二次风沿炉膛高度分配对锅炉能耗的影响

二次风沿炉膛高度分配对锅炉能耗的影响

1燃煤发电清洁化的必要性和途径与原油和天然气燃料相比，中国的煤炭储量非常丰富。我国一次能源的结构决定了火电机组的绝对优势。据统计,1996年全国煤炭产量为13.74亿吨,用于火力发电的约为1/3,2010年原煤产量估计达到17.7亿吨,发电用煤预计至少占煤总产量的38%以上,在今后20年～30年内,火电仍将占60%以上,而燃煤机组按容量占到95%以上。以煤为主要发电用燃料的格局不会变化。煤燃烧所释放的SO2、CO2、NOx和粉尘量分别占到其总排放量的87%、71%、67%和60%。燃煤产生的环境污染严重制约了我国能源工业乃至整个国民经济的更加快速发展。因此,除了发展利用各种煤的清洁利用技术降低燃煤电站锅炉排放的各种上述污染物外,另一条技术途径就是通过风粉参数的燃烧优化,提高已投运燃煤机组电站锅炉的运行经济性,从而实现节约燃料、降低各种污染物排放的目标。本文针对某发电厂300MWe亚临界、一次中间再热、控制循环燃煤汽包锅炉进行研究,得出了燃煤电站锅炉不同运行参数对其热效率的影响规律和程度,着重分析了在省煤器出口氧量一定的前提下,二次风沿炉膛高度方向的分配方式对锅炉热效率的影响程度,对通过燃烧优化实现节约燃料、降低电站锅炉各种污染物排放目标有着重要作用。2燃用生长中的风系统某电厂300MWe燃煤机组电站锅炉是按引进的ABB-CE技术设计制造的亚临界、中间再热、控制循环汽包炉。炉膛采用平衡通风方式,制粉系统为中储仓制粉系统,配4台MTZ350/700型钢球磨煤机。某电站锅炉设计燃用晋中贫煤,采用热风送粉、四角切圆燃烧。燃烧器采用晋中贫煤。燃烧器采用引进的ABB-CE公司的摆动式宽调节比(WR)燃烧器。由于燃用晋中贫煤,采用燃烧器下部一次风喷嘴相对集中的布置。假想切圆直径为1580mm,炉膛四周每只角共布置16层,其中三次风喷嘴2层:NO.15、NO.14;一次风喷嘴4层:NO.3、NO.5、NO.9、NO.11。在燃烧器顶部布置了顶部二次风(OFA):NO.16;并且将2层较大的二次风喷嘴:NO.12、NO.13布置在燃烧器上部,该锅炉在进行燃烧器浓淡燃烧技术改造后,7层风门开度保持为0,1层风门保持100%开度,燃烧器风布置如图1所示。锅炉主要设计参数如下表1所示:3基于stv对核电站锅炉运行参数的影响研究3.1锅炉负荷变化对锅炉利用效率的影响省煤器出口氧量的高低,表征电站锅炉燃用煤粉所需氧量与实际进入炉膛氧量的比例。一般认为,在保证煤粉颗粒燃尽前提下,省煤器出口氧量越大,烟气体积越大,从而造成较大的排烟损失,在这一变化过程中存在着热效率最高的省煤器出口氧量。本文对所研究电站锅炉在其它参数不变的工况下,省煤器出口氧量对锅炉热效率的影响规律进行了分析,发现不同锅炉负荷下省煤器出口氧量对锅炉热效率的影响规律并不相同。图(2～6)分别给出了机组负荷为300MWe、270MWe、240MWe、210MWe、180MWe时,省煤器出口氧量对锅炉热效率的影响趋势。由图(2～6)可知,随着省煤器出口氧量的增加,电站锅炉热效率渐渐升高直至达到最大值,然后又开始下降。在省煤器出口氧量升高变化过程中,存在着最佳省煤器出口氧量。当然,该电站锅炉在不同负荷下,最佳省煤器出口氧量亦不相同,其随着锅炉负荷减少而增大。唯一不同的是,该电站锅炉在不同负荷下,锅炉热效率对省煤器出口氧量变化的敏感程度不同。锅炉在90%、70%负荷和最低运行负荷(60%)下,在最佳省煤器出口氧量值附近,省煤器出口氧量稍有变化,其热效率就会发生较大变化。在锅炉额定100%负荷或者80%负荷下,在最佳省煤器出口氧量值附近,省煤器出口氧量稍有变化,其热效率不会发生较大变化,如图2、图4所示。3.2次风沿炉硫高度方向的分配比例在省煤器出口氧量不变的前提下,沿炉膛高度二次风分配比例不同,直接影响电站锅炉的煤粉燃烧特性和炉膛火焰中心高度,进而影响锅炉热效率高低。表2为某燃煤电站锅炉不同负荷(300MWe、270MWe、240MWe、210MWe、180MWe)下,沿炉膛高度二次风不同分配比例对锅炉热效率的影响(其中1层风开度均保持100%,7层风门挡板开度均为0,14、15层为三次风,故不参与比较)。分别将上述不同负荷下,二次风比例沿炉膛高度的变化对应锅炉热效率、排烟损失及机械不完全损失绘制成图(7～11)。由图(7～11)可分别得出,相同省煤器出口氧量条件下,二次风沿炉膛高度方向的分配比例不同,锅炉热效率不同。在所试验负荷范围,当二次风比例沿炉膛高度方向呈现的“高位缩腰型”分布(当负荷为300MWe、270MWe、240MWe、210MWe,试验工况为工况1时),锅炉的热效率较高。当二次风沿炉膛高度自下而上呈现“倒塔型”(当负荷为270MWe、240MWe,试验工况为工况2时)或“方型”(当负荷为210MWe、180MWe,试验工况2时)分布时,锅炉的热效率较“高位缩腰型”分布低。这一试验结果对指导该台电站锅炉在较高热效率下运行具有指导意义。同时,二次风的“高位缩腰型”分布可使燃烧器区域的氧量分布沿炉膛高度方向呈现由高到低、再由低到高的变化,符合分级燃烧能够降低燃煤锅炉NOx排放的要求。4锅炉活动负荷对锅炉热性能的影响(1)省煤器出口氧量作为衡量煤粉在炉膛内燃烧是否充分的主要参数,其高低对不同负荷下锅炉热效率的影响程度不同,且存在最佳省煤器出口氧量。在90%、70%和最低运行负荷(60%)下,在最佳省煤器出口氧量值附近,省煤器出口氧量稍有变化,锅炉热效率就会发生较大变化。在额定负荷(100%)和80%负荷时,在最佳省煤器出口氧量值附近,省煤器出口氧量稍有变化,其热效率不会发生较大变化。燃煤电站锅炉在不同运行负荷下,其热效率对省煤器出口氧量的敏感程度不同。(2)在试验负荷范围,同一负荷下,当二次风沿炉膛高度方向“高位缩腰型”分布时,锅炉表现出较高的热效率。当二次风沿炉膛高度自下而上呈现“倒塔形”或“