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1、全国火电大机组（600MW级）竞赛第11届年会论文集锅炉浅谈2020t/h锅炉的燃烧优化调整张东民于涛（邹县电厂）摘要：600MW 机组已是我国当前电厂的主力机组，进行优化燃烧试验，对提高锅炉效率，改善经济性和安全性具有重要意义。本文介绍了邹县电厂#6炉燃烧优化调整的过程，分析了一次风母管压力、负荷、磨煤机出力偏置、主蒸汽温度、再热蒸汽温度等参数对锅炉效率的影响，通过数据的对比得出实验结果，并提出了存在的问题。关键词：锅炉；燃烧优化；调整1邹县电厂2020t/h锅炉燃烧制粉系统简介邹县电厂#5、#6机600MW锅炉为亚临界、中间一次再热、自然循环、平衡通风、单炉膛、悬吊式燃煤汽包锅炉。制粉系统
2、采用正压直吹式，喷燃器共24只，采用油枪与煤粉燃烧器一体的旋流筒体式结构，共分三层前后墙对冲布置。制粉系统共配有6台双进双出、单电机驱动钢球磨煤机（A、B、C、D、E、F磨）。一般情况下，保持35台磨煤机运行，机组负荷在300MW600MW之间变化。600MW机组自投产以来，没有进行过系统的燃烧优化调整试验，机组煤耗比设计值高14g/kwh，与国内同类型机组先进水平还有差距。为在现有设备基础上最大限度地提高机组运行经济性， #6锅炉引进了美国ULTRAMAX锅炉燃烧优化调整系统，该系统通过对锅炉运行相关参数的采集、分析，指导运行人员调整燃烧系统相关可调整参数，提高锅炉效率，降低NO排放量和飞灰
3、含碳量。ULTRAMAX技术，简单地说就是将整个锅炉看成一个黑箱，其它外界各项参数看成此模型的输入和输出量，不管其内在关系如何，只考虑其外在特性，因为大多数输入量和输出量都是可以测量的，通过建模（收集数据）的过程取得输入与输出的数值，并进行记忆，逐渐找出其隐含的内在耦合关系，通过用户制定的优化目标（例如锅炉效率、飞灰含碳量、NO），来找出在一定条件下的最优值。送至DCS系统对锅炉燃烧进行优化。2 优化目的通过燃烧优化调整试验，主要可以达到以下几个目的：1）提高锅炉效率。2）降低锅炉飞灰含碳量。3）改善燃烧状况。3 优化燃烧步骤1）根据Ultramax画面上的优化建议值，由集控室操作员在 Ult
4、ramax画面上键入14个输入变量的最大可行变化量，然后在画面上”Input”栏中的数值与现行值对比以充分保证其安全性。 2）集控室操作员手动设定控制参数与Ultramax画面上的“INPUT”栏中的数值相符，并维持所有14个输入变量及负荷约15分钟不变. 其中工况的第一台磨煤机的Bias (无建议值)， 必须设定为0， 否则该组运行数据为无效数据。3）每天早上收到煤成份分析结果后， 需将煤分析数据：COAL-A（灰份）、COAL-C（碳）、COAL-H2O（水）、COAL-HEAT（低热值）、COAL-S（硫）。马上输入至Ultramax的输入画面，进行综合分析。4）每天的吹灰开始时间，在吹
5、灰开始后，需将该时间马上输入至Ultramax的输入画面. 若当天不吹灰， 则吹灰时间设定为“-1”。5）在新参数手动输入10分钟后， 按键以作5分钟的数据收集.当数据收集完成后(总时间约15分钟)才允许改变任何输入及负荷。6）工况的优先次序应尽量按如下次序安排：5台磨煤机 4台磨煤机 3台磨煤机1.BCDEF 1. CDEF 1. CDE2.ABCDF 2. BCDE 2. CDF3.ABCDE 3. BCDF 3. BCE4.ABDEF 4. BCEF 4. CEF5.ABCEF 5. BDEF 5. DEF6.ACDEF 6. ACEF 6. ACE7. ADEF8. ACDE9. AC
6、DF4 试验效果经过一年半的燃烧优化调整试验，几种典型工况的优化燃烧模型基本建立，#6锅炉的燃烧状况得到明显改善，锅炉效率进一步提高，飞灰含碳量进一步降低。为了验证#6锅炉燃烧优化调整试验的效果，分别对三种典型工况进行了考核试验，实验结果见下表:#6锅炉Ultramax试验数据记录项目第一组试验（优化前）第二组试验（优化后）机组负荷551.29MW431.11MW330W551.83MW430.70MW330MW制粉系统运行模式BCDEFCDEFCDEBCDEFCDEFCDE非调整参数的数值给水温度272.36258.52272.34258.75244.58煤_碳分46.6747.1146.6
7、747.1146.67煤_水分87.687.68煤_热值23.3723.3623.3723.3623.37煤_硫分0.650.630.650.630.65煤_氢分4.054.054.054.054.05煤_灰分20.7720.3720.7720.3720.77煤_氧分8.568.568.568.568.56冷风温度_131.127.6731.9630.5526.40冷风温度_229.325.9830.4328.0724.55吹灰计时7.7883.3310.136.3120.73调整参数数值氧量偏置0.91640.0-0.06-0.60.15磨煤机_B_偏置00磨煤机_C_偏置0001.50.0
8、0.0磨煤机_D_偏置0005.52.00.0磨煤机_E_偏置0003.56.02.0磨煤机_F_偏置003.00.5磨煤机_B_温度6765.75磨煤机_C_温度67676768.8566.5366.1磨煤机_D_温度67676769.7563.4368.375磨煤机_E_温度67676765.2369.3566.975磨煤机_F_温度676768.8564.2一次风母管压力9.9749.979.889.7610.16蒸汽温度主汽温度540.26539.66540.64539.49542.65再热温度539.35538.24539.35540.42543.09尾气数值尾气氧量3.8393.9
9、073.1703.5355.062尾气温度160.95155.25160.34159.36138.43优化总目标与子目标锅炉热效率92.8092.67692.9792.7493.00飞灰碳含量1.361.3681.431.351.55TPL-4.07-3.94-4.11-4.04-3.892由以上结果可以看出，在550MW负荷、BCDEF磨煤机运行方式下，通过燃烧优化调整，锅炉效率由92.80%提高到92.97%，效率提高0.17%；飞灰含碳量由1.36%增加到1.43%，含碳量没有降低。在430MW负荷、CDEF磨煤机运行方式下，通过燃烧优化调整，锅炉效率由92.676%提高到92.74%，
10、效率提高0.064%；飞灰含碳量由1.368%降低到1.35%，含碳量降低了0.018%。330MW负荷、CDE磨煤机运行方式下，通过燃烧优化调整，锅炉效率为93%，飞灰含碳量为1.55%（因优化前数据没有，无法进行比较）。总体来说，#6锅炉通过优化燃烧，锅炉效率有所增加，飞灰含碳量也有所降低，优化燃烧的目的基本已经达到。当然，从锅炉效率提高的数值以及飞灰含碳量降低的数值来看，效果不是非常明显。主要原因如下：(1）随着运行人员水平的不断提高，运行经验的不断积累，#6锅炉燃烧工况较好，各项经济技术指标一直保持较高水平，象锅炉效率等指标已没有多大提高的空间。#6锅炉设计效率为92.55%，而在实际
11、运行中，锅炉效率已经超过设计值，在此基础上，锅炉效率再有很大提高显然是不可能的。（2）由于#6锅炉燃烧优化调整试验已经进行了一年半的时间，在整个试验过程中，锅炉燃烧状况逐步得到改善，锅炉效率逐渐提高，飞灰含碳量逐步降低，运行人员从中也积累了丰富的经验，就算没有优化燃烧系统的指导，运行人员也能将燃烧工况调整到接近最佳的水平。所以，在目前情况下，#6锅炉优化前的工况已经接近最佳，通过优化燃烧系统优化后，虽然起到一定作用，但效果不是非常明显。总之，在现在的良好的燃烧工况下进行优化，显然不能很好地说明优化燃烧系统的优劣。但是有一点可以肯定，优化燃烧系统的应用，肯定会指导运行人员的操作，改善#6锅炉的燃
12、烧状况，提高#6锅炉的效率。5 存在的问题1）由于煤的成份等参数不能实现在线监测，优化燃烧系统不能实现闭环控制。2）由于#6锅炉磨煤机有6台，随着负荷的变化，磨煤机运行台数在35台之间变化，这样，磨煤机运行方式就有60多种组合，而每一种运行方式要求收集大约200多组有效数据，方可建立起优化模型，模型建立起来以后，才可以提出优化建议值，指导运行人员进行操作。如果每一种工况都要建立起优化模型，需要3到5年的时间，显然是不现实的。所以，#6锅炉优化燃烧试验只能建立几种比较常见的、典型的运行工况的模型。而几种典型工况的模型显然不能在任何情况下指导运行人员的操作。3）由于该优化燃烧系统适于稳定工况，而实
13、际情况是，#6机组参与调峰，负荷在300MW600MW之间变化，有时变化率很大，如果投入AGC控制方式，机组负荷变化率5-8MW/min，机组负荷大部分时间在不停地变化之中。每天，#6锅炉至少要开磨2台、停磨2台，在开停磨的过程当中，锅炉燃烧工况大幅度扰动，这都给优化燃烧带来了很大困难。若去掉机组升降负荷和启停磨煤机等不稳定工况，机组稳定运行的时间非常有限，所以，实事求是地讲，优化燃烧系统对运行操作的指导意义不是很大。4）优化燃烧，#6锅炉优化燃烧最终要实现闭环运行，而实际情况是，闭环运行无法实现。如果将该系统投入运行，数据的录入、参数的调整都是手动进行，给运行人员带来很大的工作量，这与600
14、MW机组的高自动化水平不相适应，况且我们的运行人员已经有了丰富的运行经验，再借助于性能在线分析系统，加上严格的管理考核办法，#6锅炉的燃烧工况基本保持在最佳水平，各项经济技术指标都保持较高水平，通过优化燃烧也不会再带来多大收益。6 结论#6锅炉燃烧优化调整试验经过一年半的试验，几种典型工况的优化燃烧模型基本建立起来，通过优化模型提供的建议值，有效地指导了运行人员的操作，改善了#6锅炉的燃烧工况，提高了锅炉效率，降低了飞灰含碳量。虽然从考核试验结果来看，效果不是十分明显，但考虑到优化前的工况选择的是现在的、较好的运行工况，选择的参考点较高，效果不十分明显是理所当然的。如果优化前的工况选择在一年半之前优化燃烧调整试验之前的一组相同工况，效果一定非常明显。只是，找一组完全相同的工况，几乎没有这种可能性。所以，通过优化燃烧试验，锅炉效率具体提高了多少，很难说出一个具体的数字。等电科院的考核试验做完以后，可能会有一
