正交試驗法在鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整中的應(yīng)用

吳 貴 李保良

（姚孟發(fā)電有限責任公司，河南 平頂山 467031）

正交試驗法在鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整中的應(yīng)用

吳 貴 李保良

（姚孟發(fā)電有限責任公司，河南 平頂山 467031）

本文介紹了某廠應(yīng)用正交試驗方法對鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗的情況，通過對各種影響鍋爐效率的因素進行分析對比，找出了鍋爐最佳運行工況。

正交試驗；鍋爐效率；燃燒優(yōu)化

某廠#5號鍋爐為東方鍋爐廠引進日本技術(shù)制造的國產(chǎn)超臨界滑壓運行直流鍋爐，鍋爐型號DG1900/25.4-Ⅱ1型，單爐膛，一次中間再熱，尾部雙煙道結(jié)構(gòu)，固態(tài)排渣，全鋼構(gòu)架，全懸吊露天布置，采用中速磨直吹式制粉系統(tǒng)，配6臺磨煤機，其中1臺備用；采用前后墻對沖燃燒方式，24只HT-NR3低NOx燃燒器分三層布置在爐膛前后墻上；燃燒器上方布置有燃盡風（OFA）風口，前后墻各6只。設(shè)計燃用當?shù)責熋海仩t保證效率為93.49%。

1 問題的產(chǎn)生

#5爐自投產(chǎn)以來尚未進行大修，一直存在預(yù)熱器換熱效率低問題，排煙溫度超設(shè)計值約30℃；燃燒煤種長期低于設(shè)計值，在500MW負荷以上需投運6套制粉系統(tǒng)；長時間運行后燃燒器噴口磨損，預(yù)熱器阻力增加。

公司曾于2011年9月委托電科院對#5爐進行了性能測試，試驗結(jié)果顯示機組在500MW-600MW區(qū)間運行時，鍋爐熱效率僅約為91%，遠低于保證值93.49%。鍋爐存在燃燒優(yōu)化調(diào)整的必要。

2 正交試驗法的基本思想

正交試驗設(shè)計是利用正交表來安排與分析多因素試驗的一種設(shè)計方法。它于試驗因素的全部水平組合中，挑選部分有代表性的水平組合進行試驗，通過對這部分試驗結(jié)果的分析了解全面試驗的情況，找出最優(yōu)的水平組合。例如影響鍋爐效率的因素有：煤質(zhì)、煤粉細度、二次風配風方式、燃盡風比率、氧量等；而這些因素都具備多個數(shù)值或者狀態(tài)，稱之為水平。

日常運行中，煤質(zhì)受控于市場無法自主選擇，而煤粉細度不能頻繁調(diào)整，因此，在實際運行中，一般通過調(diào)整二次風配風方式、氧量和燃盡風比率三個因素來優(yōu)化鍋爐燃燒。

試驗選定二次風配風方式（A）、運行氧量（B）、燃燼風開度（C）三個因素。每因素選取三個水平：A1 A2 A3、B1 B2 B3、C1 C2 C3。這是一個三因素三水平的試驗，若按全面實驗要求，取三因素所有水平之間的組合，即A1B1C1、A1B1C2、A1B1C3......A3B3C3，須進行33=27種組合的實驗。

全面試驗對各因子與指標間的關(guān)系剖析得比較清楚，但試驗次數(shù)太多，在實際工作中不可行。若采用L9（34）的正交試驗方案，只要做9次，工作量減少了2/3，而在一定意義上代表了27次試驗。由于試驗次數(shù)少，縮短了試驗周期，減少了時間干擾誤差，從而可以提高試驗精度，快速找到最適的鍋爐燃燒方式。

3 正交試驗方案設(shè)計

該試驗選定二次風配風方式、運行氧量、燃燼風開度三個影響因素。每因素選取三個水平，二次風配風方式為三角配風、束腰配風、均等配風；運行氧量取三水平；燃燼風開度取三水平。對以上3因素3水平試驗，可利用正交表L9(34)安排，各因素、水平及試驗方案如表1。

表1 因素與水平

表2 試驗方案

4 試驗結(jié)果與分析

試驗開始前測試原始工況的鍋爐效率為90.91%。然后按照正交試驗方案逐個工況測試，試驗在550MW負荷下進行，以鍋爐效率作為分析對象，數(shù)據(jù)結(jié)果如表3。

表 3 試驗數(shù)據(jù)與結(jié)果

（續(xù)表3）

顯著性檢驗:根據(jù)以上計算，進行顯著性檢驗，列出方差分析表，結(jié)果如表4。

表4 顯著性檢驗

原工況效率90.91%，工況9效率91.80%，效率提高了0.89%。

通過極差分析，三個因素對效率的影響順序為：配風方式、燃燼風、氧量；最佳運行工況是A3B3C2，正好對應(yīng)工況9；即：配風方式均等、燃燼風開度25%、氧量取3.2%時。

方差分析表明，配風方式對鍋爐效率影響是顯著的。

為驗證試驗結(jié)果的有效性，經(jīng)過一段時間后，再次對原工況、工況9進行了重復試驗。結(jié)果顯示原工況鍋爐效率91.21%，工況9的鍋爐效率92.02%，后者效率提高0.81%。兩次鍋爐效率提升幅度相近，證明結(jié)果是可信的。

5 經(jīng)濟性分析

5.1 廠用電率變化對供電煤耗的影響。

工況調(diào)整前后，鍋爐風煙系統(tǒng)的廠用電發(fā)生變化。統(tǒng)計上只考慮送風機、吸風機、增壓風機的廠用電變化。統(tǒng)計如表5。

表 5 三大風機功率變化統(tǒng)計

工況9與原工況相比廠用電功率增加288.02KW，影響#5機廠用電率增加0.052%，影響#5機組供電煤耗升高約0.17g/kw·h。

5.2 鍋爐效率變化對供電煤耗影響

優(yōu)化調(diào)整后的鍋爐效率兩次試驗測得分別提高0.89%和0.81%，平均提高為0.85%，影響機組供電煤耗降低約2.89 g/ kw·h。

5.3 兩相比較，機組供電煤耗降低約2.72 g/kw·h

優(yōu)化調(diào)整后，鍋爐效率提升帶來的效益遠高于廠用電增加帶來的影響。

6 結(jié)語

6.1 在高負荷區(qū)間內(nèi)，配風方式的變化對鍋爐效率的影響顯著，采用均等配風方式、燃燼風開度25%、氧量3.2%時鍋爐運行效率最高。

6.2 采用正交試驗法試驗工作量小、試驗費用低、試驗結(jié)果正確。經(jīng)過實踐證明該方法可以用于鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整，試驗?zāi)繕丝梢允清仩t效率，也可以NOx等其他指標。

[1]何長征，張永福，韋紅旗.正交試驗設(shè)計及其在鍋爐燃燒調(diào)整中的應(yīng)用[J].潔凈煤燃燒與發(fā)電技術(shù)，2004（6）：40-43.

[2]趙晴川，李建生，渠富元.正交試驗法在燃煤電站鍋爐燃燒優(yōu)化中的應(yīng)用[J].華東電力，2008（8）.

[3]謝兵，沈瑾.正交試驗法在低溫鍋爐調(diào)試中的應(yīng)用[J].節(jié)能與環(huán)保，2008（8）.

TK227.1

A

1671-0037（2014）09-76-2

吳貴（1980.8-），男，本科，工程師，研究方向：運行管理。

李保良（1957.4-），男，本科，高級工程師，副總工程師，研究方向：運行管理。