1研究概况锅炉由无锡华光锅炉股份有限公司设计制造，为超高压中间再热、自然循环锅炉。锅炉采用循环流化床燃烧技术，燃用设计煤种时能够在30％~100％负荷范围内稳定运行，在70％~100％负荷范围内，过热蒸汽和再热蒸汽能够保持额定参数。循环物料的分离采用2个窝壳式高温绝热旋风分离器，可以有效地捕捉烟气中的细小颗粒，极大地提高了分离效率；高温绝热分离器回料腿下布置自平衡式U形回料阀，流化密封风由高压风机单独供给；采用水冷布风板，内嵌逆流柱型风帽，具有防漏渣功能，为锅炉长期可靠运行提供保障；配有4只床下启动燃烧器和4只床上启动燃烧器；向炉内添加石灰石能够显著降低SO2的排放；采用低温、分级供风的燃烧能够显著抑制NOx的生成；灰渣活性好，具有较高的综合利用价值；炉膛底部装有4套HBSL滚筒式水冷冷渣排渣器，连续排渣、无级可调，有利于锅炉稳定运行；在尾部烟道布置有管式空气预热器。优化试验参考《锅炉性能试验规程》（ASME PTC 4.0—2008）、《电站锅炉性能试验规程》（GB/T 10184—2015）、《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223—2011）、《燃烧调整试验方法》。准备Nova2000烟道气体分析仪2台、MGA5烟道气体分析仪1台、HM34干湿球温度计1台、3012自动飞灰取样仪2套、Dy45大气压力表1台、U形压力计10支、PT型热电阻32支、MV1200温度自动采集仪2套、气体混合罐4套、靠背管(k=0.85)2支、三氧化硫取样枪1套、自制三氧化硫取样器1套、真空泵3台。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.12.029.T001表1不同一、二次风量下SO3生成情况项目工况一工况二工况三工况四工况五工况六一次风量/(m3/h)187.64197.76207.75238.08253.30267.97二次风量/(m3/h)250.78240.66225.67200.37190.12180.45氧量/%1.41.41.51.61.51.4CO/(mg/m3)709824615烟气量/(m3/kg)3.363.383.383.413.403.39二次风率/%575552464340飞灰含碳量/%1.61.92.02.22.52.4大渣含碳量/%2.02.31.81.61.71.8床温/℃970.23969.26968.26967.45965.74964.23床压/Pa2 4032 3892 3472 4072 3072 420排烟温度/℃143.23143.14143.90143.89144.23142.56SO2/(mg/m3)6 732.296 536.806 219.116 199.376 202.746 076.20SO3/(mg/m3)87.9688.6184.7982.3682.0481.71SO3转化率/%1.040.990.970.960.950.952一、二次风率对SO3与NOx生成的影响不同一、二次风量下SO3生成情况如表1所示。为了分析一、二次风量对SO3生成的影响，负荷维持在150 MW，氧量维持1.4%左右，床压维持2 350 Pa左右，保持其他参数不变，改变一、二次风量以测试SO3浓度。二次风率对SO3生成的影响如图1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.12.029.F001图1二次风率对SO3生成的影响由表1可知，随着二次风率的变化，床温变化不大，排烟温度变化也不大，CO浓度很小，说明二次风率对锅炉效率的影响不大[1-4]。随着二次风率的增大，SO2和SO3生成量升高，SO3的转化率也在上升，其余参数变化不大，说明充足的二次风供给有利于SO3的生成；飞灰含碳量总趋势下降，但是大渣含碳量有所增加，原因可能是一次风量下降，导致炉内流化变差。考虑锅炉的经济性和SO3的生成，负荷维持150 MW时，二次风率在52%左右较为适宜[5-7]。为了分析一、二次风量对NOx生成的影响，负荷维持在100 MW，氧量保持1.8%左右，床压维持2 350 Pa左右，其他参数稳定不变，改变一、二次风量以测试NOx和SO3的浓度。不同一、二次风量下SO3和NOx生成情况如表2所示。二次风率对SO3和NOx生成的影响如图2和图3所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.12.029.T002表2不同一、二次风量下SO3和NOx生成情况项目工况一工况二工况三工况四工况五工况六一次风量/(m3/h)233.51221.76212.24201.66191.29183.51二次风量/(m3/h)83.1294.87105.45114.97125.34133.12氧量/%1.81.71.81.91.72.0CO/(mg/m3)151329111925烟气量/(m3/kg)3.453.443.453.453.433.46二次风率/%263033364042飞灰含碳量/%2.42.12.12.21.81.5大渣含碳量/%3.13.33.33.23.33.4床温/℃922.45921.78922.26921.49919.68918.99床压/Pa2 3232 3892 3072 3122 3982 420排烟温度/℃126.43126.14125.99127.34127.27128.16SO2/(mg/m3)6 076.205 438.095 543.345 583.865 769.835 994.94NOx/(mg/m3)191.14190.24187.29182.58175.34169.49SO3转化率/%0.720.800.830.880.880.9210.3969/j.issn.1004-7948.2023.12.029.F002图2二次风率对SO3生成的影响10.3969/j.issn.1004-7948.2023.12.029.F003图3二次风率对生成的影响由表2可知，随着二次风率的升高，锅炉排烟温度变化不大，床温变化也不大。二次风率由26%上升到42%时，飞灰含碳量由2.4%下降到1.5%，变化相对较大，大渣含碳量由3.1%上升到3.4%，变化不大。SO3生成率随着二次风率的增大而增大[8-9]；NOx浓度随着二次风率的增大而减小，因为提供了足够的氧量。考虑锅炉的经济性，负荷维持100 MW时，二次风率在36%左右较为适宜。3床压对SO3生成的影响为了分析床压对SO3生成的影响，负荷维持150 MW，保持其他相关参数不变，氧量维持在1.4%左右，改变床压以测试SO3的浓度。不同床压下SO3生成情况如表3所示。床压对SO3生成的影响如图4所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2023.12.029.T003表3不同床压下SO3生成情况项目工况一工况二工况三工况四工况五工况六床压1 8232 0522 3472 5072 8093 020氧量/%1.41.51.51.41.31.4CO/(mg/m3)1306192411烟气量/(m3/kg)3.383.393.393.383.373.37SO2/(mg/m3)6 246.266 222.516 161.946 123.236 194.236 181.34SO3/(mg/m3)87.9688.6184.7982.3682.0481.71床温/℃987.03975.23969.34965.23964.74962.33SO3转化率/%0.960.960.950.950.940.93排烟温度/℃145.67144.98144.65144.34145.12144.56飞灰含碳量/%2.72.62.72.62.82.8大渣含碳量/%2.12.32.32.32.42.510.3969/j.issn.1004-7948.2023.12.029.F004图4床压对SO3生成的影响由表3可知，床压由1 823 Pa升高到3 020 Pa，飞灰含碳量变化不大，大渣含碳量有所上升，排烟温度几乎没有变化，SO2和SO3浓度有不同程度的下降，但是不明显，床温由987.03 ℃降低到962.33 ℃，变化幅度为20 ℃左右。床压的变化会引起床温的变化，SO2和SO3浓度的下降可能与床温的下降有关。由图4可知，随着床压的升高，SO3的转化率有所下降，高床压在一定限度上有利于SO3生成浓度的下降，但下降幅度不明显，该结果是与床温共同作用得到。但是床压的升高导致一次风机电流的上升，电流由52 A上升到65 A，导致厂用电率升高。床压为1 823 Pa时，氧量出现了波动，原因可能是料层厚度较薄时，炉内蓄热量下降，导致燃烧波动；同时床压太高，一次风量太大会引起NOx浓度升高，但是床温有所降低，有助于减少NOx的生成。综合考虑，本台锅炉床压应维持在2 350 Pa左右。4结语充足的二次风供给有利于SO3的生成，随着二次风率的升高，飞灰含碳量下降，但是大渣含碳量有所增加，原因可能是一次风量下降导致炉内流化变差。考虑锅炉的经济性和SO3的生成，负荷维持150 MW时，二次风率在52%左右较为合适；考虑锅炉的经济性，负荷维持100 MW时，二次风率在36%左右较为适宜。随着床压的升高，床温由987.03 ℃降低至962.33 ℃，变化幅度为20 ℃左右，床压的变化会引起床温变化，SO2和SO3浓度的下降可能与床温下降有关。锅炉床压应维持在2 350 Pa左右。