提高鍋爐爐膛出口煙氣含氧量的測量準確度減少

節(jié)能技術提高鍋爐爐膛出口煙氣含氧量的測量準確度減少鍋爐結焦和降低機組煤耗張希光王繼承21哈爾濱第發(fā)電有限責任公司，黑龍江哈爾濱1500242雙鴨山第發(fā)電有限責任公司，黑龍江雙鴨山155136素的影響，無法根據氧量的測量值準確確定爐腔出口煙氣實際含氧量，嚴重影響機組的安全和經濟運行，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，使測量結果更接近于爐膛出口煙氣實際含氧量，并同時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，達到節(jié)能降耗的目的。 　　某發(fā)電有限責任公司期工程12號機組安裝兩臺哈爾濱鍋爐廠生產的超高參數(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)電機組。鍋爐燃用高揮發(fā)分煙煤，鍋爐機械未完全燃燒熱損失設計值為1.5，爐膛出口煙氣過?？諝庀禂?shù)設計值為1.2，這時煙氣含氧量為O2=3.53.76.由于煙氣含氧量的測量探頭安裝在高溫空氣預熱器入口此處煙氣含氧量設計值為1.28，這時煙氣含氧量為O2=4.64.83.控制12號鍋爐氧量的顯為設計值時，在機組長期運行中，多次測量鍋爐爐膛出口煙氣含氧量，發(fā)現(xiàn)其含氧量都偏離設計值，不同時期不同負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重偏低，會使不完全熱損失急劇增加，同時加劇了鍋爐結焦，甚至有時鍋爐冒黑煙。如果爐膛出口煙氣含氧量超過設計值，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，由于煙道漏風程度不同，會導致兩塊氧量產生偏差。有時人為控制氧量值為爐膛出口煙氣含氧量的設計值，而這時爐膛出口煙氣實際含氧量可能遠低于設計值，使不完全熱損失增加。 　　2設備概況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；上級空氣預熱器；下級省煤器；下級空氣預熱器。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，中間儲倉干燥劑送粉系統(tǒng)。 　　各段受熱面的煙溫和平均過?？諝庀禂?shù)設計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向室再熱器冷段上級省煤器上級預熱器下級省煤器下級預熱器3提高爐膛出口煙氣含氧量測量準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氣和其它少量氣體，因此進入爐膛的空氣，只有分之被利用，其余部分隨煙氣進入煙道，然后排入大氣。大家知道，燃煤發(fā)熱量來源于碳氫和硫的燃燒，般情況下，該公司鍋爐燃用煤全來自于碳的燃燒，它的燃燒產物是氧化碳，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?？諝庀禂?shù)為1.0且完全燃燒時理想狀態(tài)，也就是爐膛出口煙氣中沒有氧氣時，此時煙氣中，2含量為最高值，也就是說煙氣中的燃燒產物2最高含量只有18 19.5，其余部分為氮氣和水蒸氣包括燃料帶入水分空氣帶入水分氫氣燃燒后生成水分和外來蒸汽，隨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，實際送入爐內的空氣量要比理論空氣量大些，實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)高低負荷都為1.2設計值，這時煙氣含氧量為，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，反應出鍋爐是停止狀態(tài)。 　　為了使燃料在爐內能夠盡快燃燒完全，實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?？諝庀禂?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?？諝庀禂?shù)選取要低些。對爐膛出口過?？諝庀禂?shù)控制如此嚴格，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?？諝庀禂?shù)應適當?shù)托? 　　在鍋爐各項損失中，排煙熱損失是最大項，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過量空氣系數(shù)及鍋爐漏風量，過?？諝庀禂?shù)越大，漏風量越大，則排煙量越大。鍋爐排煙熱損失百分數(shù)與鍋爐容量結構沒有關系，主要取決于燃料特性鍋爐尾部排煙處煙氣含氧量預熱器煙氣出口排煙溫度與冷風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不完全熱損失計算中采用設計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，近似計算結果如下工況2=6煙道尾部煙氣含氧量，設計綜上所述，氧量每變化1對排煙熱損失影響很大，以上計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機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，對鍋爐安全和經濟影響很大，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，鍋爐正常運行時實際切圓直徑可膨脹至假想切圓直徑的七倍。在同工況下，真正切圓是個倒錐型的旋渦核心。目前國內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，再加上角配風不均和風粉配合偏差的影響，使實際切圓直徑進步增大，很容易使含塵氣流沖刷受熱面，使鍋爐結焦。在機組高負荷運行時，如果爐膛出口煙氣含氧量嚴重偏低，不僅使火焰中心上移，而且產生大量，2，使灰熔點下降，進步加劇了鍋爐結焦，因此提高爐膛出口煙氣含氧量的測量準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，鍋爐負荷不變時，增加煙氣量，會從爐膛內帶出更多熱量煙溫高達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，其造成熱損失遠超過煙道漏風。 　　使送引風機電耗增加，每增加使輔機功耗增加約1501賈6.加劇受熱面磨損。 　　增加爐膛出口含氧量，使爐膛溫度降低，特別是低負荷引風機出力有裕度時，會加劇不完全熱損失。 　　綜上所述，煙氣中的氧量過高或過低，都嚴重影響鍋爐安全經濟運行，因此提高煙氣中含氧量的測量準確度，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熱器入口安裝點的煙溫必須低于50，1.由于水平煙道內煙溫在600以上，同時直插式氧量計不需要取樣，安裝簡單，信號反應靈敏，因此目前可以選擇20型高溫直插式氧化鋯氧量計或2012型氧化鋯氧量計，它們使用特點是乙0型高溫直插式氧化鋯氧量計的使用特點是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，因此探頭內無需加熱爐，但變送器需對溫度進行補償，對于高于1000，的鍋爐安裝點，因溫度太高而不能將探頭直接插入爐內，因此適用于煙溫在6501000，的安裝點。 　　mb.Z012型氧化鋯氧量計是直插式氧量計，不需要取樣，電池溫度由探頭中個小加熱爐維持，溫控精度750±10因此它的使用特點為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低于650，燃煤或燃油鍋爐煙道出口。煙溫在650，左右波動，但不超過750工應選擇2012型氧量計。 　　5方案選擇安裝點的煙氣應流動好，避免安裝在煙氣停滯的地方，否則會影響儀器的響應時間。選擇20或乙0 12型視安裝點爐內溫度而定。 　　鍋爐正常運行時，爐膛出口負壓為2030從爐膛出口開始沿煙氣流向負壓逐漸增大，漏風量逐漸增加，但水平煙道內只布置了對流過熱器和再熱器熱段，因此水平煙道內負壓小，漏風相對很少，在水平煙道內安裝煙氣含氧量測量裝置，那么測量結果與爐膛出口煙氣實際含氧量的誤差很小。20或2012型在鍋爐水平煙道中安裝，采用這安裝點的優(yōu)點是響應快，適于自控，但安裝點離地高，環(huán)境溫度高，惡劣的環(huán)境使安裝維修都不方便，但響應快，適于自控，這點即可安裝。對于燃煤鍋爐，其探頭必須加裝過濾器。 　　在鍋爐水平煙道內選擇安裝點，如果安裝20型高溫直插式氧化鋯氧量計，必須測量鍋爐額定負荷與最低不投油負荷時安裝點的煙溫，以確定安裝點的煙溫高于650，以上，否則測量結果將不準；但不能超過1000以防燒壞。原氧量計可保留，作為參考和比較。 　　在鍋爐異常情況下，安裝點的煙溫低于650，時建議在安裝點加裝煙溫測量裝置，以原測量信號為準。 　　如果安裝2012型氧化鋯氧量計，必須測量鍋爐額定負荷時安裝點的煙溫，以確定安裝點的煙溫不超過750，這種氧量計可以進行負荷全行程測量。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是中間煙溫和煙速高于兩側，因此測量安裝點煙溫時測量點應與氧量計的探頭長度致。 　　6米取措施由于2012型氧化鋯氧量計可以進行負荷全行程測量，因此12號鍋爐選用乙012型氧量計，安裝點選擇在水平煙道出口，也就是再熱器熱段后設計煙溫597，在垂直高度上選擇在中間位置。在鍋爐額定負荷時，測量安裝點的煙溫左側在5800波動，右側在660，波動殘余旋轉影響，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頁鐵爐正常生產的情況下，經市能源測試所與環(huán)保監(jiān)測站測試，鍋爐運行參數(shù)達到了設計要求，測試結果2. 　　余熱鍋爐運行測試序號結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林格曼黑度實測住宅溫度，最高時可達20左右，平均溫度在15，以上，保證了冬季最寒冷時室內所需的取暖溫度。 　　幾年的運行實踐明，鍋爐運行安全可靠，操作簡單無運行故障，勞動強度低，所需人員少，熱能利用率高，消煙除塵效果好，達到了設計要求，滿足了采暖需要。 　　4.2經濟效益和社會效益自余熱鍋爐投入運行以來，取得了如下的經濟效益和社會效益。 　　余熱鍋爐加輔助設備共投資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備則需不均勻，而目前無法做到網絡法測量。鍋爐高負荷運行時，爐膛溫度特別高，燃燒強烈，為了提高鍋爐效率，在煙氣中0和機械不完全熱損失不超標的情況下，可以采取爐膛出口煙氣含氧量低于設計值運行。由于煙氣含氧量為單點測量，受煙氣中氧量分布偏差的影響，無法做到準確測量，為了減少鍋爐結焦，因此在再熱器冷段前左右各安裝點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，就可以適當降低煙氣含氧量。 　　目前我省發(fā)供電市場是供大于求，因此機組每天低負荷時間特別長，引風機出力有很大裕度，經常使爐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確度，可以進行最佳燃燒調整，降低各項損失，提高鍋爐效率，降低機組煤耗。 　　7效益分析以上各項措施實施后，經過年的試運行，取得很大的經濟和效益。由于提高煙氣含氧量的測量準確度，特別是低負荷時，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機電耗明顯下降。 　　可以減輕受熱面磨損。 　　低負荷時，由于降低送風量，提高了爐溫，降低不完全熱損失。 　　8結語在鍋爐水平煙道加裝煙氣含氧量測點，并同時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，可以進行鍋爐最佳燃燒調整，不僅可以減少鍋爐結焦，而且可以提高鍋爐效率，降低機組煤耗，是條行之有效的方法。 　　次投資77.88萬元。僅此項每臺鍋爐可節(jié)約設備投資費33.14萬元。同時節(jié)約了鍋爐房基建投資費和減少了土地占用費。 　　減少了采暖期內燃煤消耗費，按年耗煤30001計，噸煤160元則采暖期內可節(jié)約燃煤消耗費48余元。 　　消除了100左右的灰渣，免去了占用土地10畝左右，同時節(jié)省了清運費，減輕了工人的勞動強度，減少了環(huán)境污染。 　　消除了采暖期內燃煤排放煙塵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，同時減少了燃煤造成的環(huán)境污染。 　　為村里節(jié)約了大量的設備投資費和耗煤費。余熱利用帶來的直接經濟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用價值。