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燃烧器功率调平系统在1000MW机组的应用分析

发布时间:2022-10-04 12:16:57 来源:必博赌场 作者:必博赌场网站地址

  对于燃煤锅炉,燃烧器出口的煤粉与适量的空气良好的混合是保证锅炉燃烧效率和锅炉低氮氧化物排放的重要条件。但是由于现代燃煤锅炉燃烧器的煤粉流速及浓度缺乏有效的监测手段,无法实时监测风粉状态,给锅炉的燃烧优化调整带来了困难。

  国外已经有煤粉流速和浓度检测仪,但大多为探针式检测仪,采用探针插入煤粉管道内对煤粉进行检测,由于探针易磨损,不宜作为在线检测装置长期运行。国内测量煤粉浓度和流速的方法主要有微波法、静电感应法、差压法、电容法等(表1)。对于燃煤电厂的一次风粉调整,大部分电厂依然使用老式的可调缩孔,冷态试验时根据风压手动调整缩孔开度。锅炉运行时可调缩孔经常卡死无法调整,甚至有积粉自燃的危险。

  国电北仑电厂三期工程2×1000MW燃煤机组锅炉本体是由东方锅炉(集团)股份有限责任公司与日本巴布科克-日立公司及东方-日立锅炉有限公司三方合作设计、联合制造的超超临界变压运行本生直流锅炉。锅炉采用冷一次风机正压直吹式制粉系统,每台炉配6台ZGM133G型中速磨煤机,5台运行、1台备用。每台磨煤机连接4根煤粉管道,到达燃烧器前一分二分成8根煤粉管道,为前(或后)墙一层的8只燃烧器输送煤粉。

  由于一次风煤粉流速分配情况没有在线显示,为保证制粉系统安全运行,运行员将磨煤机风煤比一般控制在较高水平,一次风压力也较高,使锅炉效率得不到有效的提高。同时一次风粉分配调整只能依靠传统的可调缩孔。为精确控制制粉系统风粉比例、提高锅炉效率,在每台磨煤机出口4根主管路上安装了风粉在线监测系统和风粉均衡调节装置,配套自动调平控制系统。

  燃烧器功率调平系统由三部分组成:风粉在线监测系统、风粉均衡调节装置和自动调平控制系统(图1)。在线测量系统中采用环形传感器,环形传感器为与原管道同内径的非接触式结构,安装后直接替代了原煤粉管道的一部分,这样就避免了煤粉对其的磨损。传统的测量方法一般都是探针插入管道内部与煤粉直接接触,测量装置长时间受煤粉直接冲刷,造成设备磨损测量不准。而且由于煤粉管道内煤粉的流动不均匀,也使探针式测量方法失真。

  风粉均衡调节装置为在线电动调节,全开时不影响管道通流面积,可根据在线煤粉参数调整。与传统调节阀对比避免了人工就地调整,有工作量巨大、容易卡涩、积粉、自燃、安全隐患大等缺点;自动调平控制系统可根据风粉在线监测系统显示的煤粉流动参数自动调整风粉均衡调节装置,使煤粉分配参数达到设定值。

  风粉在线监测系统:该风粉在线监测系统采用静电传感技术进行测量。煤粉颗粒在管道中流动,颗粒表面会带上静电电荷,这种物理特性可用于其流动参数的检测。在煤粉流动方向的上游和下游分别设置静电传感电极,当煤粉颗粒流过电极将产生相应的感应信号,通过特殊设计的电路可以检测出感应电荷信号,通过模型计算可测得煤粉流动参数。

  除此以外,系统还采用空间滤波技术及数据融合技术提高测量系统的稳定及可靠性。由于在线检测系统采集数据样本长度的限制和固体颗粒运动的复杂性等因素的影响,测量出的流体参数往往在其真实值附近摆动,有时甚至会非常剧烈或得到完全错误的结果。阵列式传感器的空间滤波及和数据融合技术可提高系统测量性能。

  风粉均衡调节装置:该装置为双阀板调节阀,通过改变管道流动阻力来达到调整煤粉流动参数的目的。调节阀全关时阻挡面积约为60%,全开时阀板缩回不影响通流面积;阀门内部衬高耐磨陶瓷,延长了使用寿命;每个调节阀都配备一台电动执行机构,可实现在线]。

  自动调平控制系统:自动调平控制系统根据制粉系统调整原则可对每台磨煤机的煤粉参数进行自动调整。每个磨都具有独立的一套相同逻辑的自动调平系统,在满足条件下,磨投入自动调平功能后自动调平算法开始运行(图3)。

  基于风粉流动参数的燃烧器功率调平系统于2019年10月底安装完成,经过设备冷热态调试11月中旬投入使用。风粉在线监测系统运行稳定:截取单台磨煤机,启动磨煤机期间各参数曲线。磨煤机停止时煤粉流速显示为零,当启动磨煤机后,系统即刻测量出煤粉流速,表明系统可准确反映制粉系统运行状态,测量可靠性高;此系统可很好的指导磨煤机一次风量调整,对粉速的有效监测可避免因煤粉流速过低导致积粉堵管等。

  截取单台磨煤机入口风量和给煤量稳定期间各参数曲线。磨煤机一次风量、煤量稳定时,4根管煤粉流速分配测量稳定,分布基本不变,表明运行工况稳定时,风粉流动较为稳定,测量结果也相对稳定可靠。

  风粉在线监测系统测量准确:在线监测煤粉流速与靠背管测速对比(表2,由于篇幅原因只列出两台磨煤机数据)。可以看出,在线显示流速与实际测量流速偏差均在5%以内,在线测量结果显示较符合实际煤粉流速。表2 在线显示煤粉流速与实际测量对比表

  运行的精细化和自动化程度得到了提高:系统安装前,由于没有准确的煤粉流速在线显示,运行值班员都是根据经验调整,该系统安装后不仅实现了煤粉参数实时显示,自动调平控制系统还可根据在线监测的煤粉参数进行自动调整,使电厂锅炉运行一次风粉控制更加精细化、自动化。

  为锅炉燃烧调整提供数据支持:制粉系统各风管的燃料分配均匀性是制粉系统调整的主要参数之一。通过调整,找出合理的运行方式,可使炉膛内的燃烧以及各设备的运行达到最优化,从而提高锅炉效率和降低供电煤耗,最终保证机组安全、经济和可靠地连续运行[1]。但是在调整过程中一次风粉参数没有有效的监测手段,运行值班员为保证制粉系统安全运行,磨煤机风煤比一般控制在较高水平,一次风压力也较高。燃烧器功率调平系统投运后,制粉系统优化调整时就可根据在线显示煤粉参数的变化确定调整范围[2]。

  燃烧优化调整后性能提升:制粉系统进行了风粉比优化试验、煤粉细度优化试验、一次风压优化试验等,同时对锅炉的整个配风也进行了优化试验。使锅炉效率得到了有效的提高。

  调整前后经第三方测量:锅炉排烟温度降低约10度,脱硝入口氮氧化物降低约80mg/m3。同时降低一次风压,减少了一次风机电耗。这些都使机组效率得到了提升。经过测量锅炉效率提高0.33%,修正后排烟温度由140度减低至128度,脱硝入口氮氧化物由281mg/m3减低至193mg/m3。

  燃烧器功率调平系统在电厂实施后,实现了煤粉流速和流量的实时监测,为电厂安全运行提供了有力的保障,为锅炉燃烧优化提供了一项数据基础,填补了电厂一次风粉在线测量的空白。通过新安装的在线自动调节阀实现了煤粉管流速在线实时自动调整,使锅炉燃烧调整更加智能,控制更加精细化。


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