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1.2风煤比曲线优化
在变负荷阶段,系统按风煤比曲线进行控制,当锅炉负荷稳定后转为运行氧量控制,因优化前的风煤比曲线设置不合理,风量偏大,且未考虑2台锅炉的细微差异,风煤比曲线相同,锅炉变负荷过程中的风量比稳定负荷时高,700MW以下低负荷时,随着负荷的增加风量偏差逐渐增大,在500MW时甚至达到20%以上,导致400~700MW变负荷过程中锅炉运行氧量偏高,造成炉膛出口NOx浓度偏高。同时,锅炉总风量升高,增加排烟损失,降低了锅炉热效率。因此,对1号、2号锅炉原风煤比曲线进行调整,以稳定工况下的风量为标准,根据1号、2号锅炉的细微特性差别,适当增加风量优化变负荷时的工况,调整前后风煤比如表3所示。
表3风煤比曲线优化
通过调整风煤比,将锅炉升降负荷时的风量设定曲线设置为接近稳定运行时的风量,并根据2台锅炉的运行特性做局部差别优化,重点降低320~700MW的风量设定曲线,500MW时1号和2号锅炉的风量由1776t/h分别降至1422和1482t/h,降低了354和294t/h,降低比例为19.9%和16.6%。调整后SCR系统入口的NOx浓度大幅降低,在400~600MW负荷内从200mg/m3降至110mg/m3,降低45%左右,效果明显。
1.3燃烧区域配风优化
燃烧方式采用低NOx同轴燃烧系统(LNCFS),煤粉燃烧器布置在四角和前后墙中间、双切圆燃烧。主燃烧器分6层布置,共48只煤粉喷口,燃尽风喷嘴共7层56个,分为2层CCOFA(close-coupledoverfireair)风和5层SOFA(separatedoverfireair)。LNCFS系统控制NOx浓度的主要方法是建立早期着火和使用控制氧量的燃料/空气分段燃烧技术,将燃烧所需要的空气量分成两级送入,一级所用的过量空气系数烧煤时为0.8~0.9,其余空气在燃烧器上方以燃尽风的形式送入,使燃烧分两级完成。但在降负荷及低负荷运行时,根据现有的控制逻辑,为了维持二次风箱压力,会减小各燃尽风门开度,燃尽风量过小,不利于空气分级燃烧,导致炉膛内生成的NOx浓度大幅上升。因此,设置SOFA、CCOFA风门的最小开度限值,在降负荷时,各燃尽风门自动关至最小开度限值,维持各层二次风量的分配比例,保障燃烧时有充足的燃尽风来抑制热力型NOx的生成。各风门最小开度限值如表4所示。
表4燃尽风门最小开度限值
1.4优化效果
1.4.1降低SCR系统入口NOx浓度
经运行氧量优化及燃烧区域配风调整,在燃烧器区域内,由于缺氧,燃烧处于贫氧状态,燃烧速度和温度降低,因而抑制了热力型NOx的生成。另外燃烧生成的CO和NO以及燃料中N分解成的中间产物相互作用,同样也抑制了燃料型NOx的生成。优化后的近2个月,1号、2号锅炉SCR系统入口NOx浓度和去年同期同负荷下的NOx浓度如表5所示。在线监测系统统计数据显示,1号、2号锅炉各负荷对应的SCR系统入口NOx浓度都比优化前下降,平均下降40.9mg/m3,平均下降率为22%,尤其在低负荷时下降率较大,降低了锅炉运行的环保压力,有利于减少SCR系统喷氨量。
表5优化前后SCR系统入口NOx浓度对比
1.4.2提高锅炉热效率
经过风煤比曲线优化,降低了变负荷过程中的风量突增,在不提高飞灰可燃物含量的情况下降低了锅炉总风量,减少了锅炉排烟损失;同时,由于燃烧区域配风调整,在燃尽风区域中将足够的空气以二次空气的形式送入,使未燃尽的碳氢化合物进一步燃尽,从而提高了锅炉热效率。以1号锅炉为例,经过运行氧量、风量优化及配风优化后,不同负荷下锅炉热效率对比如图1所示。从图1可以看出,400MW时锅炉热效率从94.72%升至94.95%。
图1优化前后锅炉效率对比
通过运行氧量、风量优化及配风调整,降低SCR系统入口NOx浓度的同时提高了锅炉热效率。经核算,平均提高锅炉热效率0.2%,折合降低发电煤耗0.6g/(kW·h)。
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