1.锅炉设计煤种为山西 混煤,校核煤种为贵州原煤,运行煤种为山西优混煤, 煤质 分析见表2.表1 主要设计参数 项目数值 额定蒸发量/t h-1670 经济蒸发量/t h-1610 再热蒸汽出口流量/t h-1573 过热器蒸汽压力/MPa13.73 过热器蒸汽温度/℃540 再热器进口蒸汽压力/MPa2.4 再热器出口蒸汽压力/MPa2.2 再热器进口蒸汽温度/℃316 再热器出口蒸汽温度/℃540 给水温度/℃247 排烟温度/℃150 炉膛出口烟温/℃1088 锅炉 效率/%90.19 表2 煤质 分析项目 数值 设计校核运行 收到基碳Car/%55.6653.1353.94 收到基氢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 空气干燥基挥发分Vdaf/%38.0726.3428.29 低位发热量Qnet,v,ar/kJ kg-1216582099722539 变形温度DT/℃124013901210 软化温度ST/℃127014201240 溶化温度FT/℃134014601320 2 氧量对锅炉运行性能影响 2.1 对锅炉热 效率影响 在200MW,180MW,160MW负荷下, 炉膛出口 烟气含氧量和排烟温度,飞灰可燃物含量的 关系分别 如图1~图3所示.在此基础上,进行锅炉的热力计 算[1],得到 炉膛出口烟气含氧量变化对排烟热损失,固 体未完全燃烧热损失,锅炉热 效率等参数的影响(图4 技术交流 热力发电 2006(07)29 ~图6). 图1 200MW负荷下氧量对燃烧的影响 图2 180MW负荷下氧量对燃烧的影响 图3 160MW负荷下氧量对燃烧的影响 对于200MW负荷,在其它运行条件不变的情况 下, 炉膛出口烟气含氧量由3.1%调整到3.3%,飞灰可 燃物含量降低了1.8%,灰渣可燃物含量降低了 0.59%,从而使得固体未完全燃烧热损失降低了 0.53%. 经计算,在200MW,180MW,160MW负荷下, 炉膛出口烟气含氧量分别为3.6%,3.8%,4.5%时,锅 图4 200MW负荷下氧量对锅炉 效率的影响 图5 180MW负荷下氧量对锅炉 效率的影响 图6 160MW负荷下氧量对锅炉 效率的影响 炉 效率最高. 2.2 对辅机电耗的影响 在200MW,180MW,160MW负荷下, 炉膛出口 烟气含 氧量与锅炉辅机功耗的 关系如图7所示.由图 7可见,在各个负荷下,锅炉辅机功耗随着氧量的增加 而增加. 技术交流 30 热力发电 2006(07) 图7 不同负荷下 氧量与辅机功耗的 关系2.3 对烟气NOx含量影响 由图8可见,在不同负荷下,随着氧量的增加,烟 气中NOx含量先减小后增加.在200MW,180MW, 160MW负荷下,当 炉膛出口烟气含氧量分别超过 3.6%,3.8%,4.5%后,机组锅炉运行过程中烟气 NOx含量表现为上升的趋势. 图8 不同负荷下 氧量与烟气NOx含量的 关系2.4 对锅炉结渣影响 锅炉运行煤种的灰熔点ST为1240℃,灰熔点较 低.根据 炉膛出口烟温来判断锅炉运行时的结渣情 况[2], 炉膛出口烟温设计值是1060℃,但在实际运行 过程中,发现按此温度运行, 炉膛结渣严重,所以一般 控制在980℃以内.不同负荷下 炉膛出口烟温如图9 所示.由图9可见,200MW额定负荷时,当氧量高于 3.6%时, 炉膛出口烟温也高于980℃,炉内受热面容 易结渣,因此对于额定负荷,氧量应控制在3.6%以内, 才能有效地防止炉内受热面的结渣.在180MW,160 MW负荷时, 炉膛出口烟温均低于980℃,均能有效 地防止炉内受热面结渣. 图9 不同负荷下 氧量与炉膛出口烟温的 关系另外,当 炉膛出口烟气含氧量较低时,在炉内出现 还原性气氛中,熔点较高的Fe2O3还原为熔点较低的 FeO,从而使灰熔点大大降低,增加锅炉结渣的可能. 研究资料表明,当锅炉燃烧实际氧量在3%以下时, CO含量将急剧升高,炉内局部气氛将发生显著变化. 因此,建议氧量不低于3%. 3 最优氧量 分析由于氧量的变化会引起锅炉热 效率,辅机电耗,烟 气中NOx含量以及炉内受热面结渣程度的变化,且各 种变化规律随着机组运行负荷的变化而变化.因此, 必须综合考虑锅炉的运行负荷,热 效率,辅机电耗,烟 气NOx含量,炉内受热面结渣程度,得出一个最优运 行氧量.对某电厂200MW机组锅炉,在200MW负 荷下, 炉膛出口烟气含氧量为3.6%时,锅炉热 效率为 90.8%,达到最大值;烟气中NOx的含量为597.9mg/ m3,基本上达到最小值; 炉膛出口烟温为978℃,可较 为有效地防止锅炉受热面的结渣.虽然此时锅炉辅机 电耗比较大,但是,综合权衡所有因素的影响,此时,最 优运行氧量为3.6%.同理,对于180MW和160MW 负荷,最佳氧量分别为3.8%,4.5%.
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