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基于壁温分布定位和CO浓度验证的燃烧调整优化技术

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成果主要完成人

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项目概况

华电邹县发电有限公司两台1000MW机组锅炉,是2006年投产的国内首批超超临界直流锅炉,投产以来飞灰含碳量经常高达3%,锅炉机械不完全燃烧热损失大;烟囱入口CO的浓度亦高达3100mg/Nm3,化学不完全燃烧热损失大。

传统燃烧优化以烟气氧量修正锅炉送风量控制,但烟道氧量不能直接反映炉内空气和煤粉混合是否合理,烟道漏风也影响氧量测量,烟气分布不均导致烟气氧量测量不准确,因此基于氧量修正的送风量整体调节,调整周期长,反馈不准确,存在部分燃烧器缺氧燃烧,不能适应频繁变化的煤质和快速变化的负荷。

前后墙旋流燃烧的每层8只燃烧器由一台磨煤机供应煤粉,因沿程阻力阻力不同存在煤粉分配不均现象;两侧二次风箱供应六层燃烧器所需二次风,各层燃烧器风量存在分配不均现象;每层8只燃烧器的二次风采用两侧进风方式,各燃烧器二次风量分配不均,导致部分喷燃器风/粉不对应而缺氧燃烧,是造成锅炉机械不完全燃烧和化学不完全燃烧热损失过大的主要原因。

本项目通过长期的试验跟踪,选取烟囱入口烟气的CO浓度指示缺氧燃烧程度。依据旋流燃烧器后期混合差的燃烧机理,通过各工况壁温分布的大数据分析,摸索出基于壁温分布的燃烧缺氧区和富氧区判断方法,结合燃烧器的全层投停试验,分别确定纵向、横向缺氧的燃烧器区域,通过纵横交叉定位缺氧燃烧器,采用增加相应缺氧燃烧器的二次风等操作,平衡全层燃烧器的二次风配给,保证每个燃烧器的最佳风/煤比,提高煤粉燃尽程度来降低化学和机械不完全燃烧热损失,通过CO在线浓度变化判断调整的有效性,根据壁温分布变化进一步验证,提高锅炉燃烧经济性,并大幅减缓锅炉的高温腐蚀速率。

经过一段时间的燃烧优化调整,飞灰含碳量月均值由2.5降至2.1%,通过减少机械不完全燃烧热损失,降低煤耗0.496g/kWh,全年可节约224.53万元煤炭成本。烟气CO浓度均值从3084mg/Nm3降低至164mg/Nm3,有效降低化学不完全燃烧热损失0.649%,降低机组煤耗1.91g/kWh,全年可节约867.92万元煤炭成本,以单台百万机组运行330天计,全年共节约燃煤成本1092.45万元。

本项目通过缺氧燃烧标志性产物的选定、分析和调整,依托壁温分布的大数据分析,建立了燃烧优化调整的PDCA循环,使锅炉燃烧配风能够根据负荷工况、煤种变化及时进行调整,提高运行人员的燃烧调整水平;并通过缺氧燃烧产物的异常变化分析,及时发现磨煤机绞龙损坏等设备缺陷。该项目可适用于加装了烟气分析仪的前后墙对冲燃烧锅炉,具有项目零投入,调整见效快等快速推广优势。