350MW機(jī)組直流鍋爐排煙溫度高原因分析及對(duì)策

高俊偉

摘 要：鍋爐的排煙熱損失是由于排煙溫度高于進(jìn)入鍋爐的空氣溫度，而這部分熱量未被完全利用造成的損失。每臺(tái)鍋爐都有一個(gè)設(shè)計(jì)的排煙溫度，隨著運(yùn)行時(shí)間的增長，排煙溫度逐漸升高，排煙熱損失增大，導(dǎo)致鍋爐效率降低、煤耗升高，經(jīng)濟(jì)效益下降。文章針對(duì)臨河發(fā)電有限公司2*350MW機(jī)組鍋爐特點(diǎn)，提出了相應(yīng)的措施和建議。

關(guān)鍵詞：鍋爐；排煙溫度；分析；措施

引言

中電投寧夏能源鋁業(yè)臨河發(fā)電有限公司2*350MW機(jī)組鍋爐為東方鍋爐廠制造的超臨界參數(shù)、變壓運(yùn)行、螺旋管圈直流鍋爐，其型式為單爐膛、一次中間再熱、前后墻對(duì)沖燃燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、緊身封閉、全鋼構(gòu)架的π型爐。鍋爐型號(hào)：DG1147/25.4-Ⅱ2型。燃燒器采用HT-NR3旋流燃燒器，前后墻布置、對(duì)沖燃燒、前墻3層、后墻2層、每層4只燃燒器。配有兩臺(tái)60%BMCR容量三分倉受熱面轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的空氣預(yù)熱器，一、二次風(fēng)入口裝有暖風(fēng)器，防止空氣預(yù)熱器冷端腐蝕。鍋爐采用冷一次風(fēng)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配備五臺(tái)長春電力修造廠生產(chǎn)的MPS170 HP-II型中速磨煤機(jī)，設(shè)計(jì)煤粉細(xì)度R90為17%。

排煙溫度高對(duì)鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性（一般情況下，排煙溫度每升高12～15℃，排煙熱損失增加0.5%，發(fā)電煤耗增加1.86g/kwh左右）和安全性有很大的影響，同時(shí)對(duì)電除塵設(shè)備的安全運(yùn)行也構(gòu)成威脅，根據(jù)設(shè)備的具體狀況，全面分析造成鍋爐排煙溫度升高的各種因素，制定出切實(shí)可行的措施以達(dá)到降低排煙溫度，減少排煙熱損失，提高鍋爐效率。下面作者就臨河發(fā)電有限公司2*350MW機(jī)組鍋爐進(jìn)行全面的分析。

1 影響鍋爐排煙溫度高的因素

影響鍋爐排煙溫度的因素有很多，在理論與實(shí)踐相結(jié)合的基礎(chǔ)上，對(duì)排煙溫度升高的原因進(jìn)行了分類，造成排煙溫度升高原因主要有鍋爐各部位的漏風(fēng)、爐膛過量空氣系數(shù)大、磨煤機(jī)一次風(fēng)量大、受熱面吹灰不及時(shí)、空預(yù)器入口風(fēng)溫高、鍋爐“四管”結(jié)垢的問題、煤質(zhì)變化和煤粉變粗、磨煤機(jī)運(yùn)行方式及臺(tái)數(shù)等。

2 鍋爐排煙溫度高的原因分析及解決措施

2.1 鍋爐各部位漏風(fēng)

分析：鍋爐漏風(fēng)是排煙溫度升高的主要原因之一，分為爐膛漏風(fēng)、制粉系統(tǒng)漏風(fēng)及煙道漏風(fēng)三類。不同部位的漏風(fēng)對(duì)鍋爐運(yùn)行造成的危害也不盡相同，但不管什么部位的漏風(fēng)，都會(huì)使氣體體積增大，排煙熱損失以及引風(fēng)機(jī)電耗增加。如果漏風(fēng)嚴(yán)重，引風(fēng)機(jī)出力已達(dá)到最大還不能維持規(guī)定的爐膛負(fù)壓，而采取被迫減小送風(fēng)機(jī)出力時(shí)，會(huì)使不完全燃燒熱損失增大，鍋爐結(jié)渣可能性加劇，甚至不得不限制鍋爐出力。

措施：利用機(jī)組大修、小修的機(jī)會(huì)對(duì)鍋爐本體及制粉系統(tǒng)進(jìn)行徹底的查漏和堵漏工作，尤其是鍋爐本體系統(tǒng)的密封、結(jié)合面以及與鍋爐連接的重要輔機(jī)系統(tǒng)，采用密封比較好的看火孔、風(fēng)門擋板。在鍋爐啟動(dòng)前按要求做風(fēng)壓試驗(yàn)，風(fēng)壓試驗(yàn)合格后再啟動(dòng)。在運(yùn)行中，檢查完畢后隨時(shí)關(guān)閉看火門、孔等。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，這一措施可有效降低排煙溫度。

2.2 爐膛過量空氣系數(shù)過大

分析：進(jìn)入爐膛的燃料完全燃燒所需要的空氣量往往大于理論的空氣量，需要有過量的空氣才能使燃料完全燃燒。實(shí)際空氣量與理論空氣量的比值稱為過?？諝庀禂?shù)，以α表示，其值大小與燃燒方法及燃料性質(zhì)有關(guān)，一般情況下α等于1.15～1.35。以上指的是鍋爐中參與燃燒的過?？諝庀禂?shù)，當(dāng)鍋爐爐墻不嚴(yán)密時(shí)，煙氣從爐膛流經(jīng)受熱面的過程中會(huì)漏入空氣，使煙氣中過?？諝饬吭龆?，這些空氣無助于燃燒，反而會(huì)使鍋爐排出的煙氣量增多，氧量增加，使引風(fēng)機(jī)能耗增大，鍋爐排煙熱損失增加，排煙溫度升高。

措施：（1）在鍋爐運(yùn)行指標(biāo)調(diào)整過程中，保證爐膛不結(jié)焦的情況下，保持較低的氧量：3.0～3.5，維持低氧燃燒，一方面可減少NOX的生成、降低尾部煙道腐蝕、減輕煙氣對(duì)環(huán)境的污染，另一方面可以節(jié)約廠用電率，降低排煙溫度。（2）發(fā)現(xiàn)鍋爐漏風(fēng)缺陷及時(shí)通知檢修處理。

2.3 磨煤機(jī)一次冷風(fēng)量大

分析：臨河發(fā)電公司制粉系統(tǒng)采用長春電力修造廠生產(chǎn)的170 HP-II型中速磨煤機(jī)，為保證磨煤機(jī)的運(yùn)行安全，往往對(duì)磨煤機(jī)一次風(fēng)流量和出口溫度有所限制，磨煤機(jī)運(yùn)行中按廠家要求一次風(fēng)流量>51.6t/h，磨煤機(jī)出口溫度控制在62-75℃范圍內(nèi)，跳閘值為82℃，為了保持磨煤機(jī)一次風(fēng)量和出口溫度在正常范圍內(nèi)，通常需要開大一次冷風(fēng)來維持，結(jié)果使流過預(yù)熱器的一次風(fēng)量減小，因而得出的結(jié)論是磨煤機(jī)出口溫度控制得越低，則冷一次風(fēng)的比例越大，即流過空預(yù)器的風(fēng)量就會(huì)降低，引起排煙溫度升高。

磨煤機(jī)實(shí)際運(yùn)行中風(fēng)粉配比曲線偏離了設(shè)計(jì)值，MPS170HP型磨煤機(jī)設(shè)計(jì)出力為40t/h時(shí)風(fēng)量為65t/h左右，實(shí)際運(yùn)行中達(dá)70t/h以上，在保持一定的磨煤機(jī)出口溫度下，一次風(fēng)量增大，則其中冷一次風(fēng)量也增大，送風(fēng)量減少，從而導(dǎo)致排煙溫度升高。

措施：（1）在制粉系統(tǒng)安全及爐膛不結(jié)焦的前提下，可適當(dāng)提高磨煤機(jī)出口溫度，減少進(jìn)入磨煤機(jī)的一次冷風(fēng)量，盡可能關(guān)閉冷一次風(fēng)擋板，用熱一次風(fēng)擋板調(diào)節(jié)風(fēng)量，這不僅能加強(qiáng)空氣預(yù)熱器的換熱效果，還可以使進(jìn)入爐膛的風(fēng)粉混合物溫度升高，有效降低排煙溫度。（2）按照合理的風(fēng)粉配比曲線進(jìn)行調(diào)整，定期測量磨煤機(jī)出口溫度、風(fēng)速、風(fēng)粉濃度以及燃燒器出的溫度，綜合判斷磨煤機(jī)出粉情況，減小一次風(fēng)率。但一次風(fēng)率也不能太低，容易造成一次風(fēng)管內(nèi)積粉噴嘴過熱燒損的故障和磨煤機(jī)堵塞的現(xiàn)象，因此，要根據(jù)原始設(shè)計(jì)和設(shè)備的具體狀況來決定磨煤機(jī)的風(fēng)粉配比比例。

2.4 受熱面吹灰不及時(shí)造成積灰

分析：鍋爐受熱面積灰分為爐膛、水平煙道和尾部煙道蒸發(fā)受熱面積灰，受熱面的積灰將使煙氣與受熱面之間的傳熱熱阻增加，鍋爐吸熱量降低，煙氣放熱量減少。爐膛蒸發(fā)受熱面積灰將會(huì)使?fàn)t膛內(nèi)的輻射換熱減小，導(dǎo)致爐膛出口煙氣溫度升高；而水平煙道和尾部煙道中受熱面積灰時(shí)，使該處的傳熱效率下降，煙氣溫度升高，以上三種煙氣溫度升高將直接導(dǎo)致排煙溫度的升高。

措施：運(yùn)行中加強(qiáng)鍋爐吹灰工作，適當(dāng)縮短吹灰間隔，墻式吹灰器吹為每六小時(shí)一次，長桿吹灰器每天進(jìn)行一次；檢修人員加強(qiáng)日常檢修與維護(hù)，確保吹灰器的正常投入，保持各受熱面的清潔；空預(yù)器加裝乙炔脈動(dòng)吹灰裝置，利用乙炔氣體爆破產(chǎn)生的超聲波除灰，并結(jié)合蒸汽吹灰，確保了空預(yù)器煙氣差壓在1.2kpa以下。

2.5 空預(yù)器入口風(fēng)溫高

分析：寧夏自治區(qū)銀川市當(dāng)?shù)丨h(huán)境最高溫度達(dá)38℃左右，空氣預(yù)熱器入口一、二次風(fēng)溫高，空氣預(yù)熱器對(duì)流換熱減少，換熱效率下降，從而使排煙溫度升高。同時(shí)磨煤機(jī)出口溫度一定的情況下，因環(huán)境溫度高，冷一次風(fēng)增大、熱一次風(fēng)減少，流過空預(yù)器的風(fēng)量減少，排煙溫度升高。若爐內(nèi)采取增加受熱面的方法來降低空預(yù)器入口煙溫，到冬季運(yùn)行時(shí)排煙溫度又會(huì)低于露點(diǎn)溫度很多，造成空預(yù)器低溫腐蝕，降低設(shè)備使用壽命，必須投入暖風(fēng)器來提高空預(yù)器入口二次風(fēng)溫度，這樣又會(huì)增加輔汽的用量。

措施：環(huán)境因素是難以克服的，根據(jù)環(huán)境溫度變化的規(guī)律，綜合考慮鍋爐運(yùn)行方式。

2.6 鍋爐“四管”結(jié)垢的問題

分析：鍋爐省煤器、水冷壁、過熱器、再熱器管內(nèi)結(jié)垢，造成煙氣與管內(nèi)的水及蒸汽的換熱效率下降，保證機(jī)組負(fù)荷一定的情況下，需要增加燃料量，爐膛煙氣溫度升高，從而使得排煙溫度升高。

措施：做好電廠的水質(zhì)監(jiān)督工作，定期化驗(yàn)機(jī)組水、汽品質(zhì)在合格范圍之內(nèi)，對(duì)于超臨界直流鍋爐來說，水質(zhì)要求較亞臨界鍋爐嚴(yán)格，當(dāng)水質(zhì)不合格，必要時(shí)停止機(jī)組運(yùn)行，待水質(zhì)合格后再重新啟動(dòng)。

2.7 煤質(zhì)變化和煤粉變粗

分析：（1）當(dāng)入爐煤揮發(fā)分較高時(shí)，為保證制粉系統(tǒng)運(yùn)行安全，需要控制磨煤機(jī)出口溫度在煤粉自燃范圍內(nèi)，磨煤機(jī)冷一次風(fēng)量增大，熱一次風(fēng)量減少，進(jìn)入空氣預(yù)熱器的一次風(fēng)量降低，空氣預(yù)熱器傳熱效率下降，從而導(dǎo)致排煙溫度升高。（2）制粉系統(tǒng)煤粉變粗，進(jìn)而一次風(fēng)量偏大的情況下，爐內(nèi)燃燒推遲，火焰中心上移，排煙溫度升高，爐渣變黑、飛灰可燃物增大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成空預(yù)器著火，影響了鍋爐安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

措施：鍋爐在正常運(yùn)行中，加強(qiáng)燃料的管理和制備，煤質(zhì)突變及時(shí)告知運(yùn)行人員并進(jìn)行相應(yīng)的燃燒調(diào)整，嚴(yán)格控制制粉系統(tǒng)煤粉細(xì)度（按規(guī)定控制磨煤機(jī)出粉分離器擋板開度）和一、二次風(fēng)量的調(diào)整，加強(qiáng)監(jiān)視空預(yù)器入口煙溫及鍋爐排煙溫度，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

2.8 磨煤機(jī)運(yùn)行方式及臺(tái)數(shù)

分析：臨河發(fā)電有限公司2*350MW機(jī)組制粉系統(tǒng)配置五臺(tái)磨煤機(jī)，正常運(yùn)行中磨煤機(jī)四臺(tái)運(yùn)行一臺(tái)備用，鍋爐前墻布置由下至上為C、B、D三層燃燒器，后墻布置由下至上為A、E兩層燃燒器，燃燒方式采用前、后墻對(duì)沖燃燒，正常運(yùn)行為A、B、C、E磨煤機(jī)運(yùn)行，若底層磨煤機(jī)停運(yùn)檢修或非正常運(yùn)行方式時(shí)，需要啟動(dòng)上層磨煤機(jī)運(yùn)行，火焰中心上移，導(dǎo)致鍋爐超溫和排煙溫度升高；當(dāng)運(yùn)行中發(fā)生煤質(zhì)變差帶負(fù)荷能力下降，需要五臺(tái)磨煤機(jī)全部投入運(yùn)行時(shí)，一次風(fēng)量增大，鍋爐氧量升高，送風(fēng)量隨之降低，空氣預(yù)熱器吸熱量減少，從而導(dǎo)致排煙溫度升高。

措施：鍋爐在正常運(yùn)行中，盡可能按照正常運(yùn)行方式運(yùn)行，A、B、C、E磨煤機(jī)運(yùn)行，D磨煤機(jī)備用，當(dāng)五臺(tái)磨煤機(jī)全部投入運(yùn)行時(shí)，保持下層四臺(tái)磨煤機(jī)接近滿出力，最上層D磨煤機(jī)保持低負(fù)荷運(yùn)行，綜合考慮鍋爐的運(yùn)行調(diào)整，有效降低了排煙溫度同時(shí)也減小了鍋爐左右側(cè)煙溫偏差。

3 結(jié)束語

鍋爐損失由排煙熱損失、機(jī)械不完全燃燒熱損失、化學(xué)不完全燃燒損失、灰渣物理損失及散熱損失組成，而這五項(xiàng)損失中排煙熱損失是對(duì)鍋爐效率影響最大的一項(xiàng)?？梢姡m當(dāng)降低排煙熱損失對(duì)提高鍋爐效率及全廠發(fā)電經(jīng)濟(jì)性有著更重要的意義，降低鍋爐排煙溫度，增強(qiáng)機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性已成為一個(gè)重要課題。

文章通過理論分析和現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，對(duì)引起350MW直流鍋爐排煙溫度升高的原因從運(yùn)行、設(shè)計(jì)、檢修、管理等方面進(jìn)行了分析、歸納，并提出了一些切實(shí)可行的措施和方案，實(shí)踐中有效降低了臨河發(fā)電公司1147t/h鍋爐的排煙溫度，同時(shí)也給同類型機(jī)組和兄弟單位提供參考。

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