1、設(shè)備概況
該爐系哈爾濱鍋爐廠采用CE引進(jìn)技術(shù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的HG-1025/18.2-YM6型亞臨界壓力一次中間再熱控制循環(huán)汽包爐。鋼爐架、兀型露天布置，采用平衡通風(fēng)及直吹、四角切圓燃燒、擺動(dòng)式燃燒器，配5臺(tái)ZGM-95G中速磨，每臺(tái)磨配一層煤粉噴嘴，采用高壓頭冷一次風(fēng)機(jī)使整個(gè)制粉系統(tǒng)作正壓運(yùn)行。
燃燒器為四角布置，采用CE傳統(tǒng)的大風(fēng)箱結(jié)構(gòu)，由隔板將大風(fēng)箱分成若干個(gè)風(fēng)室。一次風(fēng)采用寬調(diào)節(jié)比( WRC)燃燒器結(jié)構(gòu)，煤粉濃淡燃燒；二次風(fēng)及油噴嘴可作上下27。的擺動(dòng)，頂部燃盡風(fēng)室噴嘴可作向上25。，向下5。的擺動(dòng)．鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)見表1．
2、試驗(yàn)原理及方法
本次試驗(yàn)采用正交法，主要考核參數(shù)有：主蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度、鍋爐效率、飛灰含碳量、爐膛出口煙溫偏差、爐膛出口右側(cè)煙溫、燃燒穩(wěn)定性、制粉電耗。影響指標(biāo)包括：煤質(zhì)變化、機(jī)組負(fù)荷、鍋爐配風(fēng)、鍋爐氧量、磨煤機(jī)出口折向擋板開度、燃盡風(fēng)開度．由于考核參數(shù)和影響因素都比較多，如果按照常規(guī)的組合方法一網(wǎng)絡(luò)法來進(jìn)行，試驗(yàn)工作量將非常大而難以抓住問題的根本，因此，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法。其思路是：利用正交表從所有可能的搭配試驗(yàn)中挑出若干必需的試驗(yàn)，再用統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合處理，這樣進(jìn)行可以減少試驗(yàn)次數(shù)，又可以找到試驗(yàn)所需要的結(jié)果。
影響試驗(yàn)指標(biāo)的條件稱為因素（影響因素）；考察的各種因素的不同狀態(tài)稱為水平，即各種不同的煤種組合、各種不同的機(jī)組負(fù)荷、各種配風(fēng)方式、各種氧量和各種磨出口折向擋板開度和各種燃盡風(fēng)開度等，每種因素不同的狀態(tài)（參數(shù)值）就定義為水平，本次試驗(yàn)定義的因素和水平如表2，對(duì)應(yīng)的煤種組合見表3．表中煤種定義如下：優(yōu)：陜西煤；優(yōu)一：豐城建新煤；普：萍鄉(xiāng)來煤：無：無煙煤；混：無煙煤和建新煤按1:1配比．
3、試驗(yàn)結(jié)果及分析
根據(jù)正交試驗(yàn)法的試驗(yàn)步驟，選取主汽溫度、再熱汽溫、鍋爐效率、飛灰含碳量、煙溫偏差、右側(cè)煙溫、燃燒穩(wěn)定性為考核指標(biāo)，并采用直觀分析法對(duì)燃燒調(diào)整試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行分析，均值為確定同一因素的不同水平對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響程度；極差為確定各因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響大小。試驗(yàn)結(jié)果如表4，取各指標(biāo)下前3種較優(yōu)工況按從高到低排列，以煤種組合因素為研究側(cè)重點(diǎn)，因素水平選擇原則是基于把煙溫偏差、右側(cè)煙溫、鍋爐效率和飛灰含碳量作為重要指標(biāo)考慮的結(jié)果，選擇的水平就是校核試驗(yàn)的主要依據(jù)。得出煤種組合四、煤種組合五和煤種組合六為在正交試驗(yàn)法基礎(chǔ)上優(yōu)選的煤種組合，推薦在校核試驗(yàn)中驗(yàn)證．
3.1對(duì)主汽溫度影響的分析
煤種組合、機(jī)組負(fù)荷、氧量、配風(fēng)方式、磨折向擋板開度、燃盡風(fēng)開度對(duì)主汽溫度影響的試驗(yàn)結(jié)果如圖l—圖6所示。根據(jù)直觀分析法，按照極差法排列出對(duì)主汽溫度的影響大小的次序（從影響大至影響小）：負(fù)荷一氧量一煤種組合一燃盡風(fēng)一配風(fēng)方式一磨折向擋板開度，見表4．負(fù)荷對(duì)主汽溫度的影響最明顯，負(fù)荷的變化引起主汽溫波動(dòng)幅度為13.8℃，而氧量、煤種組合、燃盡風(fēng)、配風(fēng)方式和磨折向擋板開度的變動(dòng)使主汽溫度波動(dòng)在5.6～5.0℃之間，這幾項(xiàng)指標(biāo)的差距較小，可以視為對(duì)主汽溫度的影響程度相接近。這與鍋爐運(yùn)行規(guī)律相符，在實(shí)際運(yùn)行中，鍋爐負(fù)荷受到電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的限制難以調(diào)整。因此，在負(fù)荷一定的情況下，如果考慮到主汽溫度的要求，運(yùn)行調(diào)整中應(yīng)對(duì)鍋爐氧量、燃盡風(fēng)開度、配風(fēng)方式及磨折向擋板開度綜合調(diào)節(jié)方能獲取滿意的效果，單調(diào)一種影響因素的調(diào)節(jié)對(duì)汽溫的影響不明顯．
3.2對(duì)再熱汽溫影響的分析
由表4可知，再熱汽溫的影響與主汽溫度的影響因素排列類似，但又有不同。負(fù)荷對(duì)再熱汽溫的影響最明顯：煤種組合對(duì)再熱汽溫的影響最小，這與在主汽溫度指標(biāo)中，煤種組合和其他因素的影響基本類似是不同的．這是由主汽溫度和再熱汽溫的受熱特性不同決定的。主汽溫度主要受輻射換熱和對(duì)流換熱的影響，兩者同在一個(gè)數(shù)量級(jí)。而煤種的改變直接影響到輻射換熱的能力。相反，在再熱汽溫受熱面的換熱主要依靠對(duì)流換熱，因此，煤種組合的影響較弱．在負(fù)荷變化過程中，應(yīng)注意對(duì)鍋爐氧量、燃盡風(fēng)和配風(fēng)方式的綜合調(diào)節(jié)，以維持再熱汽溫。
3.3對(duì)鍋爐效率影響的分析
按照極差分析法排列出對(duì)鍋爐效率影響的順序?yàn)椋◤挠绊懘笾劣绊懶。好悍N組合一磨折向擋板開度一氧量一負(fù)荷和配風(fēng)方式一燃盡風(fēng)，如表4所示。煤種組合的變化引起鍋爐效率的波動(dòng)幅度最大為5.23%，磨折向擋板的開度對(duì)鍋爐效率影響其次，這說明煤粉細(xì)度的變化對(duì)鍋爐效率的影響僅次于煤種變化對(duì)鍋爐效率的影響。因此，鍋爐效率的提高不但是要選擇好的煤種組合，還需要磨煤機(jī)磨制的煤粉細(xì)度合適。在此基礎(chǔ)上，鍋爐氧量的調(diào)整和配風(fēng)方式的改變對(duì)鍋爐效率的影響才顯著。在兩大主要因素都不足夠好的情況下，依靠鍋爐燃燒調(diào)整氧量和配風(fēng)方式來提高鍋爐效率并不能達(dá)到預(yù)期的效果。
3.4對(duì)飛灰含碳量影響的分析
由表4可知，燃盡風(fēng)開度對(duì)飛灰含碳量的影響遠(yuǎn)大于其他因素的影響，極差為5.59，這表明對(duì)于四角切圓鍋爐，爐膛中上部的補(bǔ)氧對(duì)飛灰含碳量的變化最明顯。因此在鍋爐運(yùn)行中，通過氧量的調(diào)整和配風(fēng)方式的改變能有效地降低鍋爐飛灰含碳量。
3.5對(duì)煙溫偏差和右側(cè)煙溫影響的分析
根據(jù)表4，負(fù)荷的變化引起煙溫偏差波動(dòng)幅度最大，為190.4℃；煤種組合和磨開度使煙溫偏差波動(dòng)在45.0—49.6℃之間，這兩項(xiàng)指標(biāo)對(duì)煙溫偏差的影響程度可以視為相同；配風(fēng)方式和燃盡風(fēng)開度使煙溫偏差波動(dòng)在34.6～35.8℃之間，這兩項(xiàng)指標(biāo)對(duì)煙溫偏差的影響程度亦可視為相同；而氧量對(duì)煙溫偏差的影響程度最小．由此可知，煙溫偏差的決定性因素是鍋爐負(fù)荷。由于煙溫偏差的產(chǎn)生是由于水平煙道的煙氣流速場(chǎng)不同，而流速場(chǎng)不同又導(dǎo)致溫度場(chǎng)的不均，從而產(chǎn)生煙溫偏差．鍋爐負(fù)荷的不同決定了煙氣量的巨大變化，因此，煙溫偏差在不同負(fù)荷下變化非常大。另外，其他因素對(duì)煙溫偏差的影響顯然不夠顯著，這充分說明煙溫偏差的產(chǎn)生是由于物性因素而非狀態(tài)因素．因此，降低煙溫偏差的有效途徑還應(yīng)從鍋爐設(shè)備結(jié)構(gòu)改進(jìn)入手，
右側(cè)煙溫與煙溫偏差的影響大小趨勢(shì)基本接近。如果考慮到右側(cè)煙溫的要求，不考慮負(fù)荷因素，運(yùn)行調(diào)整中首先應(yīng)考慮到配風(fēng)方式對(duì)煙溫偏差的影響最大．
3.6對(duì)燃燒穩(wěn)定性影響的分析
由表4可知，負(fù)荷的變化引起爐膛溫度波動(dòng)幅度為119.91℃．煤種組合、氧量、磨開度和燃盡風(fēng)開度使?fàn)t膛溫度波動(dòng)在40.57～46.53℃之間，這四項(xiàng)指標(biāo)的差距較小，對(duì)爐膛溫度的影響程度可以視為相同；配風(fēng)方式導(dǎo)致爐膛溫度波動(dòng)的幅度最小，為15.97℃。由此可見，鍋爐燃燒穩(wěn)定性（爐膛溫度）受負(fù)荷影響最大，這與通常的運(yùn)行調(diào)整經(jīng)驗(yàn)一致。在低負(fù)荷下，要保持鍋爐燃燒穩(wěn)定性，除了有適當(dāng)?shù)拿悍N組合，運(yùn)行調(diào)整還應(yīng)該注意氧量和燃盡風(fēng)開度的變化．
4、校核試驗(yàn)分析
根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果，選取煤種組合四、煤種組合五、煤種組合六進(jìn)行校核試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表5．
4.1煤種組合四對(duì)各考核指標(biāo)的影響
從表5中可知，對(duì)于煤種組合四，主汽溫度、再熱汽溫在各個(gè)負(fù)荷下均在540℃左右，偏差均在2%范圍內(nèi)；鍋爐效率最低在89.33%，高于燃燒調(diào)整試驗(yàn)中煤種組合四的在300MW、270 MW和240 MW下的效率85.70%、85.85%和85.66%;飛灰含碳量也比燃燒調(diào)整試驗(yàn)中的含碳量下降明顯；在燃燒穩(wěn)定性方面，校核試驗(yàn)爐膛溫度為1147℃、1130℃和1128℃，均比燃燒調(diào)整試驗(yàn)中1121℃、1127℃和1033℃要高，校核試驗(yàn)結(jié)果優(yōu)于燃燒調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果。這證明通過正交試驗(yàn)方法篩選出的煤種組合四的運(yùn)行方式能優(yōu)化燃燒，提高鍋爐效率。
4.2煤種組合五對(duì)各考核指標(biāo)的影響
由表5可以看到，在300 MW負(fù)荷下，煙溫偏差從203℃下降到179℃，這表明該煤種組合對(duì)煙溫偏差的下降影響確實(shí)存在，只是下降的幅度偏小，而飛灰含碳量和制粉電耗均上升明顯。由于煤種組合五經(jīng)過了正交試驗(yàn)法優(yōu)選，這反映出煤種組合對(duì)煙溫偏差和右側(cè)煙溫的影響效果非常有限．這也與正交試驗(yàn)法得Hi的結(jié)論相吻合，即影響煙溫偏差和右側(cè)煙溫的主要因素是鍋爐負(fù)荷。考慮到煤種組合五對(duì)煙溫偏差的影響有限，同時(shí)卻造成了飛灰含碳量和制粉電耗上升，因此，在通過校核試驗(yàn)驗(yàn)證后，不推薦煤種組合五為電廠燃用煤種．
4.3煤種組合六推薦操作卡
煤種組合六為當(dāng)前電廠運(yùn)行的主要煤種組合，試驗(yàn)利用正交試驗(yàn)法優(yōu)選的因素水平，進(jìn)行燃燒調(diào)整．推薦運(yùn)行操作方式如表6。
5、結(jié)論及建議
本次研究找出了六大因素水平變動(dòng)對(duì)考核指標(biāo)的影響規(guī)律：并針對(duì)不同的考核指標(biāo)，找到了適當(dāng)?shù)乃酱钆洌M成了比較合適的運(yùn)行方案。
(1)煤種組合四的鍋爐燃燒效率高，飛灰含碳量小，為推薦煤種組合．
(2)煤種組合五控制煙溫偏差效果最好．在額定工況下，能將煙溫偏差控制在180℃以下。
(3)通過煤種組合二和煤種組合三試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析可知，在需對(duì)無煙煤摻燒時(shí)，下層燃燒器燒無煙煤比無煙煤在上層燃燒更能保持相對(duì)較高的熱效率。建議無煙煤應(yīng)盡量往A煤倉(cāng)上，這樣既可以保證鍋爐效率，也可以在低負(fù)荷下確保鍋爐燃燒的穩(wěn)定。
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