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摘要：本文介绍了我厂机组供热量大幅增加，掺烧劣质煤比例大幅提高，锅炉运行工况偏离设计工况，自动控制方面存在的问题，总结了影响锅炉燃烧的因素，提出改进措施进，行了锅炉燃烧优化。

关键词：燃烧优化;自动控制;提高燃烧经济性。

1.引言

我厂锅炉自投产以来进行了多次设备改造如：低氮燃烧器改造、超低排放改造等，锅炉设备的运行特性发生很大变化，随着供热量的逐渐增加和大量进口煤的掺烧，锅炉运行工况已严重偏离了设计工况。协调控制特性不好燃烧惯性大、送风机自动、氧量自动、脱硝喷氨自动等无法正常投入，影响了锅炉燃烧的经济性，因此需要进行锅炉燃烧优化研究，提高锅炉效率，降低发电煤耗。

2.设备概况

锅炉：太仓港协鑫发电有限公司二、三期4×300MW发电机组三大主机设备分别由上海汽轮机厂、上海电机厂和上海锅炉厂分别引进美国西屋公司和美国CE燃烧工程公司技术生产的单元型机组。锅炉型式为亚临界、一次中间再热、控制循环汽包炉，正压直吹式制粉系统，磨煤机为HP中速磨。

设计煤种如下表：

低氮燃烧器改造：为了提高该炉的运行效率，到达国家火电厂大气污染物排放标准，于2012年进行了低氮改造，改造以原有燃烧系统为基础，主要改造范围包括主燃烧器部分和SOFA风部分。改造后主燃烧采用上下浓淡、左右浓淡空间组合浓淡分离技术。

3.目前存在的主要问题

3.1煤种偏离设计煤种

我厂锅炉设计煤种发热量5000Cal/kg以上，校核煤种4600Cal/kg以上，实际掺烧的煤种热值4100-4400Cal/kg之间，入炉煤热值大幅降低，且入炉煤水分大、灰分高，造成锅炉燃烧特性变化较大，燃烧器惯性大，从加入燃料到汽压上升所需时间增加。

3.2供热量大幅增加

随着供热量的大幅增加，机组电负荷与蒸发量、入炉煤量不匹配。我厂很多自动控制回路如协调控制、送风自动、氧量自动等设计时采用都电负荷作为参照。目前供热量达到500t/h以上，单机供热量经常达到200t/h，按照每40吨供热折算为10MW电负荷，若机组带200吨供热相应的电负荷增加50MW，因此自动调节回路中的电负荷与实际情况偏差较大。

3.3一二次风速偏离设计值

设计一次风速25.6m/s，二次风速45m/s，实际一次风速28m/s以上，二次风速24m/s左右，一次风速高于二次风速，不利于煤粉的充分燃烧，燃烧效率降低。造成一次风速高于二次风速的主要原因是，掺烧低热值煤比例高入炉煤热值低且入炉煤水分大，为保证机组带负荷只能通过增加一次风机出力来增加制粉系统的出力。氧量保持一定的情况下一次风的比例高于二次风。

3.4自动调节特性差

协调控制、送风自动、氧量自动、脱硝喷氨自动、减温水自动等特性较差，经常需要运行人员手动调整。随着供热量的大幅增加，原来自动控制逻辑中与电负荷有关的参数存在偏差大的情况，需要考虑供热的影响，消除电负荷偏差对自动控制造成的影响。

4.锅炉燃烧优化研究

为提高锅炉燃烧效率，针对目前存在的问题寻找解决和优化的办法，锅炉燃烧优化攻关小组通过大量试验，总结经验制定符合我厂实际情况的燃烧调整策略。具体如下：

4.1锅炉最佳氧量控制策略

5-6月份在各台机组进行了不同负荷下最佳氧量试验，通过固定负荷变氧量，比较飞灰含碳量、排烟温度、风机电耗，测算最佳氧量，根据试验情况确定氧量控制策略如下：

1）负荷<200MW氧量控制2.7～2.9%。

2）200MW<负荷<270MW氧量控制2.5～2.7%。

3）负荷>270MW以上氧量控制在2.4-2.6%。

4）为减少水冷壁高温腐蚀，掺烧硫份高于1%的煤种时氧量控制范围相应提高0.1%。

5）当飞灰含碳量高于2%，经过调整无效后，氧量控制范围提高0.2%。

因任意一侧氧量低于2.3%，CO含量就会大幅升高，因此单侧氧量最低值不低于2.3%，两侧氧量偏差控制在0.3%以内，氧量的平均值按照以上要求控制。

4.2脱硝喷氨控制策略

分析各台机组空预器堵塞的主要原因是，喷氨量大加之深度调峰频繁，造成空预器冷端发生硫酸氢氨沉积堵塞。因此要综合考虑经济性与安全性制定科学合理的脱硝控制策略。经过各台机组试验，分析不同工况下的数据，制定了喷氨控制策略如下：

1）通过调整配风方式将SCR入口NOX控制在150mg/Nm3以下，且吨煤喷氨量0.4kg/吨煤以下。否则由上到下依次开大分离燃尽风直至四层全开，调整配风方式后仍不能控制上述范围，氧量按照规定范围的下限控制。

2）若SCR入口NOX在120mg/Nm3以下，且吨煤喷氨量0.3kg/吨煤以下，应由下到上依次关小分离燃尽风，直至三层分离燃尽风全关，并开大主燃烧器区域二次风。调节配风时兼顾两侧烟温偏差。氧量按照规定范围的上限控制。

3）深度调峰期间0.7kg/吨煤以下。

4）控制月度单位煤量的耗氨量0.36Kg/吨煤以下。

4.3自动调节性能提升

协调控制优化：对协调控制回路中相关参数进行优化，与电负荷有关的调整参数进行修正，考虑供热的影响。针对每种的变化增加菲律宾煤（二类煤）选择按钮，以实现煤种的精确选择。通过试验找到影响协调控制特性差的因素采取措施解决。

送风自动和氧量自动优化：针对目前送风自动和氧量自动无法投入的情况，对自动回路参数进行优化，由原来的送风根据负荷调节改为根据主气流量或总煤量进行调节，解决供热量大与电负荷不匹配的问题。在5号炉进行了氧量移位试验，氧量测点移位到脱硝前发现测点波动大且偏差较大，测量不准确。主要原因是此处烟气转向流场不均，因此氧量自动还要以空预器入口氧量作为控制参数。优化送风机动叶调节特性。

脱硝自动：4台机组机组在大幅变负荷或NOX测量值发生较大变化时，脱硝喷氨调门投自动时响应不够及时，需切手动调节。一方面时喷氨调门特性较差，另一方面是逻辑控制需要优化。

喷氨调门执行机构检查：3月8号4号机组进行喷氨调门流量特性试验，全行程动作执行器，发现调门30%以下流量较小，30%以上喷氨量线性比较好。正常运行喷氨调门投自动时，动作幅度很小，基本上都在50%开度以上，10%之内动作。设备逻辑优化：查看脱硝喷氨调门控制逻辑，现有逻辑中副PID跟踪调节的是喷氨量（氨气需求量是根据进口NOX、烟气量（600*负荷/330）、出口NOX计算出来）。虽然DCS画面喷氨调门面板上设定及显示的是脱硝效率，但实际上主PID跟踪调节的还是出口NOX （主PID跟踪值是出口NOX，设定值是进口NOX*（1-脱硝效率设定值），即设定值还是出口NOX），与负荷有关的参数需要调整，具体逻辑控制策略还需要优化。

二次风门自动：低氮燃烧器改造后，改为低氮配风方式，二次风门基本手动调整。二次风门自动优化的思路如下：二次风挡板自动在满足低氮燃烧配风要求、满足高挥发分煤质参烧配风要求、满足降低飞灰含碳量配风要求的基础上进行。负荷变化时二次风门开度随之关小开大，控制二次风炉膛差压大于0.1Kpa，以5号机为例，选取sis各个负荷段，3、4、5套制粉系统运行时，二次风炉膛差压大于0.1Kpa小于0.2Kpa时二次风门挡板开度情况，确定风门挡板对应的总的开度范围。目前sofa风对汽温影响较明显，加上再热器减温水对锅炉效率影响较大，sofa风自动调整以再热汽温在汽压稳定时再热器减温水量大于5t/h为界限，连续有减温水时关小sofa风，再热汽温低于538℃时开大sofa风。同时sofa风的开关也会对脱硝NOX产生影响。运行稳定时在满足再热汽温低于538℃的情况下，汽温、脱硝NOX对sofa风的要求是不矛盾的，此工况就是要求开大sofa风。当再热器减温水量大于5t/h时，关小sofa风的前提要求脱硝满足要求。启停磨的工况下再热汽温波动较大，sofa风的调节影响较小，此时氧量波动较大，容易出现脱硝NOX超标的问题，因此，在这种工况下尽量满足脱硝NOX的需要。二次风门开度对汽压影响较小，比较滞后，暂时不将汽压作为自动调整的依据。二次风门调整时要考虑二次风速尽量高于一次风速，以利于煤粉着火后及时补充二次风，提高燃烧效率。

以上自动优化需发电部与设备维护部共同配合成立公关小组，通过集思广益群策群力，不断试验逐渐优化。目前各项自动优化正在进行中。

5.结论

锅炉燃烧优化是一项复杂的长期的工作，要针对具体情况和出现的新问题采取不同的调整策略，不能一成不变。经过技术攻关小组的共同努力，燃烧优化主要成果：通过试验确定了不同煤种不同负荷下氧量的最佳控制范围。确定了脱硝喷氨控制策略。找到了自动控制中的问题，并提出了解决思路，自动优化工作正在逐步开展，并取得了初步效果。