燃烧调整及低负荷稳燃报告.docx
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燃烧调整及低负荷稳燃报告
燃烧调整及低负荷稳燃报告
项目名称:
华能沁北电厂一期工程2×600MW机组2号机组启动调试
合同编号:
TPRI/T8-CA-001-2004A
报告名称:
华能沁北电厂一期工程2×600MW机组2号机组燃烧调整及低负荷稳燃报告
项目承担单位:
西安热工研究院有限公司
锅炉专业负责人:
王红雨
主要工作人员:
王红雨周广仁佟强赵景涛
项目起迄时间:
2004年3月~2005年1月
报告编写:
王红雨
报告校阅:
周广仁
审核:
李续军
批准:
摘要
本报告主要叙述华能沁北电厂2号机组锅炉燃烧优化调整及低负荷稳燃试验的情况。
经过对煤粉细度、过量空气系数(氧量)及喷燃器一、二次风率及二、三次风门等因素的调整,2号锅炉炉内燃烧稳定、不结渣、不超温,运行方式合理,锅炉达到设计参数并带满负荷进入168小时试运行。
调整后,入炉煤煤质灰份偏高,热值偏低的情况下,投入C、D、E、F四台偏置磨煤机,2号锅炉维持303MW连续运行4小时,炉膛压力和炉内燃烧工况基本稳定。
关键词:
燃烧调整投油低负荷稳燃
1.概述
2.主要设备技术规范
3.试运中的燃烧调整
4.低负荷稳燃试验
5.结论
1概述
华能沁北电厂一期工程2×600MW超临界机组锅炉系东方锅炉(集团)股份有限公司与日本巴布科克-日立公司及东方-日立锅炉有限公司合作设计、联合制造的DG1900/25.4-II1型单炉膛、一次再热,超临界本生直流锅炉。
机组进入整套试运行带负荷后,着手对2号锅炉进行了初步燃烧优化调整。
调整后2号锅炉炉内燃烧稳定、不结渣、不超温,锅炉达到设计参数并带满负荷进入168小时试运行。
利用锅炉带低负荷的机会,断油全烧煤运行,进行了锅炉不投油最低稳燃负荷试验。
不投油最低稳燃负荷试验试验于2004年11月23日2:
08至6:
08进行,平均负荷303MW,锅炉连续运行4小时,运行中炉内燃烧基本稳定。
2主要设备技术规范
2.1系统简介
一期工程锅炉系DG1900/25.4-II1型单炉膛、一次再热,超临界本生直流锅炉。
锅炉全钢构架,固态排渣,平衡通风,露天布置。
炉膛宽19419.2mm,深15456.8mm,高度67000mm。
炉膛四周为全焊式膜式水冷壁,由下部螺旋盘绕上升水冷壁和上部垂直上升水冷壁组成。
沿烟气流程依次布置屏式过热器、高温过热器、高温再热器。
竖井为双烟道结构,前/后烟道深分别为6604/8331.2mm,前烟道布置低温再热器、后烟道布置低温过热器和省煤器,其后布置三分仓回转式空气预热器。
锅炉设计主要参数见表1。
锅炉设计燃用晋南、晋东南地区贫煤、烟煤的混合煤种,煤质及灰成分特性见表2。
燃烧器布置图见图1。
2.2燃烧系统及燃料
锅炉采用ZGM113型中速磨正压直吹式制粉系统,每台锅炉配6台磨煤机,其中1台备用。
配24只HT-NR3低NOx燃烧器,采用前后墙对冲燃烧方式。
燃烧器分三层布置在炉膛前、后墙上,上部布置有12只燃烬风(SAP和AAP)喷口,每台磨煤机对应前墙或后墙的一层燃烧器。
燃烧器设计参数见表3。
设计煤粉细度为200目筛通过率80%(R75=20%)。
锅炉设24只简单机械雾化点火油枪,12只蒸汽雾化启动油枪。
燃油为轻柴油,燃油特性见表4。
点火油枪位于三次风通道,出力250kg/h,每只HT-NR3燃烧器装有1支点火油枪用于点火。
启动油枪位于煤粉燃烧器的中心,出力
3200~4700kg/h,锅炉前墙中、下层和锅炉后墙中层装有启动油枪用于暖炉和低负荷稳燃。
每只油枪配有自身的高能点火器,锅炉不投油最低稳燃负荷不大于45%B-MCR。
表1锅炉设计主要参数(设计煤种)
负荷
项目
单位
BMCR
ECR
BRL
高加切除
75%
BMCR
50%
BMCR
30%
BMCR
过热蒸汽出口流量
t/h
1900.0
1660.8
1807.9
1470.2
1425.0
950.0
570.0
过热器蒸汽出口压力
MPa
25.5
25.2
25.4
25.0
22.9
15.5
9.1
过热器蒸汽出口温度
℃
571
571
571
571
571
571
569
再热蒸汽流量
t/h
1607.6
1414.1
1525.5
1470.2
1225.6
836.4
511.9
再热蒸汽进口压力
MPa
4.71
4.15
4.47
4.24
3.59
2.45
1.5
再热蒸汽出口压力
MPa
4.52
3.98
4.29
4.06
3.54
2.34
1.42
再热器蒸汽进口温度
℃
322
307
316
314
305
313
324
再热器蒸汽出口温度
℃
569
569
569
569
569
569
539
给水温度
℃
284
275
280
189
266
242
215
过热器一级喷水量
(取自省煤器出口)
t/h
76.0
66.4
72.3
58.9
57.0
38.0
34.2
过热器二级喷水量
t/h
76.0
66.4
72.3
58.7
71.3
47.6
22.8
再热器喷水量(取自给水泵抽头)
t/h
0
0
0
0
0
0
0
空气预热器进口一次风温
℃
30
29
29
29
29
28
26
空气预热器进口二次风温
℃
25
24
24
24
24
23
21
空气预热器出口一次风温
℃
329
324
327
323
318
297
273
空气预热器出口二次风温
℃
339
333
337
322
326
303
278
空气预热器出口烟气温度(未修正)
℃
127
124
125
119
117
102
87
实际燃料消耗量
t/h
224.3
201.0
216.2
211.1
177.1
124.6
80.6
炉膛截面热负荷
MW/m2
5.0
4.5
4.8
4.6
3.9
2.8
1.8
炉膛容积热负荷
kW/m3
89
79
85
81
48
49
31
炉膛有效投影辐射受热面热负荷(EPRS)
kW/m2
224.3
201
216.2
211.1
177.1
124.6
78
燃烧器区域面积热负荷
MW/m2
1.06
0.95
1.02
0.97
0.82
0.59
0.38
NOX排放浓度(以O2=6%计)
mg/Nm3
500
500
500
500
500
500
500
锅炉计算热效率(按低位发热量)
%
93.07
93.31
93.30
93.35
93.34
93.01
92.55
炉膛出口过剩空气系数
-
1.14
1.14
1.14
1.14
1.16
1.30
1.50
省煤器出口过剩空气系数
-
1.15
1.15
1.15
1.15
1.17
1.31
1.51
图1燃烧器布置图
表2煤质及灰成分特性
项目
单位
设计煤种
校核煤种一
校核煤种二
工
业
分
析
收到基低位发热值Qnet.ar
kJ/kg
24360
23100
26290
收到基全水份Mt
%
5.88
6.29
3.53
收到基灰份Aar
%
22.22
21.92
19.34
可燃基挥发份Vdaf
%
14.44
20.15
10.84
空气干燥基水份Mad
%
0.51
0.73
1.38
元
素
分
析
收到基碳Car
%
64.25
61.70
71.08
收到基氢Har
%
3.55
3.41
2.71
收到基氧Oar
%
2.62
5.05
1.81
收到基氮Nar
%
1.15
1.19
1.05
收到基全硫St.ar
%
0.33
0.44
0.48
可磨性系数HGI
-
71
73
60
炉内气氛
-
弱还原性
弱还原性
弱还原性
灰变形温度DT(T1)
℃
1450
1325
1450
灰软化温度ST(T2)
℃
>1500
1390
>1500
灰熔化温度FT(T3)
℃
>1500
1465
>1500
表3燃烧器设计参数
项目
风率%
风速m/s
风温℃
阻力Pa
备注
一次风
19.3
19
90
~1050
燃烧器区域的过量空气系数:
0.75-0.9
二次风
80.7
37
~335
~1600
三次风
40
~335
~1600
燃烬风
~35
~335
~1600
表4燃油特性
项目
单位
数值
项目
单位
数值
运动粘度(20℃时)
mm2/s
3.0~8.0
低位发热值Qnet.ar
kj/kg
46158
实际胶质
mg/l
<700
凝固点
℃
≯0
酸度
mgKOH/l
<100
闭口闪点
℃
≥65
硫含量
%
<1.0
水份
痕迹
机械杂质
无
每台锅炉配置2台成都电力机械厂生产的轴流式引风机,上海鼓风机厂有限公司生产的2台轴流式送风机和2台一次风机。
由刮板捞渣机将炉渣先输送至渣仓,然后由汽车运输的方式除渣。
采用人工小车接取磨煤机石子煤。
设置两台双室四电场干式静电除尘器,采用密相正压气力输送方式除灰。
3试运中的燃烧调整
启动调试过程中,通过对带负荷后锅炉进行初步燃烧调整,使煤粉细度合格,省煤器出口氧量在正常范围,燃烧器喷口着火良好,炉内燃烧稳定、不结渣,受热面管壁不超温,锅炉达到设计参数并带满负荷进入168小时试运行。
调整主要围绕以下几方面展开:
(1)煤粉细度的调整。
(2)过量空气系数(氧量)的调整。
(3)燃烧器一、二次风率及二、三次风门调整。
(4)各燃烧器的负荷分配调整。
3.1煤粉细度调整
煤粉细利于燃烧,但会影响磨煤机出力,制粉电耗也会增加;煤粉粗,磨煤机出力增大,电耗虽小,而不利于燃烧,甚至引起炉内结渣。
为求得炉内燃烧的经济与安全性,应维持合理的煤粉细度。
就2号锅炉所燃用的煤质,设计煤粉细度R75=20%(R90≈13%)。
2号锅炉磨煤机启动前,根据1号锅炉煤粉较细的情况,将各磨煤机出口分离器折向挡板由45°均调至50°。
由于磨煤机振动,磨辊加载力按设计曲线手动加载,加载力等于或小于设计值。
满负荷试运阶段对E磨进行了煤粉取样,分析结果如下:
12月7日E磨出力33.7t/h,R200=0.1%R90=4.9%;
12月10日E磨出力42.6t/h,R200=0%R90=4.5%;
12月14日E磨出力54.7t/h,R75=10.3%(R90≈5.3%)。
随着磨煤机出力增加,煤粉细度未有明显变化,目前的取样装置取样位置不甚合理,取样是否有代表性有待确认。
3.2过量空气系数的调整
过量空气系数过大,排烟热损失及Nox排放量会增加,过小则固体未完全燃烧热损失和化学未完全燃烧热损失会增大。
一定负荷应对应一适宜的过量空气系数,使(q2+q3+q4)最小。
参照设计值,试运期间600MW负荷时锅炉省煤器出口氧量维持2.8~3.0%。
3.3燃烧器一、二次风率及二、三次风门调整
本锅炉燃烧器设计为前、后墙对冲的HT-NR3低NOX燃烧器。
试运中磨煤机通风量维持55~60kNm3/h,据估算,600MW负荷省煤器出口氧量维持2.8~3.0%时,一次风率略低于设计一次风率,实际上二次风率增大了,这也符合该燃烧器的设计思想。
运行中二、三风门及风箱各层风门的调整原则:
(1)燃烧器二次风手动叠置挡板全开,维持入炉总风量或省煤器出口氧量前提下,不同层二次风量依据各层燃料量大小由大风箱各层风门控制。
根据过热汽温情况,适当调整上下层燃料量分配,进而调整不同层大风箱风门开度。
(2)燃烧器三次风门按设计的煤位/油位设定(投煤/油时)。
(3)就地风门已按设计初步调好,大风箱燃烬风门开度依汽温及Nox排放控制,须保持一定开度,满负荷时开度会增大。
(4)停运磨煤机层大风箱二次风门仅留约5%开度。
2号锅炉飞灰可燃物(灰库取样)和炉渣可燃物分别为:
12月10日,Cfh=5.54/5.88%,Clz=0.69%;12月12日,Cfh=5.31/4.6%。
炉渣可燃物较小,飞灰可燃物略偏大。
3.4各燃烧器的负荷分配
试运中各喷燃器的负荷分配调整依据的原则:
(1)汽温许可的情况下,各层燃烧器的出力力求均匀,避免局部热负荷集中及各水冷壁管间过大的壁温偏差。
(2)依汽温情况适当调整上下层燃烧器的热负荷分配。
(3)前、后墙投运的燃烧器及其出力尽量匹配。
4低负荷稳燃试验
2004年11月22日20:
00,机组负荷410MW,2号机组首次断油全燃煤粉,投入C、D、E、F四台磨煤机(A磨因振动停止,B磨液压油站电机故障)。
23日0:
20机组开始降负荷,按甲方要求,尝试进行了2号锅炉不投油低负荷稳燃试验。
2:
06负荷降至300MW,投C、D、E、F四台磨煤机,低负荷稳燃试验计时。
低负荷试验由23日2:
08持续至6:
08,平均负荷303MW,锅炉连续运行4小时,运行中炉内燃烧基本稳定。
锅炉运行主要参数见表5及表6,试验时入炉煤质特性见表7。
表5低负荷稳燃试验期间锅炉运行主要参数(SIS系统统计)
试验期间机组平均负荷
MW
303
分离器压力
MPa
15.8
主汽流量
t/h
1068
A引风机挡板开度
%
53.8
主汽压力
MPa
14.85
B引风机挡板开度
%
52.8
主汽温度
℃
550.5
A送风机挡板开度
%
36
再热器入口压力
MPa
2.36
B送风机挡板开度
%
36.2
再热器出口压力
MPa
2.08
A一次风机挡板开度
%
49.6
再热器入口温度
℃
304
B一次风机挡板开度
%
50.1
再热器出口温度
℃
547.6
炉膛负压
Pa
-100
过热器减温水量Ⅰ/Ⅱ
t/h
131/54
预出口二次风压
kPa
0.80
再热器减温水量
t/h
0
预出口一次风压
kPa
11.0
烟气挡板(再侧/过侧)
%
51/49
预出口二次风温
℃
315
给水温度
℃
189.6
预出口一次风温
℃
309.4
高温过热器壁温
℃
≤558
省煤器出口氧量
%
3.76
高温再热器壁温
℃
≤567
排烟温度
℃
116
表6低负荷稳燃试验期间磨煤机运行主要参数(SIS系统统计)
磨煤机
C
D
E
F
磨煤机入口温度℃
181
175
180
236
磨煤机出口温度℃
85
84
85
88
磨煤机入口风量kNm3/h
(为风量装置改前风量)
76
79
84
75
磨煤机入、出口差压kPa
4.0
4.46
4.9
4.55
磨煤机入口压力kPa
8.87
9.24
7.95
8.33
磨入口热风门开度%
43
47
36
37
磨入口冷风门开度%
63
61
54
76
表7低负荷稳燃试验期间入炉煤质情况
项目
Mad
Mt
Ad
Vdaf
St,d
Qnet,ar
单位
%
kj/kg
分析值
0.92
3.5
30.22
16.57
0.38
22610
可看出,初步调整后,入炉煤无灰干燥基挥发分较设计煤略偏高,煤质灰份偏高,热值偏低,投入C、D、E、F四台磨煤机情况下,2号锅炉维持303MW连续运行4小时,炉膛压力和炉内燃烧工况基本稳定。
低负荷稳燃试验期间高温过热器和高温再热器管壁未超温。
低负荷稳燃试验期间过热器减温水量略偏大,通过烟气挡板和汽温定值的适当调整,过热器减温水量还可减小。
5结论
5.1初步调整后,各层燃烧器着火良好,炉内燃烧稳定、不结渣,受热面管壁不超温。
5.2调整后使锅炉达到设计参数并带满负荷进入168小时试运行。
5.3煤粉细度在设计值范围,入炉总风量(氧量)接近设计值,炉渣可燃物较小,飞灰可燃物略偏大。
5.4在入炉煤质与设计值略有偏差,投入C、D、E、F(偏置)四台磨煤机情况下,2号锅炉维持303MW连续4小时运行,炉内燃烧工况基本稳定。
5.5303MW负荷运行时,高温过热器和高温再热器管壁不超温。