鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整成效顯著

孫 慧

（中電投蒙東能源霍煤鴻駿鋁電公司電力分公司C廠,內(nèi)蒙古 霍林郭勒 029200）

我廠7、8號(hào)鍋爐是哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的型號(hào)為HG-1060/17.5-HM35亞臨界自燃循環(huán)汽包爐。7、8號(hào)爐自投產(chǎn)以來一直存在著排煙溫度高、水冷壁結(jié)渣和減溫水量大等問題。為了分析鍋爐存在上述問題的原因，在現(xiàn)有設(shè)備狀態(tài)下在運(yùn)行方式上挖掘潛力，獲得適合機(jī)組運(yùn)行的最佳運(yùn)行方式，我們進(jìn)行了多次鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)。經(jīng)過詳細(xì)測(cè)試，鍋爐排煙溫度偏高設(shè)計(jì)值18℃。過熱汽減溫水量偏高設(shè)計(jì)值70T/H左右，再熱汽減溫水量偏高設(shè)計(jì)值20T/H左右。造成鍋爐排煙溫度偏高的原因有三方面，爐底漏風(fēng)、受熱面沾污和空預(yù)器換熱能力差，其中空預(yù)器換熱能力差應(yīng)該是主要原因。造成鍋爐過、再熱汽減溫水量大的原因有三方面，爐底漏風(fēng)、水冷壁結(jié)渣和過熱器受熱面設(shè)計(jì)不合理，其中過熱器受熱面布置過多應(yīng)該是主要原因。如何針對(duì)以上影響因素，徹底解決我廠7、8號(hào)鍋爐排煙溫度高、水冷壁結(jié)渣和減溫水量大等問題，成為擺在我們面前的當(dāng)務(wù)之急。

我們首先從鍋爐燃燒調(diào)整著手，運(yùn)用科學(xué)的測(cè)試方法和燃燒調(diào)整試驗(yàn)，對(duì)爐膛噴燃器結(jié)構(gòu)、制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式、燃料特性及燃燒器配風(fēng)進(jìn)行認(rèn)真研究和分析，從中找出最佳燃燒調(diào)整方式。

1 燃燒器的布置

本燃燒器采用水平濃淡煤粉燃燒技術(shù)，以提高鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行的能力，水平濃淡煤粉燃燒器是利用煤粉入燃燒器一次風(fēng)噴嘴體后，經(jīng)百葉窗的分離作用，將一次風(fēng)氣流分成濃淡兩股；兩部分之間用垂直隔板分開，燃燒器出口處設(shè)有帶波紋形的穩(wěn)燃鈍體。濃相氣流的煤粉濃度高著火好，即使在低負(fù)荷情況下，濃相氣流的風(fēng)煤比仍可保持在較合適的范圍內(nèi)，使著火特性不會(huì)明顯惡化。鈍體形成的高溫?zé)煔饣亓鲄^(qū)又充分為煤粉著火提供了熱源，這兩者的結(jié)合為低負(fù)荷穩(wěn)燃提供了保證。

2 其他設(shè)備情況

（1）制粉系統(tǒng)配置6臺(tái)HP1003型中速碗式磨煤機(jī)，鍋爐燃用設(shè)計(jì)煤種滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，5臺(tái)運(yùn)行1臺(tái)備用。設(shè)計(jì)煤粉細(xì)度R90=35%。

（2）鍋爐每只燃燒器共設(shè)有三層油點(diǎn)火燃燒器和一套微油點(diǎn)火裝置，作為鍋爐啟動(dòng)時(shí)暖爐和低負(fù)荷穩(wěn)燃用，四角三層，油槍采用簡(jiǎn)單機(jī)械霧化噴嘴，油點(diǎn)火裝置中設(shè)置有可伸縮的高能點(diǎn)火器，可直接點(diǎn)燃燃油，在噴燃器A層一次風(fēng)噴口各角處共設(shè)有4套微油點(diǎn)火裝置。

（3）鍋爐爐膛采用平衡通風(fēng)系統(tǒng)，選用兩臺(tái)動(dòng)葉可調(diào)軸流式送風(fēng)機(jī)；兩臺(tái)入口靜葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)；兩臺(tái)離心式一次風(fēng)機(jī)。

（4）鍋爐爐底采用干式排渣機(jī)連續(xù)出渣。

（5）過熱汽溫主要靠一、二級(jí)噴水減溫器調(diào)整，共布置有二級(jí)四個(gè)噴水點(diǎn)，再熱汽溫主要靠擺動(dòng)燃燒器調(diào)節(jié)，并在再熱器進(jìn)口導(dǎo)管裝設(shè)了兩只事故噴水減溫器。

3 鍋爐存在的主要問題和運(yùn)行調(diào)整方法

3.1 鍋爐結(jié)渣及控制

3.1.1 影響結(jié)渣的要素有以下幾個(gè)方面：

（1）煤的結(jié)渣特性。我廠設(shè)計(jì)燃用的煤種為霍林河褐煤，結(jié)渣性強(qiáng)。

（2）灰向水冷壁的傳播。直徑小于10微米的灰顆粒向水冷壁的傳播方式主要為擴(kuò)散和熱遷移，它形成了水冷壁管上的初始沉積層，而直徑較大的灰顆粒向水冷壁的傳播方式主要為慣性傳播，這是引起嚴(yán)重結(jié)渣的重要過程，比如說切圓設(shè)計(jì)過大或發(fā)生偏移造成的嚴(yán)重結(jié)渣。

（3）爐膛溫度的影響。爐膛溫度的影響有三個(gè)方面：一、灰渣自身的溫度；二、灰渣向水冷壁傳播過程中的冷卻過程，如鍋爐已發(fā)生嚴(yán)重結(jié)渣，則灰渣的冷卻將受到很大影響，造成惡性循環(huán)；三、爐膛的溫度水平。爐膛的溫度水平越高，越接近或超過灰的熔點(diǎn)溫度，越容易造成結(jié)渣。因此控制爐膛溫度對(duì)結(jié)渣影響很大。

（4）7、8號(hào)鍋爐的運(yùn)行特性也對(duì)鍋爐結(jié)渣產(chǎn)生影響。這主要表現(xiàn)7、8號(hào)鍋爐基本不調(diào)峰，也就是說鍋爐長期滿負(fù)荷運(yùn)行，沒有負(fù)荷擾動(dòng)產(chǎn)生的自然掉渣過程，若產(chǎn)生結(jié)渣容易惡化。

（5）由于鍋爐采用干排渣系統(tǒng)，爐底漏風(fēng)非常嚴(yán)重。爐底漏風(fēng)造成鍋爐火焰中心上移，燃燒器的中上部區(qū)域溫度水平過高，也是導(dǎo)致爐膛四周水冷壁中上部結(jié)焦嚴(yán)重的一個(gè)主要原因。

3.1.2 通過以上分析及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果，確定鍋爐控制結(jié)渣措施如下：

（1）氧量的控制。氧量降低時(shí)，主燃燒器風(fēng)箱上沿層和D層吹灰器層爐膛溫度持續(xù)升高，爐內(nèi)超過1400℃的點(diǎn)逐漸增加。由于該區(qū)域是結(jié)渣趨勢(shì)最嚴(yán)重的區(qū)域，降低該處的爐膛溫度有利于控制結(jié)渣，因此氧量控制在4%（4點(diǎn)平均值）有利于控制爐膛結(jié)渣。因此確定空預(yù)器入口氧量應(yīng)控制在4%左右。

（2）周界風(fēng)的控制。周界風(fēng)的投入有利于在一次風(fēng)射流外部形成風(fēng)包粉的氣流，阻隔灰粒向水冷壁的傳播，對(duì)控制結(jié)渣有利，同時(shí)也有利于提高鍋爐熱效率和保護(hù)煤粉噴嘴，因此確定在滿負(fù)荷時(shí)將各臺(tái)運(yùn)行磨煤機(jī)周界風(fēng)全部投入，保持全開狀態(tài)。

（3）煤粉細(xì)度控制。如前所述，大部分的10微米以上的灰顆粒向水冷壁的傳播為慣性傳播，煤粉細(xì)度越粗，顆粒越大，慣性力越大，向水冷壁傳播的灰顆粒越多，鍋爐結(jié)渣趨勢(shì)增強(qiáng)，因此采用較細(xì)的煤粉細(xì)度，可以有效地控制爐內(nèi)結(jié)渣。通過對(duì)磨煤機(jī)分離器折向門擋板開度的調(diào)整，目前各臺(tái)磨煤機(jī)煤粉細(xì)度R90基本在20%左右，鍋爐燃燒工況穩(wěn)定，爐渣含碳量平均在1.5%左右，在國內(nèi)處于同類型電廠較好水平。

（4）燃燒器的功率分配。從爐膛溫度的測(cè)量結(jié)果來看，燃燒器區(qū)域爐膛溫度較低，從現(xiàn)場(chǎng)觀察的情況來看，燃燒器區(qū)域尤其是下層燃燒器區(qū)域基本不結(jié)渣，因此可增加下層燃燒器的功率，減小上層燃燒器的功率，也就是增加下層磨出力，減小上層磨出力。

總之，通過對(duì)氧量、煤粉細(xì)度、燃燒器配風(fēng)及功率的控制，加之吹灰器投入率的提高，7、8號(hào)鍋爐水冷壁結(jié)渣現(xiàn)象得到了有效緩解，爐膛水冷壁清潔度增加，排煙溫度下降，干排渣機(jī)的運(yùn)行狀況轉(zhuǎn)好，機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性得到提高。

3.2 鍋爐排煙溫度偏高

經(jīng)過測(cè)試，7、8號(hào)鍋爐排煙溫度偏高設(shè)計(jì)值較多，鍋爐設(shè)計(jì)排煙溫度為148℃，設(shè)計(jì)環(huán)境溫度為25 ℃，試驗(yàn)調(diào)整后，經(jīng)過環(huán)境溫度和給水溫度修正后，鍋爐排煙溫度為166℃，與設(shè)計(jì)值相比排煙溫度偏高18℃。

3.2.1 排煙溫度高的原因主要有以下三點(diǎn)：

（1）煤質(zhì)：燃用煤質(zhì)與設(shè)計(jì)煤質(zhì)基本接近，煤質(zhì)不是排煙溫度偏高的主要原因。

（2）爐膛漏風(fēng)和制粉系統(tǒng)漏風(fēng)：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和計(jì)算，爐膛漏風(fēng)每降低1%，排煙溫度將降低1 ℃左右。

鍋爐額定負(fù)荷工況下，由于熱一次風(fēng)溫度低于設(shè)計(jì)值30℃左右，造成磨煤機(jī)干燥出力不足。制粉系統(tǒng)正常運(yùn)行中冷風(fēng)門全關(guān)，熱風(fēng)門全開，磨煤機(jī)出口溫度平均60℃左右，由于冷風(fēng)門非常嚴(yán)密，空預(yù)器出口一次風(fēng)溫度與磨入口溫度相差非常小，可見制粉系統(tǒng)通過冷風(fēng)門的漏風(fēng)控制的非常好，基本不會(huì)對(duì)排煙溫度產(chǎn)生不利影響。

由于鍋爐采用干排渣系統(tǒng)，爐底漏風(fēng)較大，試驗(yàn)中將爐底關(guān)斷門全關(guān)，排渣暫停，基本上爐底漏風(fēng)已控制最低，此時(shí)排煙溫度能夠降低8℃（4點(diǎn)平均）。鑒于鍋爐設(shè)計(jì)中考慮干排渣系統(tǒng)漏風(fēng)量較大，設(shè)計(jì)有5%的漏風(fēng)量，也就是說鍋爐設(shè)計(jì)排煙溫度148℃中已經(jīng)考慮了爐底漏風(fēng)造成的5℃的影響，目前干排渣系統(tǒng)漏風(fēng)與設(shè)計(jì)相比偏大，但爐底漏風(fēng)造成的對(duì)排煙溫度的影響與設(shè)計(jì)相比偏高了3度左右，可以說爐底漏風(fēng)不是造成鍋爐排煙溫度高的主要原因。

（3）受熱面沾污和受熱面布置不合理。受熱面沾污排煙溫度會(huì)升高，但受熱面沾污也不是造成鍋爐排煙溫度高的最主要原因。經(jīng)過試驗(yàn)測(cè)試，空預(yù)器的換熱能力差是造成鍋爐排煙溫度高的主要原因。

經(jīng)過以上分析可知，造成鍋爐排煙溫度偏高的原因有三方面，爐底漏風(fēng)、受熱面沾污和空預(yù)器換熱能力差，其中空預(yù)器換熱能力差應(yīng)該是最主要的原因。

3.2.2 降低鍋爐排煙溫度的運(yùn)行措施：

（1）加強(qiáng)干排渣系統(tǒng)維護(hù)，減少爐底漏風(fēng)。

（2）爐膛負(fù)壓控制在（-30～-50）Pa。

（3）在保證運(yùn)行磨煤機(jī)石子煤排放正常的前提下，盡量增加下層磨煤機(jī)出力，減小上層磨煤機(jī)出力。

（4）機(jī)組200MW負(fù)荷以上工況下鍋爐各層周界風(fēng)門全開，以減輕鍋爐水冷壁結(jié)渣程度，提高吸熱量，降低排煙溫度。

（5）在夏季排煙溫度高且鍋爐渣量正常的情況下，爐底液壓關(guān)斷門采用間斷運(yùn)行方式。

通過以上措施，7、8號(hào)鍋爐排煙溫度平均降低2℃左右，使供電煤耗降低0.34g/kwh。

4 結(jié)束語

通過以上詳實(shí)的數(shù)據(jù)測(cè)試與分析，基本找出了我廠7、8號(hào)鍋爐排煙溫度高、水冷壁結(jié)渣和減溫水量大等問題的原因。雖然設(shè)計(jì)原因是主要的，但是我們立足于在現(xiàn)有設(shè)備狀態(tài)下在運(yùn)行方式和燃燒調(diào)整上挖掘潛力，以獲得適合機(jī)組運(yùn)行的最佳運(yùn)行方式，經(jīng)過一系列的各項(xiàng)參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整，最終確定了鍋爐最佳運(yùn)行工況，機(jī)組供電煤耗降低，使鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性將得到很大提高。

[1]內(nèi)蒙古霍林河電廠2*300MW工程HG-1060/17.5-HM35型鍋爐說明書第四卷“鍋爐運(yùn)行”[S].（編制：哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司，編號(hào)：06.1500.081-06）.

[2]何金華等.煤質(zhì)結(jié)焦特性分析及防止結(jié)焦的措施[J].電站系統(tǒng)工程，2000(01).