電站鍋爐排煙溫度高的原因及處理對(duì)策分析

畢長(zhǎng)沖 朱永后

神皖馬鞍山發(fā)電公司 安徽 馬鞍山 243000

引言

電站燃煤鍋爐是火力發(fā)電廠(chǎng)的三大主機(jī)之一。鍋爐效率、汽輪機(jī)效率、發(fā)電機(jī)效率共同構(gòu)成了火力發(fā)電廠(chǎng)的總效率。在影響鍋爐效率的眾多參數(shù)中，排煙溫度的高低將直接影響鍋爐效率的高低。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，對(duì)于300MW燃煤發(fā)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，鍋爐排煙溫度每上升X℃，供電煤耗就要上升Xg/kw·h，因此，將鍋爐排煙溫度有效控制在合理范圍內(nèi)，將是保證鍋爐效率乃至火電廠(chǎng)總效率的重要一環(huán)。

為適應(yīng)煤炭市場(chǎng)供需形勢(shì)的變化和滿(mǎn)足國(guó)家對(duì)燃煤鍋爐環(huán)保排放的要求，自2011年起，神皖馬鞍山發(fā)電公司相繼完成了四臺(tái)鍋爐的摻燒煙煤改造和低氮燃燒器改造，將鍋爐燃用煤種由初始設(shè)計(jì)的晉東南貧煤改為神華煙煤，并結(jié)合超低排放的需要同步進(jìn)行了低氮燃燒器、SCR脫硝、濕式電除塵、MGGH等一攬子改造。由于是在原有設(shè)備基礎(chǔ)上進(jìn)行的技術(shù)改造，每臺(tái)鍋爐的自身設(shè)備及系統(tǒng)情況不盡相同，每次改造的技術(shù)路線(xiàn)也不完全一致，所以改造完成之后各臺(tái)鍋爐的性能參數(shù)出現(xiàn)了一定的差異，在鍋爐排煙溫度上表現(xiàn)得尤為明顯。

1 問(wèn)題現(xiàn)狀

神華神皖馬鞍山發(fā)電公司#3、4機(jī)組分別于2006年7月、2006年11月投產(chǎn)，配套鍋爐設(shè)備均為東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司生產(chǎn)的DG1036/17.5-Ⅱ型鍋爐，鍋爐形式為亞臨界壓力、一次中間再熱、自然循環(huán)、單爐膛Π 型、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)、半露天布置、平衡通風(fēng)、尾部雙煙道、四角切圓燃燒、煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫、燃煤汽包爐。為配合鍋爐脫硝改造和摻燒煙煤改造的整體需要，#3爐于2012年11月完成了低氮燃燒器改造，#4爐于2013年12月了完成低氮燃燒器改造，改造中均將原設(shè)計(jì)的四角切圓直流燃燒器改為低氮燃燒器，具體型式及結(jié)構(gòu)尺寸不盡相同。運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)機(jī)組平均負(fù)荷接近、運(yùn)行時(shí)間相同情況下#3爐排煙溫度長(zhǎng)期偏高于#4爐排煙溫度約4℃[1]。

2 #3鍋爐排煙溫度高的原因分析

對(duì)比#3、#4爐的設(shè)備狀況和運(yùn)行條件，分析得出#3爐排煙溫度高于#4爐的原因主要有以下幾個(gè)方面。

2.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)差異的影響

從#3、#4爐噴燃器布置來(lái)看，#3爐最上層三次風(fēng)噴口（M層，對(duì)應(yīng)B、C制粉系統(tǒng)）中心線(xiàn)標(biāo)高比#4爐高3.255米，次上層三次風(fēng)噴口（L層，對(duì)應(yīng)A、D制粉系統(tǒng)）中心線(xiàn)標(biāo)高比#4爐高0.624米，#3爐最上層一次風(fēng)噴口（I層）中心線(xiàn)標(biāo)高比#4爐高0.561米，#3爐次上層一次風(fēng)噴口（G層）中心線(xiàn)標(biāo)高比#4爐高0.505米。也就是說(shuō)，#3爐G、I層給粉機(jī)對(duì)應(yīng)噴口位置和四套制粉系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的三次風(fēng)噴口位置均高于#4爐，正常情況下，兩套制粉系統(tǒng)運(yùn)行且乏氣均導(dǎo)入一次風(fēng)箱時(shí)#3爐火焰中心就比#4爐高，當(dāng)有3套、4套制粉系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)（尤其是對(duì)應(yīng)M層三次風(fēng)噴口的B、C制粉系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行）三次風(fēng)使排煙溫度升高的影響更大。

2.2 煤種適應(yīng)性的影響

#3爐因燃燒器結(jié)構(gòu)與#4爐有所區(qū)別，對(duì)準(zhǔn)2煤的適應(yīng)性較#4爐差，火焰中心較高，爐膛出口煙溫以及尾部煙道各受熱面區(qū)域煙溫均較#4爐偏高（尤其以#3爐前屏壁溫偏高最為典型），造成#3爐排煙溫度高于#4爐。

2.3 受熱面吸熱的影響

#3爐自2015年4月9日啟動(dòng)后一直運(yùn)行，各級(jí)受熱面均有不同程度積灰；而#4爐連續(xù)運(yùn)行時(shí)間較短（2015年7月14日并網(wǎng)），況且#4爐在2015年6月的C修期間曾對(duì)受熱面進(jìn)行過(guò)徹底清理，受熱面積灰較少。受熱面積灰較多造成#3爐在同負(fù)荷情況下排煙溫度高于#4爐排煙溫度。

2.4 給水溫度的影響

因2015年8月1至8月4日#3機(jī)組高加檢修，#3爐給水溫度月累240.1℃比#4爐月累251.4℃低11.3℃。給水溫度低造成同負(fù)荷下鍋爐所需燃料量增加，排煙溫度升高。

2.5 鍋爐漏風(fēng)的影響

（1）空預(yù)器漏風(fēng)將造成風(fēng)機(jī)出力增加和排煙溫度變化。如果漏風(fēng)部位在空預(yù)器熱端，將會(huì)造成排煙溫度升高。

（2）制粉系統(tǒng)和鍋爐本體不嚴(yán)密處漏風(fēng)以及磨煤機(jī)入口冷風(fēng)的使用將會(huì)造成實(shí)際進(jìn)入鍋爐總風(fēng)量相同的條件下經(jīng)過(guò)空預(yù)器的風(fēng)量減少，最終造成鍋爐排煙溫度升高。

（3）爐底水封插板損壞、水封水位控制不當(dāng)、排渣門(mén)及除渣設(shè)備故障均會(huì)造成爐底漏風(fēng)增加，使鍋爐氧量升高[2]。

3 研究?jī)?nèi)容和實(shí)施方案

3.1 研究?jī)?nèi)容

本技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目將全部應(yīng)用于降低#3鍋爐排煙溫度。

3.2 實(shí)施方案

針對(duì)以上造成#3爐排煙溫度高于#4爐的各個(gè)因素，我們從設(shè)備改造、設(shè)備消缺、運(yùn)行方式優(yōu)化、運(yùn)行燃燒調(diào)整等方面展開(kāi)技術(shù)攻關(guān)。

①參照#4爐進(jìn)行#3爐燃燒器噴口調(diào)整，提高煤種適應(yīng)性。②#3爐A修期間核對(duì)燃燒器噴口內(nèi)部角度。③#3爐A修期間進(jìn)行爐底漏風(fēng)檢查消缺。④進(jìn)行#3爐空預(yù)器清灰、腐蝕的換熱元件更換提高換熱效果及柔性密封彈簧調(diào)整以減少漏風(fēng)。⑤運(yùn)行調(diào)整措施和運(yùn)行方式優(yōu)化：a.增加下層給粉機(jī)轉(zhuǎn)速和配風(fēng)調(diào)整（調(diào)整開(kāi)大上層二次風(fēng)門(mén)開(kāi)度），降低火焰中心。b.加強(qiáng)#3爐吹灰過(guò)程監(jiān)督和考核，保持受熱面清潔，避免積灰結(jié)渣。尤其燃用準(zhǔn)2煤種時(shí)，適當(dāng)增加吹灰頻次。c.根據(jù)#3爐燃燒器結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀， M層三次風(fēng)噴口對(duì)應(yīng)的B或C制粉系統(tǒng)的乏氣直接進(jìn)入爐膛時(shí)造成鍋爐排煙溫度升高的作用最明顯。因此在粉倉(cāng)粉位允許和制粉系統(tǒng)設(shè)備正常情況下，制粉系統(tǒng)運(yùn)行方式安排時(shí)應(yīng)盡量避免#3爐B、C制粉系統(tǒng)工作在非“乏氣轉(zhuǎn)移”方式下。d.低負(fù)荷時(shí)在鍋爐汽溫允許情況下優(yōu)先停用I層給粉機(jī)，降低火焰中心。e.合理使用輸粉機(jī)，必要時(shí)優(yōu)先使用輸粉機(jī)平衡A、B粉倉(cāng)粉位，減少制粉系統(tǒng)啟、停次數(shù)，避免啟、停磨期間大量冷風(fēng)進(jìn)入爐膛造成排煙溫度升高。f.做好制粉系統(tǒng)系統(tǒng)出力調(diào)整和磨后溫度控制，盡量減少制粉系統(tǒng)摻入冷風(fēng)造成排煙溫度升高。g.維持合適的過(guò)量空氣系數(shù)，避免因氧量過(guò)低燃燒區(qū)缺氧導(dǎo)致的火焰中心上移造成的排煙溫度升高，同時(shí)也避免氧量過(guò)大導(dǎo)致的煙氣量增加造成的鍋爐排煙溫度升高[3]。

4 實(shí)施效果

4.1 指標(biāo)分析

2015年12月9日#3機(jī)組A修后啟動(dòng)。#3爐排煙溫度已基本達(dá)到正常水平。#3爐平均負(fù)荷235MW，運(yùn)行577h，排煙溫度116.93℃；#4爐平均負(fù)荷255MW，運(yùn)行248h，排煙溫度119.68℃。

4.2 費(fèi)用分析

（1）設(shè)備改造費(fèi)用。①結(jié)合2015年#3機(jī)組A修工作計(jì)劃，進(jìn)行了#3爐水冷壁高溫區(qū)和前屏過(guò)熱器噴涂，在減輕受熱面磨損、減少高溫腐蝕的同時(shí)起到減少受熱面積灰的作用。該項(xiàng)費(fèi)用在#3機(jī)組A修費(fèi)用中列支，未產(chǎn)生新增費(fèi)用。②因公司工作總體安排和費(fèi)用控制的考慮，本次#3機(jī)組A修未安排#3機(jī)組燃燒器整體更換和改造。

（2）設(shè)備消缺費(fèi)用。結(jié)合2015年#3機(jī)組A修，對(duì)#3爐燃燒器各噴口進(jìn)行了檢查修復(fù)，校正了噴口位置和噴出角度，確保爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)一致。同時(shí)進(jìn)行了#3爐空預(yù)器積灰清理、蓄熱元件更換、密封檢查和間隙調(diào)整等工作。另外還進(jìn)行了#3爐爐底渣斗、水封以及排渣設(shè)備的檢查消缺，消除了爐底局部漏風(fēng)。

以上費(fèi)用均在#3機(jī)組A修費(fèi)用中列支，未產(chǎn)生新增費(fèi)用。

（3）運(yùn)行方式優(yōu)化和運(yùn)行方式調(diào)整所需費(fèi)用。通過(guò)鍋爐燃燒技術(shù)培訓(xùn)和運(yùn)行技術(shù)交流，向運(yùn)行人員宣貫了影響鍋爐排煙溫度的因素，明確了運(yùn)行方式安排和燃燒調(diào)整的要點(diǎn)。因相關(guān)活動(dòng)都是利用運(yùn)行人員安全活動(dòng)或休息時(shí)間以技術(shù)課或現(xiàn)場(chǎng)考問(wèn)形式進(jìn)行，故未產(chǎn)生直接新增費(fèi)用[4]。

5 存在問(wèn)題及改進(jìn)建議

因公司工作總體安排和費(fèi)用控制的考慮，本次#3機(jī)組A修未安排#3機(jī)組燃燒器整體更換和改造。由于噴燃器構(gòu)造不同是造成#3爐排煙溫度高于#4爐的最主要原因，所以降低#3爐排煙溫度只是在運(yùn)行方式安排、運(yùn)行燃燒調(diào)整和設(shè)備消缺方面著手進(jìn)行，關(guān)鍵指標(biāo)的改善受到機(jī)組負(fù)荷、運(yùn)行方式安排等因素制約，受設(shè)備健康水平和設(shè)備檢修計(jì)劃的影響較大。

建議結(jié)合#3機(jī)組檢修工期和公司資本性投資計(jì)劃的總體安排，擇機(jī)將#3爐噴燃器進(jìn)行徹底改造或整體更換，從設(shè)備結(jié)構(gòu)角度降低#3爐火焰中心，從根本上保證#3爐排煙溫度在合理范圍。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)此次針對(duì)#3爐排煙溫度高的技術(shù)攻關(guān)，發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)本身存在的問(wèn)題和部分設(shè)備缺陷，結(jié)合機(jī)組計(jì)劃?rùn)z修予以消除或改進(jìn)，并針對(duì)性地優(yōu)化了設(shè)備運(yùn)行方式和運(yùn)行調(diào)整策略。在沒(méi)有大幅增加設(shè)備投資和施工費(fèi)用的情況下主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到了很大改善，說(shuō)明本次技術(shù)攻關(guān)是成功的，為機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行奠定了良好的基礎(chǔ)，同時(shí)也為鍋爐設(shè)備的技改和新增系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了新的思路和經(jīng)驗(yàn)，為提高電廠(chǎng)整體安全經(jīng)濟(jì)水平做出了貢獻(xiàn)。