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项目名称：华能沁北电厂一期工程 2600MW2600MW 机组机组 2 2 号机组启动调试号机组启动调试 合同编号合同编号: : TPRI/T8-CA-001-2004A 报告名称：华能沁北电厂一期工程报告名称：华能沁北电厂一期工程 2600MW2600MW 机组机组 2 2 号机组燃烧调整号机组燃烧调整 及低负荷稳燃报告及低负荷稳燃报告 项项目目承承担担单单位位 ：西西安安 热工研究院有限公司热工研究院有限公司 锅锅炉炉专专业业负负责责人人 : : 王王红红雨雨 主主要要工工作作人人员员：王王红红雨雨 周周广广仁仁 佟佟 强强 赵赵景景涛涛 项目起迄时间：项目起迄时间：2004 年 3 月2005 年 1 月 报告编写：王红雨报告编写：王红雨 报告校阅报告校阅: : 周广仁周广仁 审审 核核: : 李续军李续军 批批 准准: : 西安热工研究院有限公司技术报告 71 摘 要 本报告主要叙述华能沁北电厂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 72 目目 录录 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 西安热工研究院有限公司技术报告 73 1 概述概述 华能沁北电厂一期工程 2600MW 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 2 主要设备技术规范主要设备技术规范 2.12.1 系统简介系统简介 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。 2.22.2 燃烧系统及燃料燃烧系统及燃料 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 HTNR3 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 32004700 kg/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 74 于 45%B-MCR。 表 1 锅炉设计主要参数（设计煤种） 负 荷 项 目 单位BMCRECRBRL 高加 切除 75% BMCR 50% BMCR 30% BMCR 过热蒸汽出口流量t/h1900.01660.81807.91470.21425.0950.0570.0 过热器蒸汽出口压力MPa25.525.225.425.022.915.59.1 过热器蒸汽出口温度 571571571571571571569 再热蒸汽流量t/h1607.61414.11525.51470.21225.6836.4511.9 再热蒸汽进口压力MPa4.714.154.474.243.592.451.5 再热蒸汽出口压力MPa4.523.984.294.063.542.341.42 再热器蒸汽进口温度 322307316314305313324 再热器蒸汽出口温度 569569569569569569539 给水温度 284275280189266242215 过热器一级喷水量t/h76.066.472.358.957.038.034.2 过热器二级喷水量 （取自省煤 器出口） t/h76.066.472.358.771.347.622.8 再热器喷水量（取自给水泵抽头）t/h0000000 空气预热器进口一次风温 30292929292826 空气预热器进口二次风温 25242424242321 空气预热器出口一次风温 329324327323318297273 空气预热器出口二次风温 339333337322326303278 空气预热器出口烟气温度 (未修正) 12712412511911710287 实际燃料消耗量t/h224.3201.0216.2211.1177.1124.680.6 炉膛截面热负荷 MW/m2 5.04.54.84.63.92.81.8 炉膛容积热负荷 kW/m3 89798581484931 炉膛有效投影辐射受热面热负荷 （EPRS） kW/m2224.3201216.2211.1177.1124.678 燃烧器区域面积热负荷 MW/m2 1.060.951.020.970.820.590.38 NOX排放浓度(以 O2=6%计) mg/Nm3 500500500500500500500 锅炉计算热效率 (按低位发热量 )%93.0793.3193.3093.3593.3493.0192.55 炉膛出口过剩空气系数1.141.141.141.141.161.301.50 省煤器出口过剩空气系数1.151.151.151.151.171.311.51 西安热工研究院有限公司技术报告 75 76 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 收到基低位发热值 Qnet.ar kJ/kg243602310026290 收到基全水份 Mt %5.886.293.53 收到基灰份 Aar %22.2221.9219.34 可燃基挥发份 Vdaf %14.4420.1510.84 工 业 分 析 空气干燥基水份 Mad %0.510.731.38 收到基碳 Car %64.2561.7071.08 收到基氢 Har %3.553.412.71 收到基氧 Oar %2.625.051.81 收到基氮 Nar %1.151.191.05 元 素 分 析 收到基全硫 St.ar %0.330.440.48 可磨性系数 HGI -717360 炉内气氛 - 弱还原性弱还原性弱还原性 灰变形温度 DT(T1) 145013251450 灰软化温度 ST(T2) 1500 1390 1500 灰熔化温度 FT(T3) 1500 1465 1500 西安热工研究院有限公司技术报告 77 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 19.31990 1050 二次风 37 3351600 三次风 40 3351600 燃烬风 80.7 35 3351600 燃烧器区 域的过量 空气系数： 0.75-0.9 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 3.08.0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 3 试运中的燃烧调整试运中的燃烧调整 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（R9013） 。 78 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%（R905.3%） 。 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 2.83.0。 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 5560kNm3/h，据估算，600MW 负荷省煤器出口氧量维持 2.83.0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。 西安热工研究院有限公司技术报告 79 （3）前、后墙投运的燃烧器及其出力尽量匹配。 4 4 低负荷稳燃试验低负荷稳燃试验 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 MW303 分离器压力 MPa15.8 主汽流量 t/h1068 A 引风机挡板开度 %53.8 主汽压力 MPa14.85 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 MPa2.36 B 送风机挡板开度 %36.2 再热器出口压力 MPa2.08 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/ t/h131/54 预出口二次风压 kPa0.80 再热器减温水量 t/h0 预出口一次风压 kPa11.0 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 CDEF 磨煤机入口温度 18117