600MW锅炉一次风系统节能改造试验研究.pdf

第 1 期 2 0 1 4年 1月 锅炉制造 B OI L E R MAN UF AC T UR I NG No ． 1 J a n． 2 0 1 4 0 文章编号 C N 2 31 2 4 9 2 0 1 4 0 1 0 0 1 0 0 4 6 0 0 MW 锅炉一次风 系统节能改造试验研究 邢士伟 ， 于 航 ， 姜腾杰。 1 ． 华北电力科学研究院有限责任公司， 北京 1 0 0 045； 2 ． 华北电力大学 能源动力与机械工程学院， 河北 保定 0 7 1 0 0 3 ； 3 ． 中国电能成套设备有限公司， 北京 1 0 0 0 1 1 摘要 针对电站锅炉一次风系统运行方式选择的不合理， 导致磨煤机人口风量及一次风机电耗存在偏差 ， 进 行了一次风系统风量标定和运行方式优化试验， 以现场试验的试验结果作为依据， 提出了合理的调整方式。 现场运行表明， 所提出的调整方式能有效的降低风机电耗， 提供准确的一次风量， 对制粉系统安全运行 、 保持 炉内良好的燃烧工况和提高锅炉效率有重要意义。 关键词 一次风系统； 节能改造； 风机电耗； 运行优化 中图分类号 T K 2 2 3 ． 2 3 文献标识码 A Ex p e r i m e nt a l Re s e a r c h o n En e r g y S a v i n g Re c o n s t r u c t i o n o f 6 0 0 M W Bo i l e r Pr i ma r y Ai r S y s t e m X i n S h i w e i ， Y u H a n g ， J i a n g T e n g fi e 1 ． N o a h C h i n a E l e c t ri c P o w e r R e s e a r c h I n s t i t u t e C o ． ， L t d ． ， X i c h e n g D i s t ri c t ， B e i j i n g 1 0 0 0 4 5 ， C h i n a 2 ． S c h o o l o f E n e r g y P o w e r a n d Me c h a n i c a l e n g i n e e ri n g ，No Ah C h i n a E l e c t r i c P o we r U n i v e r s i t y， B a o d i n g 0 7 1 0 0 3， C h i n a； 3 ． Ch i n a P o w e r C o mp l e t e E q u i p me n t C o ． ， L t d ， Do n g c h e n g Di s t ric t ，B e i j i n g 1 0 0 0 1 1 ， C h i n a Abs t r a c t Be c a u s e t h e o p e r a t i o n mo d e o f b o i l e r p r i ma r y a i r s y s t e m i n p o we r p l a nt i s un r e a s o n a b l e ， t h e a i r e n t r a nc e o f c o a l mi l l a n d t h e p o we r c o ns u mp t i o n o f f a n h a v e a d e v i a t i o n ．t h e a i r fl 0 w c a l i b r a ． t i o n a nd o p t i mi z a t i o n o f o pe r a t i o n o f t h e p r i ma r y a i r s y s t e m wa s d o n e ．i n o r d e r t o t e s t r e s u l t s o f t h e fi e l d t e s t a s t h e b a s i s ， p u t f o r w a r d a r e a s o n a b l e a d j u s t m e n t m o d e w a s p u t f o rwa r d ． T h e fi e l d o D e r a t i 0 n s h o w s t h a t t h e a d j u s t me n t m o d e c a n e f f e c t i v e l y r e d u c e t h e p o w e r c o n s u m p t i o n o f fan a n d D r o v i d e a a c c u r a t e p r i ma r y a i r flo w ， i t i s i mp o r t a n t t o t h e s a f e o pe r a t i o n o f c o a l p u l v e r i z i n g s y s t e m ，ma i n t a i ni n g g o o d c o mb u s t i o n c o n di t i o n i n t h e f ur n a c e a n d i mpr o v i n g t h e e f fic i e n c y o f b o i l e r ． Ke y wor ds p r i ma r y a i r s y s t e m ；e n e r g y s a v i n g t i mi z a t i o n 士 丘 r e c o n s t r uc t i o n；fan p o we r c o n s u mp t i o n；o p e r a t i o n o p 一 目前由于运行方式及参数选择不合理等各方 面原 因， 造成电站系统设备运行参数 出现偏差同 时耗能增大 ， 因此 电站设备在节能方面有很大的 改进空 间 。当前 ， 由于燃料 日益紧缺及 环境不 断恶化， 国家对节能减排的要求越来越高， 特别是 对于耗能和污染严重的火力发 电机组 ， 而在火 收稿 日期 2 0 1 31 01 5 作者简 介 邢士伟 1 9 8 7一 ， 男， 大学本科 ， 华北 电力科学研究院助理工程师。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 邢士伟 ， 等 6 0 0 M W锅炉一次风系统节能改造试验研究 1 l 力发电厂中， 辅助系统设备的耗电占了厂用电的 大部分， 如风机、 水泵等， 是节能降耗的主要对象。 制粉系统是火力发电厂的主要 系统 ， 其 中一 次风作用是将 煤粉进行 干燥并输 送至锅 炉燃烧 器 ， 同时供给煤粉着火 阶段挥发份燃烧所需要 的 氧量 ， 准确的一次风量是保证制粉系统安全运行、 保持炉内良好的燃烧工况、 提高锅炉效率的基本 条件 。由于一次风系统运行方式以及运行参 数选择不合理 ， 造成系统电耗增加 、 设备偏离额定 工况运行 。通过对锅炉一次风系统通风量进行标 定 、 调整给煤机密封风开度 、 降低热一次风母管压 力等调节方式 ， 可以优化一次风系统运行， 降低设 备能耗 。 本文为了降低厂用电， 达到节能减排目标， 对 某 6 0 0 MW 机组一次风系统进行 了优化运行试验 研究， 提出了改进运行方式、 降低电耗的措施， 这 些措施对 国内同类型 电厂一次风系统设计 、 运行 调整有重要的借鉴意义。 1 系统概况及存在问题 1 ． 1系统概况 某电厂 3 、 4号机组采用单炉膛 n形布置、 一 次中间再热、 平衡通风、 一次 中间再热 、 四角切 圆 燃烧方式 、 固态排渣 、 全钢架悬 吊结构的超临界变 压螺旋管圈直流锅炉， 型号为 S G一 1 9 1 3 ／ 2 5 ． 4一 M 9 6 0 ， 尾部布置 2台三分仓 容克式空气 预热器。 锅炉燃烧系统配备中速磨煤机冷一次风机正压直 吹式制粉系统 ， 每台炉配 6台中速磨煤机 ， 5台运 行 、 1台备用。每台磨煤机带锅炉的一层燃烧器。 每台磨煤机各配 1 台给煤机。该机组设计煤种为 东胜煤 ， 校核煤种 为晋北煤 。锅炉机组 配风系统 主要参数见表 1 。 表 1 配风系统主要参数 1 ． 2 一次风 系统调整前存在的问题 在试验研究之前 ， 3 、 4号 机组在额定负荷运 行期间 ， 某些磨煤机人 口风量偏差过大 ， 一次风机 电流在 1 3 81 4 8 A区间， 这 比同类型机组 的一次 风机电流高出约2 0 A 。综上所述， 一次风机运行 时经济性差， 而且严重威胁到锅炉的安全运行， 所 以对一次风系统进行运行优化调整试验 ， 一次风 系统运行优化调整试验的主要 内容有 磨煤机 出 口密封风 门运行逻辑方式 ； 对磨煤机人 口风量进 行 了冷态标定 ， 在热态时又进行了热态标定 ； 通过 各种调节方式， 对一次运行进行优化， 降低风机电 流。 2 试验工况及过程 2 ． 1 试验工况设计 1 工况 1 机组运行稳定时 ， 在 6 0 0 MW 负荷 下 ， 对 3号机组 A～F磨煤机人 口风量偏差大的 磨煤机进行热态标定 。 2 工况 2 机组运行稳定时 ， 在 6 0 0 MW 负荷 下 ， 对 4号机组 AF磨煤机入 口风量偏 差大的 磨煤机进行热态标定。 3 工况3 机组运行稳定时， 在6 0 0 M W负荷 下 ， 优化 3号机组一次风系统运行方式 ， 降低一次 风机运行电流。 4 工况 4 机组运行稳定时 ， 在 6 0 0 MW 负荷 下， 优化 4号机组一次风系统运行方式 ， 降低一次 风机运行电流。 2 ． 2 磨煤机入 口风量标定过程 1 开始标定前 ， 对流量测量装置进 行吹扫 和找漏， 从而保证风道上流量测量装置的严密性。 2 进行每台磨人 口风量标定。启动两 台一 次风机 ， 测点在原风量测量装置前约一米处 。 3 在 2个工况下即磨的通风量分别为 9 0 t ／ h ， 1 2 0 t ／ h的工况下， 分别对各磨入 口流量测量装置 进行标定 ， 给出流量测量装置的系数 ， 4 对 D C S磨人 口一次风量计算回路的风量 量程进行调整， 以保证磨入口风量的准确性。 为了确保风量标定 的准确性 ， 本次试验 的风 量标定分别在冷态和热态下进行 。 2 ． 3 一次风系统运行方式优化过程 1 机组负荷维持 6 0 0 M W稳定， 对于磨煤机 人 口风量偏差大 的磨煤机风量进行热态标定后 ， 把计算结果交给电厂进行修订。 2 给煤机密封风开度调整至 2 0 ％ 目前开 度为 3 O ％ 。 3 逐渐降低热一次风母管压力， 压力从 1 0 ． 2 k P a降低至 9 ． 0 9 ． 1 k P a 。 4 下调母 管压力时 ， 密切监视磨煤机人 口 风量的变化， 确保磨煤机风量不会低于报警值和 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m l 2 锅炉制造 第 2 4 3期 跳闸值 跳 闸值分别是 3 0 t ／ h和 4 0 t ／ h ， 延 时不 同 。 5 在一次风压力下调 过程 中， 密切监视 密 封风机出 口压力 ， 防止密封风机联锁启 动 启 动 条件 密封风机车出 口母管压力低于定值 3号机 组 1 2 ． 5 k P a ， 4号机组 1 2 ． 0 k P a 或者进出 口差压 小于 4 ． 1 k P a ； 如果密封风机 出口压力正常并 有裕量 ， 可以适当开 大各 台磨煤机密封风管上 的 手动门 目前开度 4 0～ 5 0 ％ ， 根据经验 ， 一般可 以开大 至 6 5～ 7 5 ％ 。 AF磨煤机 人 口风 量修正 系数 见下 表 3 F 、 4 D 磨处于备用状态 ， 修正系数计算数 据来源于冷态 试验数据 。 表 2 3号机组磨煤机风量修正系数 表3 4号机组磨煤机风量修正系数 3 试验结果及 比较分析 3 ．2 运行方式优化前后一次风机参数比较 3 ． 1 磨煤机入 口风量修正 系数 3 、 4号机组一次风 系统运行 方式优化后 ， 一 通过风量标定试验 ， 计算得 到的 3 、 4号机组 次风系统各运行参数对 比如表 4和表 5所示 。 表4 3号机组优化前后风机主要运行参数 表 5 号机组一次风系统优化前后风机主要运行参数对比 经过优化试验 ， 3号机组 2台一次风机运行 电流均从 1 3 8 ． 5～1 3 9 A降至 1 1 4～1 1 6 A； 2台送 风机电流上涨 了 1 ． 1～1 ． 6 A； 2台引风机 电流降 低了 6 ． 9～9 A。一 次风机和引风机 电流都有显 著下降， 送风机、 密封风机电流没有明显变化。 经过优化试验， 4号机组 2台一次风机运行电 流均从 1 2 6 ． 8～1 2 7 ． 9 A降至 1 1 3～1 1 5 ． 7 A； 2送风 机电流上涨了0 ． 1 ～ 0 ． 7 A； 2台引风机电流降低 了 2 ． 3～ 3 ． 5 A。一次风机和引风机 电流都有显著下 降 ， 送风机、 密封风机电流没有 明显变化。 4 结 论 1 确保制粉 系统运行 安全条件下 ， 通 过降 低热一次风母管压力 ， 确保 密封风与磨碗差压满 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 邢士伟 ， 等 6 0 0 MW锅炉一次风系统节能改造试验研究 1 3 [ 上接第5页] 4 机组在 运行过程 中， 应该尽量避免 在 4 0 0和 4 8 0 MW 这两个 负荷点 长期停 留； 另外尽量维持 运行的磨煤机出力在 4 0 t ／ h以上， 从而降低制粉 单耗， 降低炉侧厂用电率。 5 双侧与单侧送引风机运行方式对锅炉效 率影响不大， 主要影响的是炉侧厂用电率。单侧 送引风机运行将使送风单耗 、 引风单耗 、 炉侧电机 耗 电以及发电煤耗降低。 4 结 语 综上所述 ， 在环境 问题和能源危机越来越紧 迫的情况下， 通过上述优化试验等相关控制措施 ， 使得各负荷工况下厂用电量 、 机组辅机耗电量 、 煤 耗量以及各项热损失相对基准工况均有显著降 低 ， 锅炉效率相应有所提高， 锅炉运行优化后取得 较佳 的经济和社会效益 ， 不仅提高 了机组运行 的 安全性和经济性 ， 也 为同类机组设备的运行优化 提供 了借鉴参考。 参考文献 [ 1 ] 陈世英 ， 万中平， 邵主建等 ． 大机组调峰对锅炉运 行的影响及运行优化研究 [ J ] ． 湖北电力 ， 2 0 0 5 ， 2 9 1 3 4 3 5 ． [ 2 ] 卢勇， 徐向东．锅炉变工况运行优化监控系统的 实现[ J ] ． 动力工程 ， 2 0 0 3 ， 2 2 3 2 3 2 6～ 2 3 2 6 ． [ 3 ] 王秀林， 孔令君 ， 姜仕涛， 等． 锅炉性能优化系统的 应用试验研究 [ J ] ． 中国电力， 2 0 0 4 1 2 4 5 4 8 ． [ 4 ] G B 1 0 1 8 48 8 ， 电站锅炉性能试验规程[ s ] ． [ 5 ] 王晓晖， 李志坚．2 0 2 8 t／ h 亚临界压力锅炉运行性 能优化试验[ J ] ． 发电设备， 2 0 1 0 ， 1 2 1～ 2 3 ． [ 6 ] 电综 1 9 9 81 7 9 ， 火电机组启动验收性能试验导则 『 S ] ． [ 上接第 9页] [ 6 ] Z h a n g H， Y u e G X， L u J F， e t a 1 ．D e v e l o p m e n t o f h i g h t e mp e r a t u r e a i r c o mb u s t i o n t e c h n o l o g y i n p u l v e r i z c d l o s s i l f u e l fi r e d b o i l e r s『 C] ／ ／P r o c e e d i n g s o f t h e 3 1 s t S y m p o s i u m I n t e r n a t i o n a 1 o n C o m b u s t i o n ． T h e C o mb u s t i o n I n s t i t u t e， 2 0 0 7 2 7 7 9 2 7 8 5． [ 7 ] C h e n We i H s i n ， D u S h a nWe n ， Y a n g T s u n g Ha n ．Vo l a t i l e r e l e a s e a n d p a r t i c l e f o r ma t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f i n j e c t e d p u l v e r i z e d c o a l i n b l a s t f u r n a c e s ． E n e r gy C o n v e r s i o n a n d Ma n a g e me n t ， 2 0 0 7 4 8 2 0 2 52 0 3 3． [ 8 ] [ 9 ] [ 1 O ] C h e n W e i Hs i n ． A s i mp l i fi e d mo d e l o f p r e d i c t i n g c o a l r e a c t i o n i n a p a r t i a l o x i d a t i o n e n v i r o n me n t ． I n t e r n a t i o na l Co mmun i c a t i o n s i n He a t a nd Ma s s Tr a n s f e r ， 2 0 0 7 5 6 2 3 6 2 9 ． W a l k e r R ， Ma s t a l e r z M ， B r a s s e l l S ， e t a 1 ． C h e mi s t r y o f t h e r ma l l y a l t e r e d h i g h v o l a t i l e b i t u mi n o u s c o a l s f r o m s o u t h e rn I n d i a n a ．I n t e rna t i o n a l J o u rna l o f C o a l G e o l o gy， 2 0 0 7 1 21 4 ． 张海， 贾臻， 毛建雄， 等．通过煤粉浓缩预热 低 N O 燃烧器实现高温空气燃烧技术的研究．动 力工 程 ， 2 0 0 8 1 3 6 3 9 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m