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轉載--鍋爐為什麼要控制CO,對鍋爐燃燒有什麼影響?

作者:虹電力

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。