鍋爐性能優化系統的運用范文

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《華電技術雜志》2014年第九期

通過現場技術調研論證，收集歷史運行數據和實時運行數據，劃分安全邊界與限制條件，分析鍋爐優化方向及可能存在的優化空間，確定可調參數和反應參數，制訂一系列的試驗方案，包括680MW負荷下5臺磨煤機運行、480MW負荷下5臺磨煤機運行、430MW負荷下4臺磨煤機運行的性能優化試驗。在不同負荷、不同磨煤機組合運行方式下，對鍋爐進行全方位系統化試驗，試驗包括吹灰優化、二次風風量與風壓的調節、二次風風配風方式的調節、一次風風量的調節、一次風風壓的調節、燃盡風(OFA)風量的調節、燃燒器使用的組合、煙氣擋板的調節等。使用SOAP軟件對試驗數據進行篩選，通過人工神經網絡對數據進行訓練和分析后得出優化結果，為運行人員提供最佳運行曲線。完成優化結果的現場驗證后，優化指導方案。

1SOAP對供電煤耗的作用

鍋爐性能優化試驗可全面協調并改善鍋爐系統的能量交換，是在鍋爐系統經濟性指標與可靠性指標中尋求統一的過程。例如，為了減緩氧化皮生長速度，需要適當降低爐膛溫度，但爐膛溫度降低會造成飛灰可燃物指標惡化。因此，對單一指標進行局部調試或優化調整，可能改善了某項指標，但對其他經濟性或可靠性指標可能造成負面影響。只有對鍋爐系統指標進行全面尋優并挖掘系統冗余空間，才有可能在超超臨界鍋爐系統的現有水平下實現突破。優化結果主要表現在同步降低廠用電率、降低飛灰可燃物和排煙溫度、全面減少減溫水投放量、達到并保持額定蒸汽溫度和壓力等鍋爐運行經濟指標、尋求并建立最佳運行組合模式。現對680MW負荷下5臺磨煤機(A，B，C，D，E)燃燒組合方式試驗數據進行分析。在保證鍋爐安全、穩定燃燒的前提下，重新調整燃燒器擺角、OFA、燃燒器二次風、送風機電流。由圖1～圖3可以看出，在5臺磨煤機滿負荷運行工況下，鍋爐的各項運行參數均得到了極大改善:蒸汽參數達到設計值，氧量從1．95%降至1．39%，空氣預熱器(以下簡稱空預器)入口煙氣溫度從358℃降至356℃，飛灰中碳的質量分數從3．71%降至2．07%。根據節能對標手冊《600MW機組參數變化對煤耗率的影響》計算得到供電煤耗共降低3．614g/(kW•h)，見表3。該機組鍋爐在500MW負荷下5臺磨煤機運行、430MW負荷下4臺磨煤機運行試驗顯示，優化后分別降低供電煤耗2．052和2．454g/(kW•h)，見表4、表5。通過挖掘鍋爐系統的節能冗余空間，實現了在低氧運行方式下提高與燃燒有關的鍋爐運行經濟指標的目的。按照傳統燃燒理論，爐膛氧量的降低會造成過熱蒸汽和再熱蒸汽溫度降低，可能對供電煤耗指標產生負面作用。但系統優化試驗結果顯示，鍋爐系統在設計和運行方式方面存在可挖掘的空間，可以采用系統優化的方法同步改善各項經濟性和可靠性指標。

2SOAP實現吹灰優化

吹灰系統優化是根據鍋爐受熱面進、出口煙氣溫度的變化來判斷鍋爐各受熱面的結焦、結渣與積灰情況，優化吹灰次數、吹灰時間和吹灰次序，對鍋爐系統的經濟運行產生良好影響。在該項目中，結合爐膛測溫儀提供的爐膛出口煙溫以及各子系統的入口和出口溫度，進行鍋爐系統能量交換的邏輯分析和優化。電廠之前的吹灰習慣為每天每班對鍋爐爐膛、水平煙道、豎井煙道吹掃1次，對空預器吹掃2次，即爐膛、水平煙道、豎井煙道每天吹掃3次，空預器吹掃6次。

2．1爐膛吹灰圖4為吹灰試驗時爐膛煙溫(即爐膛出口煙溫)的變化。09:00—10:40為爐膛吹灰期，爐膛出口煙溫從1030℃降至940℃，降低了90℃;10:40—14:30為非吹灰時段，爐膛出口煙溫有明顯上升趨勢，上升至1020℃左右后基本穩定。說明爐膛吹灰對煙溫影響較大，應配合蒸汽溫度參數和減溫水投放情況進行綜合分析，做出最佳吹灰時機、吹灰時間以及次數的選擇。此外，這種煙氣溫度的變化形式表明結焦情況不嚴重，利用吹灰改善結焦情況作用不大。3．2．2水平煙道吹灰圖5為水平煙道吹灰試驗時過熱器煙溫變化曲線。12:50—14:10為吹灰期，過熱器煙道右側煙溫從528℃下降到517℃，降低了11℃;14:10—15:50停止吹灰，過熱器煙道右側煙溫1h后回升到524℃，并保持穩定。該現象表明，水平煙道吹灰對煙氣溫度的影響有限，在積灰與落灰處于某種動態平衡的情況下，水平煙道可以減少吹灰次數甚至不吹。

2．3豎井煙道吹灰圖6為豎井煙道吹灰試驗時再熱器煙溫變化曲線。15:20—16:00為吹灰期，16:00—17:35為非吹灰時段，在這兩個區間中，再熱器煙氣擋板入口與省煤器出口煙溫基本無明顯變化，說明豎井煙道無積灰現象，可減少吹灰或不吹。

2．4空預器吹灰圖7為吹灰試驗時空預器出口煙溫的變化。14:00—15:15為吹灰期，空預器出口煙溫下降約1℃，吹灰效果不明顯，對排煙溫度影響很小。因此，可減少空預器吹灰次數，可根據現場煙氣溫度變化情況1天吹1次或2天吹1次即可，既可節省吹灰損耗也可降低過吹造成吹灰器磨損。

3SOAP對降低NOx的作用

在保證鍋爐系統經濟性參數達標的前提下，合理采用低氧運行方式能有效抑制NOx的生成和排放。由圖8～圖10可知，NOx的排放質量濃度隨氧量的減少而減少，在燃用接近設計煤種和BMCR工況下，鍋爐NOx的排放質量濃度不超過160mg/m3，遠遠低于國家排放標準400mg/m3。在680MW負荷5臺磨煤機運行優化試驗前，NOx排放質量濃度為260mg/m3，煙氣中氧的體積分數為2．51%，經過全方面系統化的試驗后，NOx排放質量濃度降至163mg/m3，煙氣中氧的體積分數降至1．90%。在500MW負荷5臺磨煤機運行優化試驗前NOx排放質量濃度為267mg/m3，鍋爐性能優化試驗后NOx質量濃度降至195mg/m3。在430MW負荷4臺磨煤機運行優化試驗后，NOx排放質量濃度由試驗前的282mg/m3降至213mg/m3。

4SOAP提高鍋爐系統的可靠性

爐膛出口煙溫是整個煙氣系統的上游參數，如果控制好該溫度，煙氣系統所面臨的超溫、鍋爐頂部結焦結渣等問題將迎刃而解。圖11為680MW負荷時爐膛出口煙氣溫度的變化趨勢。優化試驗期間，爐膛出口煙溫從1100℃左右降至1060℃左右且一直保持平穩，下降約40℃，這對控制管壁超溫、降低排煙溫度并減緩氧化皮的生長速率等都有積極作用。同時，SOAP可實時讀取管壁溫度，實時監控和預測氧化皮的生長速率及高溫受熱面管材的剩余壽命，可有效提高鍋爐管材的可靠性。

5結論

通過鍋爐性能優化試驗，提高了鍋爐設備運行的經濟性，在滿負荷(680MW)工況下降低發電機組供電煤耗3．24g/(kW•h)，同時提高了運行的可靠性;鍋爐系統運行參數全面優化，可預防或治理鍋爐四管超溫、結焦結渣以及高溫腐蝕，并具有氧化皮生長速率評估功能;實現了鍋爐系統運行科學化管理，規范了運行人員的運行方式。

作者：趙志宏劉吉王莉宿云山李金麗單位：內蒙古京隆發電有限責任公司北京埃普瑞電力科技有限公司