350 MW超临界煤粉锅炉全燃准东煤的运行优化研究

doi:10.3969/j.issn.1674-1951.2021.12.012

华电技术 ›› 2021, Vol. 43 ›› Issue (12): 79-84.doi: 10.3969/j.issn.1674-1951.2021.12.012

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350 MW超临界煤粉锅炉全燃准东煤的运行优化研究

刘义斌¹(), 刘旋坤²^,³(), 宋刚⁴(), 杨欣华³(), 张缦³(), 杨海瑞³^,^*()

1.新疆国泰新华矿业股份有限公司,新疆五彩湾 831799
2.清华大学山西清洁能源研究院,太原 030032
3.清华大学能源与动力工程系,北京 100084
4.中国能源建设集团西北电力试验研究院有限公司,西安 710054

收稿日期:2021-05-13 修回日期:2021-05-20 出版日期:2021-12-25 发布日期:2021-12-10
通讯作者: 杨海瑞
作者简介:刘义斌（1970—）,男,山西阳泉人,工程师,从事锅炉燃烧调整技术研究工作（E‑mail： 339397164@qq.com）。
刘旋坤（1993—）,男,山西运城人,工程师,从事循环流化床锅炉技术研究工作（E‑mail： liuxk@sice-tsinghua.org）。
宋刚（1982—）,男,重庆荣昌人,高级工程师,从事发电站锅炉和环保优化运行技术改造研究工作（E‑mail： songg2001@163.com）。
杨欣华（1989—）,男,北京人,工程师,从事生物质锅炉技术研究工作（E‑mail： yangxh2021@mail.tsinghua.edu.cn）。
张缦（1971—）,女,黑龙江齐齐哈尔人,副教授,博士,从事循环流化床锅炉技术研究工作（E‐mail： zhangman@mail.tsinghua.edu.cn）。
基金资助:
国家重点研发计划项目(2019YFE0102100)

Study on the operation optimization of 350 MW supercritical pulverized coal-fired boiler firing 100％ Zhundong coal

LIU Yibin¹(), LIU Xuankun²^,³(), SONG Gang⁴(), YANG Xinhua³(), ZHANG Man³(), YANG Hairui³^,^*()

1. Xinjiang Guotai Xinhua Mining Company Limited,Wucaiwan 831799,China
2. Shanxi Research Institute for Clean Energy,Tsinghua University,Taiyuan 030032,China
3. Department of Energy and Power Engineering, Tsinghua University,Beijing 100084,China
4. China Energy Engineering Group Northwest Electric Power Test Research Institute Company Limited,Xi'an 710054,China

Received:2021-05-13 Revised:2021-05-20 Online:2021-12-25 Published:2021-12-10
Contact: YANG Hairui

摘要/Abstract

摘要：

为解决全燃准东煤受热面结渣、沾污等问题,在350 MW超临界煤粉锅炉上进行了准东煤掺烧高岭土混烧试验,累计运行397 d,各项参数指标均满足锅炉稳定运行要求。掺烧后进行了120 h热态调试,改善了锅炉掺烧后的运行状态,确定了锅炉310 MW最优工况下运行氧量应维持在2.8%~3.2%。研究指出在高负荷运行时优先使用5台磨煤机同时运行,且各磨煤机给煤量应该按照上层磨煤机小、下层磨煤机大的正宝塔形分布。提出在综合考虑NO_x排放时,应尽量降低燃尽风层风箱开度,维持二次风上小下大的正宝塔形配风方式。通过掺烧高岭土和热态调试,实现了350 MW超临界锅炉全燃准东煤。

关键词: 准东煤, 高岭土, 掺烧, 热态调试, 超临界锅炉

Abstract:

In order to alleviate the slagging and fouling on the heating surface of Zhundong coal in its pure combustion,the co-combustion of Zhundong coal and kaolin was tested in a 350 MW supercritical pulverized coal boiler for 397 days.All parameters of this test have met the requirements of stable operation of the boiler.A 120 h hot-state debugging can improve the operation state of the boiler taking co-combustion.The optimal oxygen content of the boiler under 310 MW working condition should be maintained between 2.8%~3.2%.The study points out that the five mills should be put into operation first during boiler high-load operation,and the distribution of the coal feed rates should be in pyramid shape,namely the coal feed rate of the upper-layer mill should be smaller and that of the lower-layer mill should be higher.Furthermore,comprehensively considering the NOx emission concentration,the opening of OFA throttles should be kept as small as possible and the distribution of the secondary air should be in pyramid shape as well.The co-combustion test and hot-state debugging make the Zhundong coal pure combustion feasible on the 350 MW supercritical boiler.

Key words: Zhundong coal, kaolin, co-combustion, hot-state debugging, supercritical boiler

中图分类号:

TK16

刘义斌, 刘旋坤, 宋刚, 杨欣华, 张缦, 杨海瑞. 350 MW超临界煤粉锅炉全燃准东煤的运行优化研究[J]. 华电技术, 2021, 43(12): 79-84.

LIU Yibin, LIU Xuankun, SONG Gang, YANG Xinhua, ZHANG Man, YANG Hairui. Study on the operation optimization of 350 MW supercritical pulverized coal-fired boiler firing 100％ Zhundong coal[J]. Huadian Technology, 2021, 43(12): 79-84.

图/表 13

表1

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参考文献 15

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项目	BMCR	额定出力
过热蒸汽流量/(t·h^-1)	1 190	1 131
过热器出口蒸汽压力/MPa	25.4	25.3
过热器出口蒸汽温度/℃	571	571
再热蒸汽流量/(t·h^-1)	944.4	895.0
再热器进口蒸汽压力/MPa	4.5	4.2
再热器出口蒸汽压力/MPa	4.29	4.10
再热器进口蒸汽温度/℃	322	315
再热器出口蒸汽温度/℃	569	569
省煤器进口给水温度/℃	289	285
计算热效率/%	93.9	93.9

项目	设计煤种	校核煤种
ω（C）/%	56.11	61.20
ω（H)/%	2.58	3.43
ω（O)/%	9.77	10.33
ω（N)/%	0.47	0.60
ω（S)/%	0.48	0.60
ω（C_ar）/%	27.20	14.80
灰分/%	3.39	9.04
水分/%	11.41	7.24
挥发分/%	30.41	35.32
低位发热量/(MJ·kg^-1)	19.48	22.44
哈氏可磨系数	120	76

项目	数据	项目	数据
ω（SiO₂）/%	56.80	ω（SO₃）/%	0.13
ω（Al₂O₃）/%	28.42	ω（MnO₂）/%	0.17
ω（Fe₂O₃）/%	3.74	变形温度/℃	1 380
ω（CaO）/%	3.41	软化温度/℃	1 390
ω（MgO）/%	0.44	半球温度/℃	1 410
ω（Na₂O）/%	1.74	流动温度/℃	1 440
ω（K₂O）/%	2.39	哈氏可磨系数	121
ω（TiO₂）/%	1.97

高岭土掺配比例/%	变形温度/℃	软化温度/℃	半球温度/℃	流动温度/℃
5.0	1 086	1 087	1 125	1 132
5.5	1 120	1 143	1 164	1 178
6.0	1 160	1 183	1 192	1 206
6.5	1 216	1 217	1 218	1 218
7.0	1 146	1 161	1 176	1 206

项目		实测值		DCS数据		修正系数
项目		工况1	工况2	工况1	工况2	修正系数
ω（O₂）/%	B侧	2.95	3.20	2.90	2.95	1.051 0
ω（O₂）/%	A侧	2.50	2.67	2.05	2.15	1.230 7
ρ(NO_x）（6% O₂）/ (mg·m^-3)	B侧	175.3	280.2	170.9	252.2	1.068 4
ρ(NO_x）（6% O₂）/ (mg·m^-3)	A侧	162.6	258.7	141.0	215.4	1.177 1

350 MW超临界煤粉锅炉全燃准东煤的运行优化研究

Study on the operation optimization of 350 MW supercritical pulverized coal-fired boiler firing 100％ Zhundong coal

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项目		数据
燃尽风/（万m³⋅h^-1）	直流	40	40	40	40
燃尽风/（万m³⋅h^-1）	旋流	25	15	15	25
D层开度/（°）	内二次风	63	60	58	60
D层开度/（°）	外二次风	60	45	45	53
C层开度/（°）	内二次风	60	60	55	58
C层开度/（°）	外二次风	65	53	48	65
A层开度/（°）	内二次风	90	90	90	90
A层开度/（°）	外二次风	45	50	50	30
F层开度/（°）	内二次风	63	60	65	60
F层开度/（°）	外二次风	53	50	50	60
E层开度/（°）	内二次风	65	60	55	70
E层开度/（°）	外二次风	65	50	50	65
B层开度/（°）	内二次风	60	55	60	60
B层开度/（°）	外二次风	63	50	55	60

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项目		工况4		工况5		工况6
项目		B侧	A侧	B侧	A侧	B侧	A侧
燃尽风风门开度/%		15	30	10	15	10	10
二次风风门开度/%	D层	30	30	70	70	30	30
	C层	60	60	70	70	60	60
	A层	90	90	70	70	90	90
	F层	15	15	15	15	15	15
	E层	60	60	70	70	60	60
	B层	90	90	70	70	90	90
飞灰中C的质量分数/%		0.46		0.43		0.47
大渣中C的质量分数/%		0.27		0.36		0.64
ρ（NO_x）/(mg·m^-3)		184.0	166.8	194.2	186.3	266.2	245.3