來源:火電廠技術聯盟
CO檢測裝置很早被鍋爐廠家引進并小範圍試點,但由于爐内溫度高,傳感器性能等制約因素,一直未能列入鍋爐燃燒調整參考名額。随着近幾年中國制造技術的突飛猛進,裝設CO裝置并作為有效平衡高效燃燒、低氮排放、高溫腐蝕/結焦三者關系成為可能。以下根據現場試驗資料對影響CO濃度的影響因素進行探讨。
一、燃盡風門開度的影響
在600MW負荷工況下,SOFA風門保持原有開度,即55%/100%/55%/75%,此時爐膛側CO濃度在70000-90000ppm,水冷壁附近還原性氣氛較強,高溫腐蝕風險較大。各層SOFA風門開度均減小10%後,爐膛CO濃度可降低至50000ppm左右,而脫硝入口含量變化幅度很小。
SOFA風門開度調整試驗期間,#1機組運作在600MW負荷工況時,将SOFA風門分别調整至30%、20%、10%開度時,機組穩定半個小時,記錄爐膛CO濃度水準等參數,具體如表1所示。
表1 不同SOFA風門開度時爐膛CO濃度
負荷 | SOFA 風門開度 | 爐膛側 CO濃度 | 脫硝入口 NOx濃度 | 尾部煙道 CO濃度 |
% | ppm | mg/Nm3 | ppm | |
600MW | 55/100/55/75 | 80000 | 209 | 393 |
45/100/45/65 | 50000 | 237 | 383 | |
30/30/30/30 | 32000 | 222 | 325/ | |
20/20/20/20 | 25000 | 255 | 245 | |
10/10/10/10 | 20000 | 271 | 351 |
由此可知,SOFA風門開度在20%以上時,其對爐膛CO濃度影響很大,但對影響十分有限;SOFA風門開度在10%時,爐膛CO濃度能降低至20000ppm以内,說明降低燃盡風率有利于緩解高溫腐蝕。另外,在SOFA風門開度大于20%時,減小其開度對脫硝入口濃度影響較小。是以在高負荷段時,SOFA風門開度保持在10%-30%之間,既能降低爐膛CO濃度,又能保證脫硝入口含量在可控範圍内。
二、風量調整的影響
在600MW以上穩定負荷時段且尾部CO含量過高時,進行變風量試驗。試驗參數如表2所示,風量調整前後主要參數曲線如圖1所示。
表2 高CO工況下調整試驗參數
負荷/ MW | 風量/ t/h | 尾部 CO/ ppm | 入口 NOx/ mg/Nm3 | 引風機 電流/A | q2/% | q3/% |
630 | 1850 | 1000 | 230 | 321 | 4.75 | 0.35 |
1930 | 450 | 268 | 351 | 4.86 | 0.14 | |
620 | 1842 | 4000 | 178 | 301 | 4.71 | 1.38 |
1888 | 350 | 247 | 314 | 4.87 | 0.13 |
620MW穩定工況下,增大總風量50t/h,尾部CO從超過4000ppm(具體數值未知,已超量程)降至350ppm。若以初始值4000ppm計算,此時排煙熱損失增大0.16%,化學不完全燃燒熱損失減小1.25%。
630MW穩定工況下,增大總風量80t/h,尾部CO從1000ppm降至450ppm。此時排煙熱損失增大0.11%,化學不完全燃燒熱損失減小0.21%。
另外,CO每降低1000ppm,降低0.3459%,煤耗降低近似折算為1.11g/kWh。單獨對比鍋爐效率提升及引風機電耗增加對經濟性的影響,計算值如表3所示。
表3 經濟性對比資料
負荷/ (MW) | 引風機 電流(A) | 引風機 電耗成本 (元/小時) | 爐效提升 節能 (元/小時) | 綜合 收益 (元/小時) | |
630 | 調整前 | 321 | 75.3 | 568.3 | 493.0 |
調整後 | 351 | ||||
620 | 調整前 | 301 | 38.5 | 2273.3 | 2234.8 |
調整後 | 314 |
三、O2-CO協同控制邏輯及投運政策
投入CO控制回路之前必須投入氧量自動,CO控制器輸出值疊加到氧量設定值,CO對氧量設定值的控制限值為±0.5%,CO設定值跟随實際負荷變化,負荷及CO設定值對應關系如表4所示。
表4 負荷及CO設定值對應關系
負荷 | CO設定值 |
<300 | 300 |
300 | 300 |
320 | 300 |
400 | 400 |
510 | 400 |
590 | 500 |
640 | 500 |
另外,CO傳感器靈敏度為1%,量程為4000ppm,控制回路設定值死區暫定為±100ppm。為了防止CO測量回路中的随機幹擾,設定了30s的信号濾波,且定義CO測量值低于50ppm點為壞點,當兩側CO測量值都被定義為壞點時,CO自動控制回路退出。
四、結論
1)四層SOFA風門開度控制在在10%-30%,爐膛側CO濃度控制在30000ppm以下。
2)脫硝入口值不要長期控制在200ppm以下,氨管路調門在低開度時線性不佳,不利于氨逃逸的控制,以噴氨調整門開度在20%-30%之間為佳。
3)盡量将尾部煙道CO控制在500ppm以内,尤其是高負荷情況下,及時調整風量,避免過高的不完全燃燒熱損失。
4)在氧量自動投運的前提下,投運CO自動控制回路,兩個自動控制長期投運。
5)加負荷過快,總風量超調量較多,為防止風機失速,必要時退出CO、自動控制。
通過增加CO測點,增加了鍋爐運作的參數監視,運作人員可以在兼顧鍋爐效率、脫硝控制和參數偏差的基礎上,控制局部的燃燒不完全,減少高溫腐蝕的速度,提升鍋爐效率。