300MW机组自然循环锅炉性能优化试验.docVIP

300MW机组自然循环锅炉性能优化试验 马 良 华电能源股份有限公司牡丹江第二发电厂 157015 摘 要：在市场竞争的环境下，发电企业必须同时关注多项生产指标；其中包括出力、效率、安全、可靠、空气排放物与生产成本等。我厂研制SOAP锅炉优化系统，在8、9号机组对锅炉系统进行全方位系统化的优化。 本系统是一个在线系统，由运行关键参数监测设备和性能优化软件两部分组成。该系统以试验数据为核心，在运行的过程中，同步考虑多变量对多项生产指标的影响。通过试验设计收集大量运行数据，利用人工神经网络、统计回归分析和模糊数学等工具建立多变量与多目标之间的非线性数学模型，在多重的限制条件下降低供电煤耗、氮氧化物，解决了锅炉性能全面多目标优化的难题。能够提供操作方法，实现在线开环指导锅炉优化运行或闭环控制锅炉优化运行。 关键词：试验设计 燃烧调整 降低氮氧化物 多目标优化 模型预测控制 1设备概况 我厂四期工程2×300MW热电联产机组采用的是哈尔滨锅炉厂生产的HG-1025/17.45-YM28型亚临界压力一次中间再热、自然循环汽包锅炉，锅炉为单炉膛四角布置摆动式燃烧器、切向燃烧、固态除渣、平衡通风，并与哈尔滨汽轮机厂生产的N300-16.7/537/537型汽轮机相匹配，每台机组采用5台MPS190HP-Ⅱ型中速磨煤机，正压冷一次风直吹式制粉系统。锅炉最大连续负荷（即BMCR工况）为设计参数，在机组电负荷为336.3MW时，锅炉的最大连续蒸发量为1025t/h；机组电负荷为300MW（即TRL工况）时，锅炉额定蒸发量960t/h。设计主蒸汽压力为17.45MPa，主蒸汽温度为540℃，再热蒸汽温度为540℃。在原设计与校核煤种下，四台磨煤机运行一台备用。设计燃煤成分（采用七台河、双鸭山、鹤岗矿各占三分之一的混煤作为设计煤种）及灰特性见表1： 表1 燃煤成分及灰特性 项目 设计煤种 鸡西、七台河地区烟煤、混煤 掺烧1 低质长焰煤（东宁地区柴煤） 掺烧2 褐煤（蒙东地区宝矿） 发热量Qnet，ar 17.33—18.19MJ/kg 4144—4350大卡 3800—4000大卡 3500—3600大卡 灰分Aar 40—40.32% 30—35% 20—25% 挥发分Vdaf 30.55—36.56% 45—50% 40—45% 全水 7.28—7.93% 10—15% 28—32% 碳HCar 44.4—45.75% 氢Har 2.67—3,15% 氧 Oar 4.41—5.37% 氮 Nar 0.5—0.62% 全硫 St，ar 0.23—0.3% 软化温度 〈1500℃ 可磨性 1.25 目前掺烧的煤种的特性见表2： 表2 目前掺烧的煤种的特性 鸡西、七台河地区烟煤、混煤 发热量Qnet，ar 17.33—18.19MJ/kg 4144—4350大卡 灰分Aar 40—40.32% 挥发分Vdaf 30.55—36.56% 全水 7.28—7.93% 碳HCar 44.4—45.75% 氢Har 2.67—3,15% 氧 Oar 4.41—5.37% 氮 Nar 0.5—0.62% 全硫 St，ar 0.23—0.3% 软化温度 〈1500℃ 可磨性 1.25 褐煤 全水分Mt 28.00 空气干燥基水分Mad（%） 7.56 干燥基灰分Ad（%） 27.37 干燥无灰基挥发分vdaf（%） 45.82 空气干燥基固定碳FCad（%） 36.38 空气干燥基弹筒发热量Qb,ad(Mj/kg 20.993 空气干燥基高位发热量Qgr,ad(MJ/kg) 20.938 收到基低位发热量Qnet,ar(MJ/kg) 15.152 收到基灰分Ar（%） 19.71 两台机组分别在2010年10月1日与2011年1月17日顺利通过168试验进入商业运行，锅炉经过热力性能试验均能达到原设计标准。为了大幅度的降低生产成本，目前掺烧褐煤，现掺烧煤种的特性见表二。褐煤的含水量高，发热量较低，直接影响到磨煤机的出力，褐煤的挥发分高，灰熔点偏低，容易结焦。在高负荷的情况下落焦量大，容易在排渣斗造成堵渣现象，对机组运行造成困境，需要在线人力除焦，才能确保高负荷运行。为了减轻炉膛结焦、落焦、堵焦与除焦的问题，目前采取高氧运行的方式也直接影响了经济效益。现燃烧煤质与设计煤质的差异，煤质相对不稳定造成运行参数较大幅度的波动，使运行人员面临巨大的挑战。 2多目标的锅炉性能优化系统及其原理 目前今天的火力发电厂面临的是多目标的生产技术指标，其中包括有： 增加出力；改进供电煤耗；减低空气排放物（NOx、SOx、CO2、Hg等）；提高机组的可靠性与可用率；确保安