300 MW鍋爐制粉及燃燒系統(tǒng)性能分析

王 偉，蔣蓬勃，趙 鋒

（1.華電國(guó)際山東分公司，山東 濟(jì)南 250014；2.青島華豐偉業(yè)電力科技工程有限公司，山東 青島 266100）

0 設(shè)備概況

某電廠4號(hào)鍋爐為上海鍋爐廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)的亞臨界壓力一次中間再熱控制循環(huán)汽包爐，型號(hào)SG-1025/17.47。鍋爐采用擺動(dòng)式燃燒器，四角布置、切向燃燒，正壓直吹式制粉系統(tǒng)，單爐膛、∏型露天布置，全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、平衡通風(fēng)，固態(tài)排渣。

爐膛由膜式水冷壁組成，爐膛上部布置了分隔屏、后屏及屏式再熱器，前墻及兩側(cè)墻前部均設(shè)有墻式輻射再熱器。過熱器的汽溫調(diào)節(jié)主要采用噴水，再熱器的汽溫調(diào)節(jié)主要采用燃燒器擺動(dòng)及過量空氣系數(shù)調(diào)節(jié)，在再熱器進(jìn)口管道上裝有事故噴水裝置。

鍋爐燃燒系統(tǒng)采用3臺(tái)BBD4060C型雙進(jìn)雙出球磨機(jī)直吹式系統(tǒng)，每臺(tái)磨煤機(jī)的一端接一層煤粉噴嘴，3臺(tái)共6層。鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)由一次風(fēng)系統(tǒng)、二次風(fēng)系統(tǒng)和對(duì)流煙道組成。對(duì)稱布置2臺(tái)送風(fēng)機(jī)、2臺(tái)引風(fēng)機(jī)、2臺(tái)一次風(fēng)機(jī)和2臺(tái)三分倉(cāng)空氣預(yù)熱器。

1 鍋爐主要技術(shù)規(guī)范

鍋爐主要技術(shù)規(guī)范如表1。

表1 鍋爐設(shè)備主要參數(shù)

表2 煤質(zhì)資料

2 試驗(yàn)內(nèi)容

2.1 燃燒調(diào)整試驗(yàn)

對(duì)鍋爐進(jìn)行燃燒優(yōu)化調(diào)整，尋求不同負(fù)荷下鍋爐熱效率、空預(yù)器漏風(fēng)率、受熱面壁溫分布，提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性，為運(yùn)行操作提供依據(jù)。

鍋爐熱效率。鍋爐熱效率采用文獻(xiàn)［1］中反平衡法公式計(jì)算。

式中：η—鍋爐熱效率，%；q2—排煙熱損失，%；q3—?dú)怏w未完全燃燼熱損失，%；q4—?dú)怏w未完全燃燼熱損失，%；q5—散熱損失，%；q6—灰渣物理熱損失，%。

空預(yù)器漏風(fēng)率。空氣預(yù)熱器漏風(fēng)采用文獻(xiàn)［1］中公式計(jì)算。

式中：AL—空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率，%；a″—空氣預(yù)熱器煙道出口處煙氣過量空氣系數(shù)；a′—空氣預(yù)熱器煙道進(jìn)口處煙氣過量空氣系數(shù)。

鍋爐受熱面壁溫。對(duì)燃燒調(diào)整各工況下各級(jí)受熱面壁溫分布情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2.2 制粉系統(tǒng)試驗(yàn)

對(duì)直吹式制粉系統(tǒng)磨煤機(jī)出口風(fēng)粉均勻性及磨煤機(jī)出力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，降低制粉系統(tǒng)制粉單耗，為運(yùn)行調(diào)整及設(shè)備改造提供參考依據(jù)。

制粉系統(tǒng)風(fēng)粉均勻性。依據(jù)4號(hào)爐磨煤機(jī)煤粉均勻性試驗(yàn)進(jìn)行分析，對(duì)支管的風(fēng)速及煤粉均勻性指數(shù)進(jìn)行測(cè)量，為磨煤機(jī)分離器改造提供參考依據(jù)。

制粉系統(tǒng)出力。依據(jù)4號(hào)爐磨煤機(jī)設(shè)計(jì)及實(shí)際運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分析，為降低磨煤機(jī)耗電率，實(shí)現(xiàn)4號(hào)爐滿負(fù)荷2臺(tái)磨煤機(jī)安全高效運(yùn)行提供參考依據(jù)。

3 試驗(yàn)分析結(jié)論

3.1 燃燒調(diào)整試驗(yàn)

3.1.1 鍋爐熱效率

通過性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算，300 MW負(fù)荷下鍋爐效率在89%左右，240 MW負(fù)荷下鍋爐效率在86.6%左右，比設(shè)計(jì)值91.86%偏低較多，主要受排煙熱損失和固體未完全燃燒熱損失影響。尤其負(fù)荷在240 MW以下時(shí)，固體未完全燃燒熱損失已經(jīng)接近或超過排煙熱損失。

通過燃燒調(diào)整后240 MW負(fù)荷下修正后鍋爐效率提高2%～3%，可以初步判斷在試驗(yàn)煤質(zhì)情況下，送風(fēng)量適當(dāng)高一些，對(duì)提高鍋爐效率有利。盡管送風(fēng)量高，可能會(huì)導(dǎo)致排煙熱損失相對(duì)增加，但對(duì)減少固體未完全燃燒熱損失很有好處，從而導(dǎo)致整體鍋爐效率提升。

通過240 MW燃燒調(diào)整工況比較，可以初步判斷適當(dāng)關(guān)小燃燼風(fēng)，提高二次風(fēng)箱與爐膛差壓，同樣有利于提高鍋爐效率。 正常運(yùn)行中，排煙熱損失由于受空預(yù)器性能影響，進(jìn)行調(diào)整較為困難，但對(duì)運(yùn)行人員來講，調(diào)整二次風(fēng)箱差壓及燃燼風(fēng)相對(duì)便于實(shí)現(xiàn)，而且對(duì)鍋爐燃燒相對(duì)更有利一些。

原設(shè)計(jì)燃用貧煤，現(xiàn)在摻入其它煤種，煤粉進(jìn)入爐膛后，貧煤先燃，耗氧速度快，而其它煤種燃燒相對(duì)滯后，導(dǎo)致其它煤種燃燒時(shí)存在局部缺風(fēng)，燃燒相對(duì)不充分，進(jìn)而導(dǎo)致灰、渣含碳量偏高。目前情況下不應(yīng)該一味關(guān)小分離器折向擋板去調(diào)整煤粉細(xì)度，而應(yīng)該嘗試通過調(diào)整二次風(fēng)配風(fēng)方式來降低灰、渣含碳量。

3.1.2 空預(yù)器換熱性能

通過性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算，300 MW負(fù)荷下A側(cè)空預(yù)器效率在58%左右，B側(cè)空預(yù)器效率在63%左右；240 MW負(fù)荷下A側(cè)空預(yù)器效率在62%左右，B側(cè)空預(yù)器效率在66%左右；300 MW負(fù)荷下A側(cè)空預(yù)器X比約為0.65，B側(cè)空預(yù)器X比約為0.81；240 MW負(fù)荷下A側(cè)空預(yù)器X比約為0.71，B側(cè)空預(yù)器X比約為0.87。

300 MW負(fù)荷下空預(yù)器A側(cè)漏風(fēng)率約為8.8%，B側(cè)漏風(fēng)率約為12.3%；240 MW負(fù)荷下4號(hào)空預(yù)器A側(cè)漏風(fēng)率約為9.6%，B側(cè)漏風(fēng)率約為12.7%。

上述數(shù)據(jù)說明4號(hào)鍋爐A、B側(cè)空預(yù)器漏風(fēng)率較大，但B側(cè)換熱相對(duì)好于A側(cè)，空預(yù)器換熱性能比較低，應(yīng)考慮空預(yù)器密封及蓄熱組件的維護(hù)與治理。

3.1.3 鍋爐受熱面壁溫

在12個(gè)燃燒調(diào)整試驗(yàn)工況下，4號(hào)爐再熱器管排溫度測(cè)點(diǎn)顯示一定規(guī)律性，尤其是后屏過熱器始終為第二片屏2號(hào)管管壁溫度最高，其它受熱面也有壁溫偏高幾率較高的管排。同時(shí)后屏及末再的整體壁溫水平相對(duì)較高，需加強(qiáng)監(jiān)視調(diào)整。

建議利用機(jī)組檢修機(jī)會(huì)，按照4號(hào)鍋爐管排壁溫測(cè)點(diǎn)布置圖進(jìn)行檢查，檢查相應(yīng)位置壁溫測(cè)點(diǎn)的可靠性和保溫狀況。對(duì)管壁溫度高的管排進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，找出出現(xiàn)高溫頻率高的管排。視實(shí)際情況對(duì)超溫嚴(yán)重的管排采用儀器測(cè)量或割管檢查，檢查氧化皮情況。

3.2 制粉系統(tǒng)試驗(yàn)

3.2.1 制粉系統(tǒng)風(fēng)粉均勻性

4號(hào)爐B磨煤機(jī)計(jì)算風(fēng)速及煤粉濃度如表3所示。

表3 4號(hào)爐B磨煤機(jī)計(jì)算風(fēng)速及煤粉濃度

4號(hào)鍋爐B磨煤機(jī)B1-4支管風(fēng)速比同側(cè)平均值低14%，B2-1支管風(fēng)速比同側(cè)平均值高16%，B2-3支管風(fēng)速比同側(cè)平均值低14%，以上3根支管風(fēng)速需要進(jìn)行調(diào)整。

大部分支管的煤粉均勻性都已經(jīng)偏離了該型分離器煤粉均勻性1.0～1.1的正常范圍，這說明4號(hào)爐磨煤機(jī)分離器性能相對(duì)降低，需要進(jìn)行維護(hù)或改造。

各支管風(fēng)速分配不均，煤粉均勻性相對(duì)較差，會(huì)導(dǎo)致煤粉分配不均衡，粉量偏差大，風(fēng)煤比偏離設(shè)計(jì)工況較多。同時(shí)受摻配煤的影響，燃燒后期風(fēng)粉得不到充分的混合，燃燒情況不理想，也會(huì)導(dǎo)致灰渣可燃物高。

3.2.2 制粉系統(tǒng)出力

4號(hào)鍋爐磨煤機(jī)為BBD4060C型磨煤機(jī)，按照BBD磨煤機(jī)出力線算圖［2］查詢，該型磨煤機(jī)最大原煤出力約為70 t/h；經(jīng)計(jì)算該型磨煤機(jī)研磨出力為 69.6 t/h（計(jì)算限定條件：HGI=64、Mar=8%、R90=18、鋼球裝載量修正系數(shù)采用1.0）。

BBD4060C型磨煤機(jī)按照經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，最佳鋼球裝載量為74.8 t；按照文獻(xiàn)［3］中公式計(jì)算最佳鋼球裝載量為為74.6 t。

在300 MW負(fù)荷鍋爐熱效率試驗(yàn)工況下，A磨煤機(jī)（下層）基本維持在50 t/h，B磨煤機(jī)（中層）基本維持在45 t/h，C磨煤機(jī)（上層）基本維持在30 t/h。

通過上述數(shù)據(jù)分析，如采用試驗(yàn)期間煤質(zhì)，考慮到AGC對(duì)運(yùn)行工況的影響，A、B兩臺(tái)磨各還應(yīng)有約15 t/h以上的出力余量。如能對(duì)磨煤機(jī)鋼球裝載量及空預(yù)器漏風(fēng)進(jìn)行綜合優(yōu)化治理，能夠?qū)崿F(xiàn)4號(hào)爐滿負(fù)荷兩臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，可以有效降低制粉系統(tǒng)耗電率。

4 結(jié)語

經(jīng)過4號(hào)鍋爐上述試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析，在進(jìn)行鍋爐運(yùn)行氧量?jī)?yōu)化、輔助風(fēng)與爐膛差壓運(yùn)行控制優(yōu)化、磨煤機(jī)出口溫度校驗(yàn)、更換4B磨煤機(jī)襯板、鍋爐優(yōu)化摻配摻燒、空預(yù)器綜合治理、空預(yù)器密封改造等工作后，預(yù)計(jì)鍋爐效率可以提升2%～3%，具有較大節(jié)能潛力。