文獻標識碼：B文章編號：1003-0492（2024）11-066-04中圖分類(lèi)號：TP277

★解云（國能江蘇諫壁發(fā)電有限公司，江蘇鎮江212000）

關(guān)鍵詞：鍋爐溫度場(chǎng)；燃燒偏差；鍋爐運行優(yōu)化

某電廠(chǎng)#11鍋爐為亞臨界壓力中間一次再熱控制循環(huán)爐，單爐膛Π型布置，四角切向燃燒，擺動(dòng)噴嘴調溫，平衡通風(fēng)，正壓直吹式制粉系統，固態(tài)排渣。每臺爐配有5套HP843中速磨煤機，四臺磨煤機就可以滿(mǎn)足鍋爐BMCR負荷，其中一臺為備用。

自#11機組投產(chǎn)以來(lái)，原制粉系統采用的“靜態(tài)分離器+雙可調煤粉分配器”方案，一直存在磨煤機出力未達設計值、一次風(fēng)管頻繁發(fā)生堵管等問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題，2016年該廠(chǎng)將靜態(tài)分離器改造為動(dòng)態(tài)分離器，并拆除雙可調煤粉分配器。改造后，在機組實(shí)際運行中，通風(fēng)阻力下降，制粉系統出力增加[1]，但仍然存在煤粉管道風(fēng)、粉分配不均勻、燃燒偏差大的問(wèn)題。

鍋爐配有爐膛安全監察系統（FSSS），并配有爐膛火焰電視攝像裝置和汽包水位電視攝像裝置。爐膛折焰角下部安裝了一套BWCPS聲波鍋爐溫度場(chǎng)在線(xiàn)監測系統，該聲波測溫系統采用8套聲波發(fā)射/接收傳感組件安裝于鍋爐四壁的同一平面上，不同側的兩個(gè)傳感器之間共形成24條聲波路徑，可實(shí)時(shí)顯示爐膛平面溫度場(chǎng)分布情況，并顯示等溫線(xiàn)，直觀(guān)展示燃燒情況。

1　鍋爐溫度場(chǎng)在線(xiàn)監測系統

1.1　聲波測溫原理

聲波在氣體中傳播速度的平方與其傳輸路徑的介質(zhì)溫度成正比[2]。如公式（1）所示，可按照圖1計算得出傳輸路徑上的介質(zhì)平均溫度T。

圖1 傳輸路徑介質(zhì)平均溫度T計算示意圖

1.2　鍋爐溫度場(chǎng)在線(xiàn)監測系統組成

鍋爐溫度場(chǎng)在線(xiàn)監測系統組成如圖2所示，主要由8套聲波發(fā)射/接收傳感組件、8套前置放大裝置、1個(gè)過(guò)程控制單元、1個(gè)中央處理單元組成。

（1）聲波發(fā)射/接收傳感組件

聲波發(fā)射裝置由文丘里管、波導管、波導管延伸及相應附件組成。文丘里管通過(guò)壓縮空氣發(fā)出強度為126dB、特定帶寬的白噪聲，經(jīng)聲波導管耦合放大后作為系統的聲波信號源。

聲波接受傳感器是由特殊腔體結構及聲學(xué)振子、特制的壓電陶瓷堆制成的微音傳感器，其工作溫度范圍-20℃～400℃，動(dòng)態(tài)響應范圍≧100KHz。

（2）前置放大裝置

前置放大器能夠同時(shí)實(shí)現對發(fā)聲端和接收端傳感器接收到的聲波信號，使其輸出形式由電荷信號轉換為電壓信號并具有信號放大功能。

（3）過(guò)程控制單元

過(guò)程控制單元是鍋爐溫度場(chǎng)在線(xiàn)監測系統的核心設備，其主要功能包括：按照設定方式控制發(fā)聲、對8路發(fā)聲端/8路接收端聲波信號進(jìn)行放大、衰減和帶通濾波處理、采集聲波信號、計算設定路徑的平均溫度，并發(fā)送給中央控制單元。

（4）中央處理單元

中央處理單元接收過(guò)程控制單元路徑溫度，計算區域均溫，完成爐膛溫度場(chǎng)重建，同時(shí)將溫度場(chǎng)數據發(fā)送給DCS進(jìn)行顯示。

圖2 鍋爐溫度場(chǎng)在線(xiàn)監測系統組成

1.3　聲波測溫系統主要性能參數

聲波測溫系統主要性能參數如表1所示。

表1 聲波測溫系統主要性能參數

2　爐膛燃燒狀態(tài)的聲波溫度場(chǎng)監測應用

鍋爐溫度場(chǎng)在線(xiàn)監測系統安裝完成后，運行人員可實(shí)時(shí)監測爐內燃燒狀態(tài)，對機組的運行實(shí)現可視化調整，達到了鍋爐燃燒優(yōu)化運行目標。

2.1　爐膛聲波溫度測量

在實(shí)際運行過(guò)程中，機組運行在325MW負荷下，ABCDE五臺磨煤機投入運行。AA、AB、BC、CD、DE各層的#1、#2、#3、#4角二次風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度均為50%，I、G、H等各層燃盡風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度為80%，聲波溫度場(chǎng)實(shí)時(shí)監測信號如圖3所示。

圖3 二次風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度均為50%下的溫度場(chǎng)測量

由溫度場(chǎng)監測圖可以看出，截面爐膛溫度最高值為1226℃，最低值為748℃，并且燃燒火焰中心偏向后墻。

2.2　鍋爐熱效率測試

為了解機組實(shí)際運行情況，我們在機組325MW負荷下對二次風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度均為50%下的運行工況進(jìn)行了鍋爐性能測試[3]。在試驗中，我們采用德國AKOMA等速煤粉取樣器實(shí)測煤粉細度，S型背靠背管實(shí)測一次風(fēng)速，BWCPS聲波鍋爐溫度場(chǎng)在線(xiàn)監測系統實(shí)測爐膛燃燒情況。具體測試結果如表2所示。

表2 二次風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度均為50%下的鍋爐熱效率試驗結果

由表2可知，在325MW負荷工況，實(shí)測飛灰含碳量1.38%，大渣含碳量0.31%，干灰渣未燃盡碳損失0.28%；實(shí)測排煙溫度134.39℃，修正后排煙溫度127.32℃；實(shí)測鍋爐熱效率為93.33%，修正后鍋爐熱效率為93.82%。

3　基于溫度場(chǎng)在線(xiàn)監測系統的鍋爐燃燒偏差調整

由圖3可知，火焰中心偏向后墻，因此可通過(guò)調整二次風(fēng)門(mén)開(kāi)度的方式進(jìn)行調整[4,5]。

3.1　減少前墻風(fēng)門(mén)開(kāi)度的燃燒偏差調整

在維持機組325MW負荷工況運行、燃料品質(zhì)不變的情況下，AA、AB、BC、CD、DE各層的#3、#4角二次風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度保持50%，#1、#2角二次風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度減少至30%，I、G、H等各層燃盡風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度為80%，聲波溫度場(chǎng)實(shí)時(shí)監測信號如圖4所示。

圖4 二次風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度#3、#4角50%，#1、#2角30%下的溫度場(chǎng)測量

為了解機組實(shí)際運行情況，我們在機組325MW負荷下對二次風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度#3、#4角50%，#1、#2角30%下的運行工況進(jìn)行了鍋爐性能測試，測試結果如表3所示。

表3 二次風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度#3、#4角50%，#1、#2角30%下的鍋爐熱效率試驗結果

由表3可知，在325MW負荷工況，二次風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度#3、#4角50%，#1、#2角30%工況下的鍋爐熱效率，實(shí)測飛灰含碳量1.53%，大渣含碳量0.47%，干灰渣未燃盡碳損失0.32%；實(shí)測排煙溫度133.51℃，修正后排煙溫度126.01℃；實(shí)測鍋爐熱效率為93.40%，修正后鍋爐熱效率為93.85%。

3.2　開(kāi)大后墻風(fēng)門(mén)開(kāi)度的燃燒偏差調整

在維持機組325MW負荷工況運行、燃料品質(zhì)不變的情況下，AA、AB、BC、CD、DE各層的#1、#2角二次風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度保持50%，#3、#4角二次風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度開(kāi)大至80%，I、G、H等各層燃盡風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度為80%，聲波溫度場(chǎng)實(shí)時(shí)監測信號如圖5所示。

圖5 二次風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度#1、#2角50%，#3、#4角80%下的溫度場(chǎng)測量

由圖5可知，截面爐膛溫度最高值為1305℃，最低值為879℃，且火焰中心偏差基本被消除。

為了解機組實(shí)際運行情況，我們在機組325MW負荷下對二次風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度#3、#4角50%，#1、#2角30%下的運行工況進(jìn)行了鍋爐性能測試，測試結果如表4所示。

表4 二次風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度#1、#2角50%，#3、#4角80%下的鍋爐熱效率試驗結果

由表4可知，在325MW負荷工況，二次風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度#1、#2角50%，#3、#4角80%工況下的鍋爐熱效率，實(shí)測飛灰含碳量0.49%，大渣含碳量0.32%，干灰渣未燃盡碳損失0.10%；實(shí)測排煙溫度136.09℃，修正后排煙溫度127.08℃；實(shí)測鍋爐熱效率為93.60%，修正后鍋爐熱效率為94.05%。

4　結論

分析對比圖3、圖4、圖5，基于溫度場(chǎng)在線(xiàn)監測系統，當火焰中心偏向爐膛后墻時(shí)，適當開(kāi)大后墻風(fēng)門(mén)開(kāi)度，可消除燃燒偏差，并在一定程度上提高鍋爐效率。對比表2、表4，當爐膛燃燒偏差消除后，爐效提高如下：

（1）實(shí)測飛灰含碳量降低0.89%，干灰渣未燃盡碳損失升高0.01%；

（2）實(shí)測排煙溫度升高2.58℃，這是由于爐膛溫度升高導致的；

（3）修正后的鍋爐熱效率提高0.23%。由此可見(jiàn)，利用溫度場(chǎng)在線(xiàn)監測系統對鍋爐運行優(yōu)化調整對于減少爐膛燃燒偏差、提高鍋爐效率具有很強的實(shí)際應用價(jià)值。

作者簡(jiǎn)介：

解　云（1978-），女，江蘇鎮江人，工程師，碩士，現就職于國能江蘇諫壁發(fā)電有限公司，研究方向為燃煤電廠(chǎng)DCS控制系統策略?xún)?yōu)化。

參考文獻：

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[5] 賈劍, 金安. "縮腰型" 配風(fēng)方式在燃燒調整中的應用[C]. 全國火電200MW級機組技術(shù)協(xié)作會(huì )年會(huì ), 2004.

摘自《自動(dòng)化博覽》2024年11月刊