超臨界直流鍋爐排煙溫度降低淺析

摘 要：國(guó)電某發(fā)電公司660MW機(jī)組SG-2066/25.4-M977型超臨界參數(shù)、四角對(duì)沖切圓燃燒并輔助墻式燃燼風(fēng)直流鍋爐，由上海鍋爐廠初次設(shè)計(jì)制造，在鍋爐燃燒調(diào)整方面缺乏經(jīng)驗(yàn)，造成排煙溫度相對(duì)較高。本文通過(guò)分析影響排煙溫度高的因素，并提出相應(yīng)解決方案，摸索及總結(jié)參數(shù)控制、節(jié)能降耗相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，提高機(jī)組的安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：超臨界；直流鍋爐；排煙溫度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.059

1 引言

國(guó)電某發(fā)電公司#5機(jī)組采用上海鍋爐廠SG-2066/25.4-M977型超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈，單爐膛、一次中間再熱、切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)Π型露天布置、固態(tài)排渣燃煤直流鍋爐。[1]#5爐投產(chǎn)后，鍋爐排煙溫度偏高，夏季可達(dá)170℃以上。不僅鍋爐熱效率低，也嚴(yán)重影響到鍋爐經(jīng)濟(jì)性。該公司通過(guò)鍋爐燃燒調(diào)整，制粉系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整，系統(tǒng)漏風(fēng)檢查及堵漏等解決方案，有效降低了鍋爐排煙溫度。

2 影響排煙溫度高的因素

2.1 漏風(fēng)

漏風(fēng)包括爐膛漏風(fēng)、制粉系統(tǒng)漏風(fēng)、煙道漏風(fēng)。是鍋爐排煙溫度高的重要原因。爐膛漏風(fēng)主要包括爐頂密封、看火口、人孔門及爐底機(jī)械密封處漏風(fēng)。在所有漏風(fēng)中，以爐底漏風(fēng)影響最大，漏風(fēng)使排煙容積增大，導(dǎo)致排煙損失Q2增加。#5爐膛漏風(fēng)主要集中在爐底干除渣裝置的機(jī)械密封處，此外干除渣裝置本體布置的檢查清灰孔、冷卻風(fēng)孔和觀察孔也形成漏風(fēng)。

2.2 一次風(fēng)率

摻冷風(fēng)是指在制粉系統(tǒng)和一次風(fēng)中摻冷風(fēng)。摻冷風(fēng)量過(guò)多會(huì)使流過(guò)空氣預(yù)熱器的空氣量減少，使空氣預(yù)熱器的吸熱量減少，最后使排煙溫度升高。摻冷風(fēng)量過(guò)多是由于一次風(fēng)率過(guò)高，磨煤機(jī)出力下降或部分磨煤機(jī)停運(yùn)造成的。因此可適當(dāng)降低一次風(fēng)率，減少冷風(fēng)的摻入量。在爐膛不結(jié)焦的情況下，還可提高一次風(fēng)風(fēng)粉混合物的溫度，減少冷風(fēng)的摻入量。

2.3 過(guò)?？諝庀禂?shù)

衡量鍋爐燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)為過(guò)?？諝庀禂?shù)α?？諝庀禂?shù)α過(guò)大，會(huì)使鍋爐排出的煙氣量增多，使鍋爐排煙熱損失增大，引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)電能耗量增加。選擇合理空氣系數(shù)，會(huì)使能量損失減少。在660MW工況下鍋爐運(yùn)行的氧量在2.8～3.3%，實(shí)際#5爐空預(yù)器入口的氧量4.0～4.5%，運(yùn)行氧量偏高一方面遠(yuǎn)傳值低于實(shí)際測(cè)量值，另一方面是由于鍋爐廠提供的運(yùn)行氧量（3.5%）偏高。

2.4 制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式

制粉系統(tǒng)運(yùn)行選擇上層磨時(shí)火焰中心會(huì)升高，鍋爐熱負(fù)荷在爐膛較高位置處集中，導(dǎo)致排煙溫度升高。當(dāng)燃煤煤質(zhì)變化時(shí)，應(yīng)相應(yīng)地改變磨煤機(jī)的運(yùn)行方式。當(dāng)燃用發(fā)熱量低的煤時(shí)，應(yīng)使用下層制粉系統(tǒng)并且保持較細(xì)的煤粉細(xì)度，否則燃燒不充分，會(huì)使飛灰含碳量增加，燃燒不完全損失增大，從而導(dǎo)致排煙溫度升高。當(dāng)燃用發(fā)熱量高的煤時(shí)，可以保證充分燃燒的情況下使用上層制粉系統(tǒng)。運(yùn)行磨煤機(jī)分離器轉(zhuǎn)速直接影響著入爐煤粉細(xì)度，合理的煤粉細(xì)度保證煤粉進(jìn)入爐內(nèi)開始燃燒的時(shí)間長(zhǎng)短，過(guò)粗的煤粉導(dǎo)致煤粉燃燒推遲，排煙溫度上升。

2.5 積灰與結(jié)焦

受熱面的積灰與結(jié)焦，會(huì)影響受熱面與高溫?zé)煔獾膫鳠嵝Ч?，使煙氣不能被及時(shí)冷卻，導(dǎo)致排煙溫度升高。另外尾部受熱面的積灰堵塞，使尾部煙道形成煙氣走廊，產(chǎn)生高溫度區(qū)和低溫度區(qū)，在低溫度區(qū)內(nèi)空氣預(yù)熱器處煙氣結(jié)露腐蝕管壁，管壁腐蝕穿透后又造成空氣預(yù)熱器漏風(fēng)。送風(fēng)走短路進(jìn)入煙道，影響鍋爐送風(fēng)，造成高負(fù)荷情況下爐膛缺氧燃燒，引起排煙溫度升高。

3 排煙溫度運(yùn)行控制措施

通過(guò)對(duì)排煙溫度在運(yùn)行中影響鍋爐經(jīng)濟(jì)性的諸因素分析與討論，實(shí)施了以下解決措施并取得了很好的效果。

3.1 爐膛漏風(fēng)

治理爐底攝像頭、檢查孔和爐底機(jī)械密封漏風(fēng)點(diǎn)；及時(shí)關(guān)閉爐底清掃連、鋼帶機(jī)檢查孔；根據(jù)爐底鋼帶機(jī)上排渣量，調(diào)整控制冷卻風(fēng)門開度；關(guān)閉爐本體檢查孔、噴燃器檢查孔。負(fù)荷330MW時(shí)，在爐底無(wú)排渣時(shí)，可液壓關(guān)斷門，減少爐底漏風(fēng)。

措施執(zhí)行后，排煙溫度和風(fēng)機(jī)電流明顯下降。隨著液壓關(guān)斷門的關(guān)閉，引風(fēng)機(jī)電流下降，送風(fēng)機(jī)電流略有上升，爐底漏風(fēng)得到有效封堵，漏風(fēng)量改經(jīng)送風(fēng)機(jī)進(jìn)入爐膛。排煙溫度下降了3℃左右，入爐總煤量下降。

3.2 一次風(fēng)率

盡量保持較低的一次風(fēng)壓，一次風(fēng)母管壓力額定負(fù)荷下維持11kPa左右，500MW負(fù)荷下維持在100kPa左右， 330MW負(fù)荷下維持在9kPa左右， 增大磨煤機(jī)入口熱一次風(fēng)門開度，降低制粉系統(tǒng)風(fēng)道節(jié)流損失。增大磨煤機(jī)入口熱一次風(fēng)門開度，降低制粉系統(tǒng)的阻力。

控制磨煤機(jī)出口溫度在80℃以上，盡量使磨煤機(jī)熱風(fēng)調(diào)門開度，冷風(fēng)調(diào)門關(guān)小，減小冷一次風(fēng)用量；煤粉管的一次風(fēng)速達(dá)30m/s左右，通過(guò)設(shè)置磨煤機(jī)一次風(fēng)量偏置（從0設(shè)置到-5），降低一次風(fēng)量，在磨煤機(jī)不堵煤的情況下，降低一次風(fēng)量偏置設(shè)置到-10～-8。

3.3 過(guò)剩空氣系數(shù)

額定負(fù)荷時(shí)，DCS運(yùn)行氧量由3.0%降低到1.5～2.0%后，煙氣中CO濃度70PPm以下，飛灰含碳量在1.0%左右。空預(yù)器入口氧量從4.4%降低到2.7%，排煙氧量從5.3%減到3.3%。當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，調(diào)整進(jìn)入爐膛的燃料和空氣量，改變?nèi)紵r。額定負(fù)荷下，保持省煤器出口氧量在2.1%左右（DCS均值在1.4～1.6%之間）；500MW負(fù)荷下，保持省煤器出口氧量3.25%（DCS均值在2.1～2.4%之間）；330MW負(fù)荷下，在送風(fēng)機(jī)可以調(diào)整的情況下，盡量保持省煤器出口氧量在4.73%（DCS均值在3.9～4.1%之間）。

#5鍋爐運(yùn)行中DCS氧量控制在660MW負(fù)荷為2.5%；330MW負(fù)荷，在3.9～4.1%之間。其他負(fù)荷依次為據(jù)推算。機(jī)組高負(fù)荷運(yùn)行中，維持較低氧量運(yùn)行是由于煙氣總流量下降，排煙溫度下降，同時(shí)引風(fēng)機(jī)出力減小，經(jīng)過(guò)計(jì)算氧量每下降1%引風(fēng)機(jī)電流平均下降15～20A。在330MW負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度已關(guān)至20%左右，此時(shí)下調(diào)氧量，引風(fēng)機(jī)電流已無(wú)明顯變化，排煙溫度也基本不變化。

3.4 制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式

根據(jù)機(jī)組負(fù)荷總煤量，控制制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式，優(yōu)先選擇下層運(yùn)行，因檢修等原因選擇上層磨運(yùn)行時(shí)，在檢修作業(yè)結(jié)束后應(yīng)盡快切換至下層制粉系統(tǒng)運(yùn)行；調(diào)整運(yùn)行磨煤機(jī)分離器轉(zhuǎn)速，保持較細(xì)的煤粉細(xì)度，在額定負(fù)荷下，控制分離器轉(zhuǎn)速為50%左右，500MW負(fù)荷下，分離器轉(zhuǎn)速控制在40%～45%之間，330MW負(fù)荷下，分離器轉(zhuǎn)速在45%～50%之間。

在330MW負(fù)荷時(shí)，4臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，上層磨煤機(jī)E運(yùn)行時(shí)，排煙溫度明顯比下層運(yùn)行大13℃左右，按排煙溫度從高到低的磨煤機(jī)運(yùn)行方式排序：BCDE>ACDE>ABCE>ABCD；負(fù)荷500MW左右，5臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)，按排煙溫度從高到低的磨煤機(jī)運(yùn)行方式排序：BCDEF>ABCEF>ABCDE。以此為據(jù)磨煤機(jī)方式優(yōu)先安排下層磨煤機(jī)運(yùn)行。

3.5 積灰、結(jié)焦

高負(fù)荷時(shí)，根據(jù)總煤量降低上層運(yùn)行磨煤機(jī)的給煤量；降低一次風(fēng)速，讓煤粉著火提前，減少爐膛標(biāo)高35m到38m區(qū)域的斷面熱負(fù)荷，減少結(jié)焦；保證每天對(duì)對(duì)鍋爐受熱面全部吹灰一次。負(fù)荷高峰期，應(yīng)加強(qiáng)鍋爐受熱面吹灰，尤其加強(qiáng)對(duì)爐膛斷面熱負(fù)荷高區(qū)域受熱面吹灰。

4 結(jié)論

通過(guò)采取上述措施后，供電煤平均下降在7g/kwh左右；排煙溫度平均下降5.027℃左右。按排煙溫度降低1℃，供電煤耗降低0.166g/kwh折算：排煙溫度降低影響煤耗下降約0.8345g/kwh。鍋爐運(yùn)行安全性提高，尤其在夏季環(huán)境溫度高時(shí)，未再發(fā)生因排煙溫度高減負(fù)荷，取得到良好的效果。據(jù)此得出以下結(jié)論：

（1）降低排煙溫度，可有效提高鍋爐熱效率，增加燃煤機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性，給企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益[2]；

（2）減少鍋爐本體和制粉系統(tǒng)中的漏風(fēng)，可有效防止排煙溫度的升高。

（3）保持合理的一次風(fēng)率，過(guò)量空氣系數(shù)和制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式是控制鍋爐排煙溫度的有效手段；

（4）鍋爐在實(shí)際運(yùn)行中，應(yīng)加強(qiáng)吹灰，對(duì)爐膛及對(duì)流受熱面定期進(jìn)行吹掃，可有效防止受熱面嚴(yán)重積焦積灰現(xiàn)象發(fā)生，防止排煙溫度上升。

參考文獻(xiàn)：

[1]國(guó)電寶雞發(fā)電有限責(zé)任公司.660MW超臨界機(jī)組汽機(jī)主機(jī)運(yùn)行規(guī)程[S].

[2]徐雪源.鍋爐排煙溫度分析[J].鍋爐技術(shù)，1999，3（03）：7-12.

作者簡(jiǎn)介：張宏博，男，陜西寶雞人，助理工程師/集控運(yùn)行技師，中國(guó)國(guó)電寶雞發(fā)電有限責(zé)任公司660MW火電機(jī)組機(jī)組長(zhǎng)。