W形火焰鍋爐燃燒煙煤后排煙溫度升高原因及改進(jìn)措施

程永峰

(華電國(guó)際萊城發(fā)電廠， 山東萊蕪 271100)

W形火焰鍋爐燃燒煙煤后排煙溫度升高原因及改進(jìn)措施

程永峰

(華電國(guó)際萊城發(fā)電廠， 山東萊蕪 271100)

對(duì)某臺(tái)鍋爐由無(wú)煙煤改燒煙煤后，排煙溫度異常升高的原因進(jìn)行了分析，提出了降低排煙溫度的措施。實(shí)踐證明：經(jīng)磨煤機(jī)出口風(fēng)溫由80 ℃提高至85 ℃，并加強(qiáng)受熱面吹灰后，排煙溫度下降了4～6 K，達(dá)到了預(yù)期效果。

W形火焰鍋爐； 無(wú)煙煤； 排煙溫度； 空氣預(yù)熱器

排煙損失是鍋爐各項(xiàng)熱損失中最大的一項(xiàng)，約5%～12%，影響排煙損失的主要因素是排煙溫度。一般情況下，排煙溫度每升高10 K，鍋爐效率降低1%，相應(yīng)多耗煤1.2%～2.4%。故降低排煙溫度對(duì)鍋爐的熱經(jīng)濟(jì)性有重大的意義。

某廠鍋爐由無(wú)煙煤改燒煙煤后排煙溫度異常偏高，造成排煙熱損失增大，降低了鍋爐的經(jīng)濟(jì)性。筆者對(duì)排煙溫度升高的原因進(jìn)行查找分析，并提出了具體改造措施。

1 設(shè)備概況

某電廠300 MW機(jī)組采用W形火焰鍋爐[1]，型號(hào)為DG1025/18.2-II10。該鍋爐為雙拱型單爐膛，燃燒器布置于下爐膛的前、后拱上，呈W形火焰燃燒方式，設(shè)計(jì)煤種為粵北地區(qū)紅工無(wú)煙煤。

W形火焰鍋爐燃燒系統(tǒng)采用雙旋風(fēng)分離式煤粉濃縮型燃燒器。該燃燒器由1個(gè)格條分配箱、2個(gè)旋風(fēng)筒，2個(gè)主燃燒噴口、2個(gè)乏氣擋板、2個(gè)乏氣噴口和相應(yīng)管道組成。24個(gè)旋風(fēng)分離式煤粉濃縮型燃燒器分別錯(cuò)列布置在前、后拱上。

2 排煙溫度升高問題

2.1 現(xiàn)象

該鍋爐設(shè)計(jì)煤種為無(wú)煙煤，因煤炭采購(gòu)問題，自2010年開始燃用煙煤。為分析該鍋爐改燒煙煤后排煙溫度變化情況，進(jìn)行了2臺(tái)鍋爐排煙溫度[2]統(tǒng)計(jì)。為了排除環(huán)境溫度對(duì)排煙溫度的影響，按照《電站鍋爐性能試驗(yàn)規(guī)程》首先對(duì)排煙溫度進(jìn)行修正，把排煙溫度全部修正到設(shè)計(jì)送風(fēng)溫度下進(jìn)行比較。修正公式為：

(1)

式中：tpy為排煙溫度，℃；tsf為設(shè)計(jì)送風(fēng)溫度，℃；tpyb為排煙溫度實(shí)際值，℃；tpyp為表盤排煙溫度，℃；tkyq為空氣預(yù)熱器進(jìn)口煙氣溫度，℃；tsfp為表盤送風(fēng)溫度，℃。

鍋爐運(yùn)行參數(shù)見表1。

表1 運(yùn)行參數(shù)

為了保證不同時(shí)間排煙溫度比較的一致性，排煙溫度表盤值取A、B側(cè)溫度較高的平均值，其他值所取的測(cè)點(diǎn)保持不變。圖1為2011年1—5月2臺(tái)鍋爐排煙溫度統(tǒng)計(jì)平均值。1號(hào)、2號(hào)機(jī)組在相同負(fù)荷的情況下，2號(hào)鍋爐平均修正排煙溫度比1號(hào)鍋爐高出10 K左右。

圖1 鍋爐排煙溫度圖

2.2 原因分析

對(duì)鍋爐改燒煙煤后，排煙溫度升高的原因分析如下：

(1) 鍋爐設(shè)計(jì)煤種[3]為粵北地區(qū)紅工無(wú)煙煤，揮發(fā)分為10%，熱值為16 800 kJ/kg。由于無(wú)煙煤采購(gòu)困難，2號(hào)鍋爐改燒煙煤，煙煤揮發(fā)分空氣干燥基達(dá)到了25%。為保證機(jī)組安全運(yùn)行，對(duì)磨煤機(jī)分離器出口煤粉溫度限制不超過80 ℃，需要在磨煤機(jī)進(jìn)口前摻入較低溫度的冷空氣，造成較低溫度的一次風(fēng)所占的比例增大，經(jīng)過空氣預(yù)熱器換熱的風(fēng)量有所降低，從而導(dǎo)致吸熱量減少、鍋爐煙氣溫度相對(duì)升高。

(2) 磨煤機(jī)運(yùn)行中，風(fēng)、煤粉摻配比列不合適，與設(shè)計(jì)值相差甚遠(yuǎn)，按設(shè)計(jì)，BBD4060型單臺(tái)磨煤機(jī)額定出力為60 t/h時(shí)，風(fēng)量為96 t/h，現(xiàn)實(shí)運(yùn)行中風(fēng)量大于120 t/h。在相同的磨煤機(jī)分離器出口溫度下，一次風(fēng)量越大，則其中冷一次風(fēng)量也增大；同時(shí)會(huì)造成送風(fēng)量的降低，導(dǎo)致排煙溫度升高。

(3) 為適應(yīng)該煤種的變化，完全關(guān)閉了燃燒器的乏氣擋板，使一次風(fēng)煤粉濃度降低，著火推遲；加之煙煤含碳量降低，揮發(fā)分升高，火焰變長(zhǎng)，火焰中心上移，致使鍋爐排煙溫度升高。

(4) 由表1可看出空氣預(yù)熱器前后煙氣壓差大，B側(cè)尤其嚴(yán)重；空氣預(yù)熱器一、二次風(fēng)壓差大，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器換熱不良，蓄熱元件灰堵塞或損壞；空氣預(yù)熱器密封裝置密封不良，A、B側(cè)二次風(fēng)量相差較大使二次風(fēng)溫偏差，影響空氣預(yù)熱器的傳熱，使排煙溫度進(jìn)一步升高。

(5) 尾部受熱面偏少，如省煤器、空氣預(yù)熱器[4]。從運(yùn)行參數(shù)可知，空氣預(yù)熱器出口的一、二次風(fēng)溫基本達(dá)到設(shè)計(jì)值，說明空氣預(yù)熱器受熱面應(yīng)該是夠的；省煤器出口水溫沒有達(dá)到設(shè)計(jì)值，而且欠飽和度較多，初步判斷省煤器受熱面面積不夠。

(6) 受熱面結(jié)渣或積灰嚴(yán)重。爐膛水冷壁結(jié)渣或積灰，煙氣尾部受熱面積灰嚴(yán)重，受熱面吸熱減少造成排煙溫度升高。

(7) 吹灰設(shè)備缺陷明顯增加和處理不及時(shí)影響吹灰，以及低負(fù)荷吹灰減少等使積灰嚴(yán)重加劇，導(dǎo)致傳熱下降、排煙溫度升高。

(8) 鍋爐負(fù)荷和氣溫對(duì)排煙溫度的影響。隨著鍋爐負(fù)荷升高，爐膛出口煙氣溫度升高，排煙溫度也升高；氣溫升高，空氣預(yù)熱器吸熱減少，造成鍋爐排煙溫度上升。

3 改進(jìn)措施

針對(duì)鍋爐排煙溫度升高問題，采取以下改進(jìn)措施：

(1) 首先保證爐膛內(nèi)部不結(jié)焦和制粉系統(tǒng)運(yùn)行安全，提升磨煤機(jī)一次風(fēng)風(fēng)粉混合物的溫度，相對(duì)地降低冷風(fēng)量。為了防止煤粉中揮發(fā)分爆燃，調(diào)整磨煤機(jī)分離器出口溫度不要過高。因200 ℃時(shí)煙煤的揮發(fā)分會(huì)大量析出自燃，因此，磨煤機(jī)分離器出口溫度的提高有一定潛力。試驗(yàn)證明：磨煤機(jī)分離器出口溫度由80 ℃提高到85 ℃后，排煙溫度可降低6～8 K。適當(dāng)降低一次風(fēng)率以降低冷風(fēng)風(fēng)量，因一次風(fēng)率太低，易造成一次風(fēng)管內(nèi)積粉導(dǎo)致噴嘴堵塞。因此，要根據(jù)原始設(shè)計(jì)及在裝設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行工況，通過試驗(yàn)來確定合理的風(fēng)粉配比曲線；定期測(cè)量一次風(fēng)噴口風(fēng)速，并校驗(yàn)一次風(fēng)量的測(cè)量系統(tǒng)，防止因測(cè)量誤差導(dǎo)致磨煤機(jī)實(shí)際運(yùn)行中一次風(fēng)量偏大。

(2) 回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器一般在冷端煙氣側(cè)配置一個(gè)吹灰器[5]，因?yàn)槔涠朔e灰最多。熱端吹灰器的選用與否，主要取決于鍋爐燃料的品種和燃料的元素分析。由于2號(hào)鍋爐燃用煤種發(fā)生了變化，建議在其熱端煙氣側(cè)加裝一個(gè)吹灰器，停爐時(shí)用水清洗空氣預(yù)熱器蓄熱元件，更換破損蓄熱元件，這樣既可防止空氣預(yù)熱器蓄熱元件堵灰，增加空氣預(yù)熱器的傳熱能力，降低排煙溫度，又能防止鍋爐開、停爐或低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)爐溫過低，及由于油煤混燒，煤種揮發(fā)分高、灰顆粒堆積容易著火而引起的空氣預(yù)熱器火災(zāi)事故。

(3) 增大省煤器換熱面積，同時(shí)由于給水溫度的升高，燃料消耗量減少，煙氣體積減少，可使排煙溫度進(jìn)一步降低。

(4) 加強(qiáng)吹灰設(shè)備維護(hù)管理，盡可能減少吹灰設(shè)備缺陷或縮短吹灰設(shè)備的消缺時(shí)間。加強(qiáng)吹灰運(yùn)行管理，定期進(jìn)行爐膛吹灰和尾部受熱面吹灰，以加強(qiáng)爐膛和受熱面吸熱。

(5) 目前2號(hào)鍋爐空氣預(yù)熱器熱端扇形板密封間隙調(diào)節(jié)只能手動(dòng)調(diào)節(jié)，不能根據(jù)機(jī)組負(fù)荷的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)，空氣預(yù)熱器漏風(fēng)嚴(yán)重。A、B側(cè)空氣預(yù)熱器二次風(fēng)量、二次風(fēng)溫偏差大，使排煙溫度升高的同時(shí)增大了送、引風(fēng)機(jī)電耗，因此建議改裝為空氣預(yù)熱器間隙自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。

(6) 由于2號(hào)爐設(shè)計(jì)燃用無(wú)煙煤，磨煤機(jī)出口溫度控制較高，因此空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)向時(shí)先經(jīng)過一次風(fēng)，再經(jīng)過二次風(fēng)，一次風(fēng)溫高于二次風(fēng)溫。而一般燃用煙煤的電廠，空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)向均是先經(jīng)過二次風(fēng)，再經(jīng)過一次風(fēng)，二次風(fēng)溫高于一次風(fēng)溫。摻燒較高揮發(fā)分混煤，磨煤機(jī)出口溫度降至80 ℃，目前磨煤機(jī)冷風(fēng)開度一般都在40%以上。摻入冷風(fēng)較多后，經(jīng)過空氣預(yù)熱器的冷風(fēng)變少，排煙溫度升高。建議變換空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)向，先經(jīng)過二次風(fēng)再經(jīng)過一次風(fēng)，以提高二次風(fēng)溫和降低一次風(fēng)溫，達(dá)到降低排煙溫度的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過提高磨煤機(jī)出口溫度、加強(qiáng)吹灰措施后，2號(hào)鍋爐排煙溫度與采取措施前相比，在同樣工況下排煙溫度已有4～6 K的下降，保證了機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對(duì)同類機(jī)組燃用煙煤降低排煙溫度有很好的參考作用。

至于增大省煤器換熱面積、空氣預(yù)熱器熱端煙氣側(cè)配置吹灰器、空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)向調(diào)整等措施，則需要進(jìn)一步的論證、核算，并進(jìn)行改造。

[1] 李衍平. 300 MW機(jī)組燃煤鍋爐空氣分級(jí)低NOx燃燒系統(tǒng)改造技術(shù)[J]. 黑龍江電力,2013,35(3):272-274.

[2] 梁學(xué)東,謝昆. 1 000 MW機(jī)組鍋爐低熱值煤種摻燒的經(jīng)濟(jì)性分析[J]. 熱力發(fā)電,2014,43(11):1-5.

[3] 趙樹美,李衍平. 1 000 MW機(jī)組鍋爐水冷壁出口汽溫偏差大的原因分析與對(duì)策[J]. 浙江電力,2014,33(3)：38-41.

[4] 周科,王曉旭,柳宏剛,等. 燃用高硫煤W火焰鍋爐結(jié)焦與爐效綜合治理[J]. 熱力發(fā)電,2014,43(11):46-50.

[5] 張知翔,郭睿,王慧青. 空氣預(yù)熱器X比對(duì)排煙溫度的修正方法[J]. 熱力發(fā)電,2014,43(11):116-119.

Cause Analysis and Countermeasures for High Exhaust Gas Temperature of a Bituminous Coal-fired W-flame Boiler

Cheng Yongfeng

(Laicheng Power Plant, Huadian Power International Co., Ltd., Laiwu 271100, Shandong Province, China)

To reduce the exhaust gas temperature of a W-flame boiler changing from burning anthracite into burning bituminous coal, an analysis was conducted to the causes leading to the temperature rise of exhaust gas, and subsequently corresponding countermeasures were proposed and taken. Results show that by increasing outlet air temperature of the pulverizer from 80 ℃ to 85 ℃ and by strengthening soot blowing on related heating surfaces, the exhaust gas temperature has been lowered by 4～6 K as expected.

W-flame boiler; anthracite; exhaust gas temperature; air preheater

2015-01-20

程永峰(1984—)，男，助理工程師，從事火力發(fā)電廠集控運(yùn)行方面的工作。

E-mail: lcdc009@163.com

TK22

A

1671-086X(2015)04-0273-03