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鍋爐為什么要控制CO,對鍋爐燃燒有什么影響?

核心提示: CO檢測裝置很早被鍋爐廠家引進并小范圍試點,但由于爐內溫度高,傳感器性能等制約因素,一直未能列入鍋爐燃燒調整參考指標。隨著近幾

      

      CO檢測裝置很早被鍋爐廠家引進并小范圍試點,但由于爐內溫度高,傳感器性能等制約因素,一直未能列入鍋爐燃燒調整參考指標。隨著近幾年中國制造工藝的突飛猛進,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。以下根據現場試驗數據對影響CO濃度的影響因素進行探討。

 

一、燃盡風門開度的影響

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%后,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機組運行在600MW負荷工況時,將SOFA風門分別調整至30%20%10%開度時,機組穩定半個小時,記錄爐膛CO濃度水平等參數,具體如表1所示。

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以內,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。因此在高負荷段時,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范圍內。

二、風量調整的影響

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,風量調整前后主要參數曲線如圖1所示。

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CO1000ppm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。

經濟性對比數據

負荷/

(MW)

 

引風機

電流(A)

引風機

電耗成本

(/小時)

爐效提升

節能

(/小時)

綜合

收益

(/小時)

630

調整前

321

75.3

568.3

493.0

調整后

351

620

調整前

301

38.5

2273.3

2234.8

調整后

314

 

三、O2-CO協同控制邏輯及投運策略

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設定值跟隨實際負荷變化,負荷及CO設定值對應關系如表4所示。

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測量回路中的隨機干擾,設定了30s的信號濾波,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)盡量將尾部煙道CO控制在500ppm以內,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,增加了鍋爐運行的參數監視,運行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。

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