提高鍋爐爐膛出口煙氣含氧量的測量準(zhǔn)確度減少

節(jié)能技術(shù)提高鍋爐爐膛出口煙氣含氧量的測量準(zhǔn)確度減少鍋爐結(jié)焦和降低機(jī)組煤耗張希光王繼承21哈爾濱第發(fā)電有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱1500242雙鴨山第發(fā)電有限責(zé)任公司，黑龍江雙鴨山155136素的影響，無法根據(jù)氧量的測量值準(zhǔn)確確定爐腔出口煙氣實(shí)際含氧量，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，本文提出將煙氣含氧量的測量探頭安裝在鍋爐水平煙道內(nèi)，使測量結(jié)果更接近于爐膛出口煙氣實(shí)際含氧量，并同時(shí)在煙道上安裝氧化碳和飛灰含碳量微波測量在線監(jiān)測裝置，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。 　　某發(fā)電有限責(zé)任公司期工程12號機(jī)組安裝兩臺哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的超高參數(shù)有次中間再熱單汽包自然循環(huán)鍋爐，型號是只0670140，配套200MW汽輪發(fā)電機(jī)組。鍋爐燃用高揮發(fā)分煙煤，鍋爐機(jī)械未完全燃燒熱損失設(shè)計(jì)值為1.5，爐膛出口煙氣過剩空氣系數(shù)設(shè)計(jì)值為1.2，這時(shí)煙氣含氧量為O2=3.53.76.由于煙氣含氧量的測量探頭安裝在高溫空氣預(yù)熱器入口此處煙氣含氧量設(shè)計(jì)值為1.28，這時(shí)煙氣含氧量為O2=4.64.83.控制12號鍋爐氧量的顯為設(shè)計(jì)值時(shí)，在機(jī)組長期運(yùn)行中，多次測量鍋爐爐膛出口煙氣含氧量，發(fā)現(xiàn)其含氧量都偏離設(shè)計(jì)值，不同時(shí)期不同負(fù)荷和不同鍋爐其偏差程度都不致。如果爐膛出口煙氣含氧量嚴(yán)重偏低，會使不完全熱損失急劇增加，同時(shí)加劇了鍋爐結(jié)焦，甚至有時(shí)鍋爐冒黑煙。如果爐膛出口煙氣含氧量超過設(shè)計(jì)值，由于氧氣僅占空氣的分之，因此煙氣含氧量每增加就會使煙氣體積流量增加5，使排煙熱損失增加很多。 　　另外，由于煙道漏風(fēng)程度不同，會導(dǎo)致兩塊氧量產(chǎn)生偏差。有時(shí)人為控制氧量值為爐膛出口煙氣含氧量的設(shè)計(jì)值，而這時(shí)爐膛出口煙氣實(shí)際含氧量可能遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值，使不完全熱損失增加。 　　2設(shè)備概況12號鍋爐呈，型布置，爐膛周為膜式水冷壁；爐膛上方布置前屏過熱器；爐膛出口處布置后屏過熱器；水平煙道布置有對流過熱器和再熱器熱段；尾部豎井煙道中布置有再熱器冷段；上級省煤器；上級空氣預(yù)熱器；下級省煤器；下級空氣預(yù)熱器。為干態(tài)排渣煤粉爐，采用角式煤粉燃燒器，角布置，切圓燃燒，配有鋼球磨煤機(jī)，中間儲倉干燥劑送粉系統(tǒng)。 　　各段受熱面的煙溫和平均過剩空氣系數(shù)設(shè)計(jì)值位置平均過剩空氣系數(shù)出口出口煙氣溫度燃燒室前屏后屏對流過熱器再熱器熱段轉(zhuǎn)向室再熱器冷段上級省煤器上級預(yù)熱器下級省煤器下級預(yù)熱器3提高爐膛出口煙氣含氧量測量準(zhǔn)確度的重要性眾所周知，氧氣僅占空氣的分之，其余部分為不能助燃的氮?dú)夂推渌倭繗怏w，因此進(jìn)入爐膛的空氣，只有分之被利用，其余部分隨煙氣進(jìn)入煙道，然后排入大氣。大家知道，燃煤發(fā)熱量來源于碳?xì)浜土虻娜紵闱闆r下，該公司鍋爐燃用煤全來自于碳的燃燒，它的燃燒產(chǎn)物是氧化碳，煙煤的只，2，腿=1819.5，由于硫的含量極低，因此煙氣中氧化硫含量也很低，2約等于只，2，在爐膛出口過剩空氣系數(shù)為1.0且完全燃燒時(shí)理想狀態(tài)，也就是爐膛出口煙氣中沒有氧氣時(shí)，此時(shí)煙氣中，2含量為最高值，也就是說煙氣中的燃燒產(chǎn)物2最高含量只有18 19.5，其余部分為氮?dú)夂退魵獍ㄈ剂蠋胨挚諝鈳胨謿錃馊紵笊伤趾屯鈦碚羝S著煙氣中氧氣含量增加，煙氣中，2含量逐漸降低，它們之間關(guān)系式，2+2，1819.5. 　　為提高鍋爐燃燒效率，減少不完全燃燒熱損失，實(shí)際送入爐內(nèi)的空氣量要比理論空氣量大些，實(shí)際空氣量與理論空氣量之比，稱為過量空氣系數(shù)。由于我公司鍋爐燃用的是煙煤，因此爐膛出口煙氣過剩空氣系數(shù)高低負(fù)荷都為1.2設(shè)計(jì)值，這時(shí)煙氣含氧量為，2=3.5. 　　由于空氣中氧氣僅占分之，因此煙氣中多余的氣體空氣約為3.5父5=17.5如果煙氣中，2=6那么煙氣中多余氣體約為6父5=30；如此遞增，如果氧量顯值為20.9，那么煙道中氣體全是空氣，反應(yīng)出鍋爐是停止?fàn)顟B(tài)。 　　為了使燃料在爐內(nèi)能夠盡快燃燒完全，實(shí)際空氣量要比理論空氣量大些，上海鍋爐廠推薦固態(tài)排渣煤粉爐的爐膛出口過剩空氣系數(shù)無煙煤1.201.25，煙煤1.151.20，燃油爐1.081.12.由于無煙煤比煙煤燃燒困難，因此爐膛出口過剩空氣系數(shù)選取要大些；由于燃油燃燒比燃煤容易劇烈，因此爐膛出口過剩空氣系數(shù)選取要低些。對爐膛出口過剩空氣系數(shù)控制如此嚴(yán)格，其原因是煙氣中氧量輕微變化，就會使鍋爐效率變化很大。由于我公司鍋爐燃用是高揮發(fā)分煙煤，著火容易，燃燒劇烈，因此爐膛出口過剩空氣系數(shù)應(yīng)適當(dāng)?shù)托? 　　在鍋爐各項(xiàng)損失中，排煙熱損失是最大項(xiàng)，約為48影響排煙熱損失的主要因素是排煙量和排煙溫度。排煙量大，排煙溫度高，則排煙熱損失也大。排煙量的大小決定于爐內(nèi)過量空氣系數(shù)及鍋爐漏風(fēng)量，過剩空氣系數(shù)越大，漏風(fēng)量越大，則排煙量越大。鍋爐排煙熱損失百分?jǐn)?shù)與鍋爐容量結(jié)構(gòu)沒有關(guān)系，主要取決于燃料特性鍋爐尾部排煙處煙氣含氧量預(yù)熱器煙氣出口排煙溫度與冷風(fēng)之差以及鍋爐燃燒效率。 　　心=0.49+0.055咬對于煙煤或褐煤排煙溫度tik冷空氣溫度q4不完全熱損失計(jì)算中采用設(shè)計(jì)煤種排煙溫度冷空氣溫度和不完全熱損失，以煙氣含氧量為變量，近似計(jì)算結(jié)果如下工況2=6煙道尾部煙氣含氧量，設(shè)計(jì)綜上所述，氧量每變化1對排煙熱損失影響很大，以上計(jì)算僅考慮煙氣含氧量對鍋爐煙氣量的影響，沒有考慮對排煙溫度轉(zhuǎn)機(jī)電耗等些其它因素的影響。鍋爐效率每變化影響發(fā)電煤耗4.0284. 　　因此煙氣中的含氧量過大或過小，對鍋爐安全和經(jīng)濟(jì)影響很大，具體分析如下12號鍋爐爐膛寬度660深度660，假想切圓直徑550，鍋爐正常運(yùn)行時(shí)實(shí)際切圓直徑可膨脹至假想切圓直徑的七倍。在同工況下，真正切圓是個(gè)倒錐型的旋渦核心。目前國內(nèi)般采用假想切圓直徑為對固態(tài)排渣爐辦=0.050.1凡其中人為爐膛橫截面長短邊長的平均值，因此可以看出假想切圓直徑選取為最大允許值，再加上角配風(fēng)不均和風(fēng)粉配合偏差的影響，使實(shí)際切圓直徑進(jìn)步增大，很容易使含塵氣流沖刷受熱面，使鍋爐結(jié)焦。在機(jī)組高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，如果爐膛出口煙氣含氧量嚴(yán)重偏低，不僅使火焰中心上移，而且產(chǎn)生大量，2，使灰熔點(diǎn)下降，進(jìn)步加劇了鍋爐結(jié)焦，因此提高爐膛出口煙氣含氧量的測量準(zhǔn)確度是很重要的煙氣中的氧氣每增加就會使煙氣體積流量增加5，因此煙氣含氧量輕微變化，就會使煙氣流量變化很大，鍋爐負(fù)荷不變時(shí)，增加煙氣量，會從爐膛內(nèi)帶出更多熱量煙溫高達(dá)10，使排煙溫度升高幅度較大，煙氣中的氧氣每增加使排煙溫度大約升高4在爐膛出口煙氣中增加的空氣量與煙道漏入空氣量相同時(shí)，其造成熱損失遠(yuǎn)超過煙道漏風(fēng)。 　　使送引風(fēng)機(jī)電耗增加，每增加使輔機(jī)功耗增加約1501賈6.加劇受熱面磨損。 　　增加爐膛出口含氧量，使?fàn)t膛溫度降低，特別是低負(fù)荷引風(fēng)機(jī)出力有裕度時(shí)，會加劇不完全熱損失。 　　綜上所述，煙氣中的氧量過高或過低，都嚴(yán)重影響鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，因此提高煙氣中含氧量的測量準(zhǔn)確度，是很有必要的。 　　4煙氣含氧量的測量探頭選擇早期生產(chǎn)的測量探頭加熱溫度為500Q適合于低溫安裝，因此只能安裝在高溫預(yù)熱器入口安裝點(diǎn)的煙溫必須低于50，1.由于水平煙道內(nèi)煙溫在600以上，同時(shí)直插式氧量計(jì)不需要取樣，安裝簡單，信號反應(yīng)靈敏，因此目前可以選擇20型高溫直插式氧化鋯氧量計(jì)或2012型氧化鋯氧量計(jì)，它們使用特點(diǎn)是乙0型高溫直插式氧化鋯氧量計(jì)的使用特點(diǎn)是6501000，處，可以安裝在大中型燃煤鍋爐過熱器后，是利用鍋爐的熱量把探頭加熱到高于650，因此探頭內(nèi)無需加熱爐，但變送器需對溫度進(jìn)行補(bǔ)償，對于高于1000，的鍋爐安裝點(diǎn)，因溫度太高而不能將探頭直接插入爐內(nèi)，因此適用于煙溫在6501000，的安裝點(diǎn)。 　　mb.Z012型氧化鋯氧量計(jì)是直插式氧量計(jì)，不需要取樣，電池溫度由探頭中個(gè)小加熱爐維持，溫控精度750±10因此它的使用特點(diǎn)為0750，適合于中低溫安裝處，般安裝在燃煤或燃油鍋爐過熱器后煙溫波動(dòng)低于650，燃煤或燃油鍋爐煙道出口。煙溫在650，左右波動(dòng)，但不超過750工應(yīng)選擇2012型氧量計(jì)。 　　5方案選擇安裝點(diǎn)的煙氣應(yīng)流動(dòng)好，避免安裝在煙氣停滯的地方，否則會影響儀器的響應(yīng)時(shí)間。選擇20或乙0 12型視安裝點(diǎn)爐內(nèi)溫度而定。 　　鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，爐膛出口負(fù)壓為2030從爐膛出口開始沿?zé)煔饬飨蜇?fù)壓逐漸增大，漏風(fēng)量逐漸增加，但水平煙道內(nèi)只布置了對流過熱器和再熱器熱段，因此水平煙道內(nèi)負(fù)壓小，漏風(fēng)相對很少，在水平煙道內(nèi)安裝煙氣含氧量測量裝置，那么測量結(jié)果與爐膛出口煙氣實(shí)際含氧量的誤差很小。20或2012型在鍋爐水平煙道中安裝，采用這安裝點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)快，適于自控，但安裝點(diǎn)離地高，環(huán)境溫度高，惡劣的環(huán)境使安裝維修都不方便，但響應(yīng)快，適于自控，這點(diǎn)即可安裝。對于燃煤鍋爐，其探頭必須加裝過濾器。 　　在鍋爐水平煙道內(nèi)選擇安裝點(diǎn)，如果安裝20型高溫直插式氧化鋯氧量計(jì)，必須測量鍋爐額定負(fù)荷與最低不投油負(fù)荷時(shí)安裝點(diǎn)的煙溫，以確定安裝點(diǎn)的煙溫高于650，以上，否則測量結(jié)果將不準(zhǔn)；但不能超過1000以防燒壞。原氧量計(jì)可保留，作為參考和比較。 　　在鍋爐異常情況下，安裝點(diǎn)的煙溫低于650，時(shí)建議在安裝點(diǎn)加裝煙溫測量裝置，以原測量信號為準(zhǔn)。 　　如果安裝2012型氧化鋯氧量計(jì)，必須測量鍋爐額定負(fù)荷時(shí)安裝點(diǎn)的煙溫，以確定安裝點(diǎn)的煙溫不超過750，這種氧量計(jì)可以進(jìn)行負(fù)荷全行程測量。初和乙012型的測量探頭長度只有1.2煙道中煙氣分布特點(diǎn)是中間煙溫和煙速高于兩側(cè)，因此測量安裝點(diǎn)煙溫時(shí)測量點(diǎn)應(yīng)與氧量計(jì)的探頭長度致。 　　6米取措施由于2012型氧化鋯氧量計(jì)可以進(jìn)行負(fù)荷全行程測量，因此12號鍋爐選用乙012型氧量計(jì)，安裝點(diǎn)選擇在水平煙道出口，也就是再熱器熱段后設(shè)計(jì)煙溫597，在垂直高度上選擇在中間位置。在鍋爐額定負(fù)荷時(shí)，測量安裝點(diǎn)的煙溫左側(cè)在5800波動(dòng)，右側(cè)在660，波動(dòng)殘余旋轉(zhuǎn)影響，符合安裝要求。 　　由于鍋爐水平煙道垂直截面龐大，煙氣中氧量分布上接第28頁鐵爐正常生產(chǎn)的情況下，經(jīng)市能源測試所與環(huán)保監(jiān)測站測試，鍋爐運(yùn)行參數(shù)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，測試結(jié)果2. 　　余熱鍋爐運(yùn)行測試序號結(jié)果備注爐體散熱損失，排煙損失，出水溫度回水溫度鍋爐熱效率，排煙含塵量，3林格曼黑度實(shí)測住宅溫度，最高時(shí)可達(dá)20左右，平均溫度在15，以上，保證了冬季最寒冷時(shí)室內(nèi)所需的取暖溫度。 　　幾年的運(yùn)行實(shí)踐明，鍋爐運(yùn)行安全可靠，操作簡單無運(yùn)行故障，勞動(dòng)強(qiáng)度低，所需人員少，熱能利用率高，消煙除塵效果好，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，滿足了采暖需要。 　　4.2經(jīng)濟(jì)效益和社會效益自余熱鍋爐投入運(yùn)行以來，取得了如下的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 　　余熱鍋爐加輔助設(shè)備共投資44 74萬元，而購置臺同樣出力的常規(guī)熱水采暖爐加輔助設(shè)備則需不均勻，而目前無法做到網(wǎng)絡(luò)法測量。鍋爐高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，爐膛溫度特別高，燃燒強(qiáng)烈，為了提高鍋爐效率，在煙氣中0和機(jī)械不完全熱損失不超標(biāo)的情況下，可以采取爐膛出口煙氣含氧量低于設(shè)計(jì)值運(yùn)行。由于煙氣含氧量為單點(diǎn)測量，受煙氣中氧量分布偏差的影響，無法做到準(zhǔn)確測量，為了減少鍋爐結(jié)焦，因此在再熱器冷段前左右各安裝點(diǎn)0在線監(jiān)測；由于飛灰占入爐煤總灰量的90因此在尾部預(yù)熱器出口煙道左右各安裝了飛灰含碳量微波測量在線監(jiān)測。只要煙氣中，和飛灰含碳量不超標(biāo)，就可以適當(dāng)降低煙氣含氧量。 　　目前我省發(fā)供電市場是供大于求，因此機(jī)組每天低負(fù)荷時(shí)間特別長，引風(fēng)機(jī)出力有很大裕度，經(jīng)常使?fàn)t膛出口煙氣含氧量保持偏高。由于提高了爐膛出口煙氣含氧量的準(zhǔn)確度，可以進(jìn)行最佳燃燒調(diào)整，降低各項(xiàng)損失，提高鍋爐效率，降低機(jī)組煤耗。 　　7效益分析以上各項(xiàng)措施實(shí)施后，經(jīng)過年的試運(yùn)行，取得很大的經(jīng)濟(jì)和效益。由于提高煙氣含氧量的測量準(zhǔn)確度，特別是低負(fù)荷時(shí)，排煙溫度下降很明顯，比以前平均下降4煙氣含氧量每降低1就可以提高鍋爐效率送引風(fēng)機(jī)電耗明顯下降。 　　可以減輕受熱面磨損。 　　低負(fù)荷時(shí)，由于降低送風(fēng)量，提高了爐溫，降低不完全熱損失。 　　8結(jié)語在鍋爐水平煙道加裝煙氣含氧量測點(diǎn)，并同時(shí)在煙道上加裝氧化碳和飛灰含碳量微波測量在線監(jiān)測裝置，可以進(jìn)行鍋爐最佳燃燒調(diào)整，不僅可以減少鍋爐結(jié)焦，而且可以提高鍋爐效率，降低機(jī)組煤耗，是條行之有效的方法。 　　次投資77.88萬元。僅此項(xiàng)每臺鍋爐可節(jié)約設(shè)備投資費(fèi)33.14萬元。同時(shí)節(jié)約了鍋爐房基建投資費(fèi)和減少了土地占用費(fèi)。 　　減少了采暖期內(nèi)燃煤消耗費(fèi)，按年耗煤30001計(jì)，噸煤160元?jiǎng)t采暖期內(nèi)可節(jié)約燃煤消耗費(fèi)48余元。 　　消除了100左右的灰渣，免去了占用土地10畝左右，同時(shí)節(jié)省了清運(yùn)費(fèi)，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了環(huán)境污染。 　　消除了采暖期內(nèi)燃煤排放煙塵2 340父104，3.減少了對大氣的污染，凈化了生存環(huán)境。 　　5結(jié)論回收煉鋼化鐵爐尾氣余熱集中供熱采暖是成功的。 　　不僅達(dá)到了供熱采暖的目的，由于利用的是廢熱，節(jié)約了大量的煤炭資源，同時(shí)減少了燃煤造成的環(huán)境污染。 　　為村里節(jié)約了大量的設(shè)備投資費(fèi)和耗煤費(fèi)。余熱利用帶來的直接經(jīng)濟(jì)效益和社會效益是顯著的。因此，該余熱回收裝置具有推廣應(yīng)用價(jià)值。