330 MW熱電聯(lián)產(chǎn)機組鍋爐排煙溫度偏高原因分析及處理措施

王云鵬，宋長華

(1.廣州中電荔新電力實業(yè)有限公司，廣東廣州510640;2.重慶電力高等專科學校，重慶400053)

排煙溫度是評判燃煤電站鍋爐運行經(jīng)濟性的重要指標之一，一般控制在110～130℃，主要受鍋爐型式、受熱面與空預器清潔狀況、煤粉燃燒狀況、磨煤機運行方式、環(huán)境溫度等因素的影響。排煙溫度過低，會引起尾部受熱面低溫腐蝕，影響鍋爐運行安全;排煙溫度過高，則會導致排煙熱損失增大，鍋爐熱效率下降，機組發(fā)電煤耗增加。

某熱電廠2×330 MW機組自投產(chǎn)以來，額定負荷下鍋爐排煙溫度較設(shè)計值122℃偏高20℃左右。根據(jù)業(yè)內(nèi)300 MW燃煤發(fā)電機組運行經(jīng)驗，排煙溫度每升高15～20℃，鍋爐熱效率下降1%左右。本文以該熱電廠2#鍋爐為研究對象，分析討論了引起該鍋爐排煙溫度偏高的主要因素，并在實際運行過程中進行了試驗分析，總結(jié)出了降低鍋爐排煙溫度的方法，提高了機組運行的經(jīng)濟性。

1 設(shè)備概述

該熱電廠2×330 MW熱電聯(lián)產(chǎn)機組鍋爐為亞臨界參數(shù)、汽包自然循環(huán)、四角切圓燃燒、直吹式制粉系統(tǒng)、一次中間再熱、擺動燃燒器調(diào)溫、平衡通風、單爐膛“π”型布置、全鋼架全懸吊結(jié)構(gòu)、緊身封閉、爐頂帶金屬防雨罩、固態(tài)排渣煤粉爐。鍋爐型號為DG1080/17.4-Ⅱ6 型。

爐膛四周是膜式水冷壁，在爐膛上部布置有壁式再熱器和全大屏過熱器，爐膛出口處布置有后屏過熱器，爐內(nèi)還布置有頂棚過熱器和包墻過熱器。水平煙道中沿煙氣流向依次布置了中溫再熱器、高溫再熱器和高溫過熱器。在后豎井煙道中沿煙氣流向依次布置了低溫過熱器和省煤器。鍋爐的尾部煙道布置了二臺三分倉回轉(zhuǎn)式空氣預熱器。鍋爐制粉系統(tǒng)采用中速磨冷一次風機正壓直吹式制粉系統(tǒng)，配有五臺ZGM95G-I型中速磨，機組負荷率等于或低于70%時運行三臺，高于70%時運行四臺。

2 排煙溫度偏高的原因及試驗分析

鍋爐排煙溫度偏高主要包括可消除的排煙溫度偏高和不易消除的排煙溫度偏高?？上呐艧煖囟绕咧饕驙t膛煙道及制粉系統(tǒng)漏風、磨煤機入口摻入冷風量較多、受熱面積灰及運行磨煤機出口溫度偏低等因素引起的，通過運行調(diào)整可使鍋爐排煙溫度得到逐步改善。不易消除的排煙溫度偏高主要由鍋爐受熱面及空預器結(jié)構(gòu)設(shè)計、空預器入口風溫及煤種特性等因素引起，通過運行調(diào)整較難改善鍋爐排煙溫度。引起鍋爐排煙溫度偏高的主要因素:磨煤機運行方式及出口溫度、受熱面與空預器積灰情況、磨煤機入口風量、爐膛總風量、燃燒器擺角等。

2.1 磨煤機出口溫度對排煙溫度的影響

機組運行時，若磨煤機出口溫度偏低，則送入爐膛內(nèi)的煤粉著火燃燒會推遲，使爐膛出口煙溫及鍋爐排煙溫度相應(yīng)提高。在煤種不變的情況下，試驗結(jié)果如圖1所示。

圖1 磨煤機出口溫度的變化對排煙溫度的影響

由圖1可見，磨出口溫度由75℃提高至85℃時，對應(yīng)的排煙溫度分別降低5.26℃(A側(cè)排煙1)、5.40℃(A側(cè)排煙2)、6.23℃(B側(cè)排煙1)、5.82℃(B側(cè)排煙2)。在此基礎(chǔ)上將備用磨冷風門與密封風門關(guān)閉后，排煙溫度分別降低1.59℃(A側(cè)排煙1)、1.60℃(A側(cè)排煙2)、2.20℃(B側(cè)排煙1)、2.15℃(B側(cè)排煙2)。試驗結(jié)果表明，適當提高磨煤機出口溫度對降低鍋爐排煙溫度非常明顯;另外，關(guān)閉備用磨冷風門與密封風門，有利于降低鍋爐排煙溫度。

2.2 磨煤機運行組合方式對排煙溫度的影響

機組運行時，若采用上層磨煤機或加大上層磨給煤量，減少下層磨給煤量，會使爐膛火焰中心上移，煙氣在爐內(nèi)停留時間縮短，爐膛出口煙溫及鍋爐排煙溫度相應(yīng)提高。在煤種不變的情況下，且主汽流量、負荷、氧量、環(huán)境溫度、擺角位置保持基本不變時，在70%負荷下以磨組由BCD磨變成ABC磨為例(鍋爐磨煤機對應(yīng)編號為 A、B、C、D、E，A磨對應(yīng)為鍋爐最下層燃燒器，E磨對應(yīng)為鍋爐最上層燃燒器)，分析了不同的磨煤機運行組合方式對排煙溫度的影響。結(jié)果如表1所示。

由表1可以看出，在煤質(zhì)、主汽流量、負荷、氧量、煤量及擺角位置基本不變的情況下，磨組由BCD磨變成ABC磨運行后，排煙溫度下降了1.5℃左右，此時環(huán)境溫度相反上升了3.1℃?？梢?，采用下層磨運行起到了降低鍋爐排煙溫度的作用。

2.3 爐膛總風量對排煙溫度的影響

增大爐膛總風量，則會引起爐膛出口氧量與煤粉燃燒所產(chǎn)生的煙氣流量增加、煤粉燃燒溫度降低及爐膛出口煙溫變化減小。雖然各對流受熱面換熱系數(shù)增大，但流過各受熱面的煙氣溫度降低，換熱能力減弱，排煙溫度反而增加。在煤種不變的情況下，且主汽流量、負荷、煤量、磨組運行方式、環(huán)境溫度及擺角位置保持基本不變時，爐膛出口氧量(氧量大則總風量也大)對排煙溫度的影響如表2所示。

由表2可以看出，爐膛出口氧量由2.5%提高到3.0%時，盡管環(huán)境溫度下降了0.8℃，但排煙溫度還是提高了1.1～1.4℃。由此可見，在保證鍋爐各運行參數(shù)穩(wěn)定的情況下，適當降低爐膛出口氧量可起到降低鍋爐排煙溫度的效果。

表1 磨組對排煙溫度的影響

表2 爐膛出口氧量對排煙溫度的影響

2.4 燃燒器擺角對排煙溫度的影響

在鍋爐熱負荷、煤質(zhì)和氧量等條件不變時，燃燒器擺角向上擺將會引起火焰中心上移、煙氣在爐膛內(nèi)停留的時間縮短、爐膛內(nèi)輻射換熱量減少，排煙溫度升高。燃燒器擺角主要用于調(diào)節(jié)再熱蒸汽溫度，在再熱蒸汽溫度滿足要求的前提下，盡量將燃燒器擺角往下傾，以降低火焰中心溫度，增加爐膛輻射換熱量，降低排煙溫度。在煤種不變，且主汽流量、負荷、氧量、煤量、磨組運行方式及環(huán)境溫度不變的情況下，燃燒器擺角位置對排煙溫度的影響如表3所示。

由表3可以看出，燃燒器擺角由水平位置往下傾時，鍋爐排煙溫度下降了2.4～2.7℃。由此可見，在鍋爐主再熱蒸汽溫度滿足運行要求的前提下，盡量將擺角往下傾，可適當降低鍋爐排煙溫度。

2.5 鍋爐受熱面(或空預器)的結(jié)渣、積灰對排煙溫度的影響

鍋爐受熱面(或空預器)的結(jié)渣、積灰是導致鍋爐排煙升高的主要原因之一，其對排煙溫度的影響主要體現(xiàn)在傳熱方面。從煙氣側(cè)到汽水側(cè)(或一、二次風側(cè))的傳熱過程中，鍋爐受熱面(或空預器)表面沉積物的導熱系數(shù)較其他介質(zhì)要小得多，因而其所引起的附加熱阻在總傳熱熱阻中占主導地位，即使較為輕度的結(jié)渣和積灰也會使傳熱量大幅度下降，造成排煙溫度升高。

另外，為了彌補因結(jié)渣和積灰引起的受熱面吸熱不足，在一定負荷情況下，需要增加燃料量，從而造成各段煙溫進一步升高，排煙溫度也相應(yīng)升高。

鍋爐定期吹灰是控制鍋爐受熱面結(jié)渣、積灰的有效措施之一。在煤種不變的情況下，且主汽流量、負荷、氧量、煤量、磨組運行方式、燃燒器擺角及環(huán)境溫度保持基本不變時，分析了鍋爐定期吹灰前后1個小時鍋爐排煙溫度的變化情況如表4所示。

2.6 一次風壓對排煙溫度的影響

一次風是用來輸送已磨制好的煤粉，使煤粉通過一次風管送入爐膛，并能供給煤粉中的揮發(fā)份著火燃燒所需的部分氧氣。在煤種不變的情況下，且主汽流量、負荷、氧量、煤量、磨組運行方式、燃燒器擺角及環(huán)境溫度保持基本不變時，不同的一次風壓對排煙溫度的影響如表5所示。

表3 燃燒器擺角對排煙溫度的影響

表5 一次風壓對排煙溫度的影響

3 降低排煙溫度的措施

3.1 提高磨煤機出口溫度

在保證磨煤機安全運行的前提下，盡量將運行磨煤機出口溫度提高至85℃，使磨制的煤粉在磨煤機內(nèi)部得到較充分的預熱干燥，降低了煤粉進入爐膛的預熱干燥吸熱量，提高了煤粉燃燒溫度;進而使得煤粉著火燃燒穩(wěn)定且燃盡度較高，爐膛水冷壁輻射吸熱量增大，水冷壁產(chǎn)汽量增加，爐膛出口煙溫及各段煙溫降低，排煙溫度也相應(yīng)降低。

3.2 優(yōu)化磨煤機運行組合方式

當機組負荷為70%額定負荷及以下時，盡量采用A、B、C磨三臺磨運行;當機組負荷為70%額定負荷及以上時，盡量采用A、B、C、D磨四臺磨運行。在下層磨不出現(xiàn)故障的情況下，盡量不要采用上層磨(E磨)運行。若鍋爐主再熱蒸汽溫度能滿足機組運行要求時，可盡量增加下層磨出力，減少上層磨出力。這是由于投入E磨運行或加大上層磨出力，減小下層磨出力時，爐膛火焰中心上移，爐膛水冷壁輻射吸熱量減少，水冷壁產(chǎn)汽量減少，煙氣在爐內(nèi)停留時間縮短，爐膛出口煙溫及各段煙溫提高，排煙溫度也相應(yīng)提高。

3.3 合理調(diào)整爐膛總風量

綜合考慮煤粉燃燒穩(wěn)定性、鍋爐主再熱汽溫、排煙溫度、飛灰與爐渣含碳量及爐膛出口NOx排放濃度各指標合格的前提下，合理控制爐膛總風量。當機組負荷為60%～70%額定負荷時，建議將爐膛出口氧量控制在4% ～4.5%;當機組負荷為80% ～90%額定負荷時，將爐膛出口氧量控制在3% ～3.5%;當機組負荷為90%額定負荷以上時，將爐膛出口氧量控制在2%～2.5%。

3.4 合理調(diào)整燃燒器擺角

在鍋爐主再熱汽溫滿足要求的前提下，盡量將燃燒器擺角往下傾，使火焰中心位置下移，爐膛水冷壁輻射吸熱量增大，延長煙氣在爐內(nèi)停留時間，降低了爐膛出口煙溫、各段煙溫及鍋爐排煙溫度。

3.5 加強鍋爐吹灰

空預器、爐膛水冷壁及煙道每天至少應(yīng)進行一次全面吹灰。視鍋爐主再熱蒸汽減溫水量及空預器進出口壓差情況適當增加吹灰次數(shù)，可保證鍋爐各受熱面及空預器清潔，有效降低其傳熱熱阻，增加煙氣側(cè)向汽水側(cè)或一、二次風側(cè)傳熱量，降低鍋爐排煙溫度。

3.6 合理調(diào)整一次風壓

在保證磨煤機出口溫度、出口風速在合格范圍時，適當降低一次風壓，減少磨煤機入口摻入的冷風量。當機組負荷為60% ～70%額定負荷時，建議將一次風壓控制在6.5～7 kPa;當機組負荷為80% ～90%額定負荷時，將一次風壓控制在7.5～8 kPa;當機組負荷為90%額定負荷以上時，將一次風壓控制在8 ～8.5 kPa。

3.7 加強爐膛、煙道及制粉系統(tǒng)嚴密性檢查

每天對爐底水封、爐膛本體、煙道、一、二次風道、人孔門及制粉系統(tǒng)的漏風狀況進行一次全面檢查，發(fā)現(xiàn)有漏點，及時檢修處理。

4 效果分析

處理措施前后排煙溫度對比見表6所示。處理前，平均排煙溫度為138℃，環(huán)境溫度32℃，實施上述7項措施后，A側(cè)排煙溫度平均值為128℃，B側(cè)排煙溫度平均值為130℃，平均排煙溫度129℃，環(huán)境溫度32℃。處理后平均排煙溫度下降了9℃，鍋爐效率提高了0.4%～0.5%，鍋爐運行經(jīng)濟性得到了一定的提高。

表6 處理措施前后主要運行參數(shù)對比

5 結(jié)語

鍋爐排煙溫度偏高的主要原因為運行磨煤機出口溫度偏低、上層磨組運行(或上層磨出力大，下層磨出力小)、受熱面與空預器積灰嚴重、一次風壓偏高使得磨煤機入口冷風量較多、爐膛總風量偏大、燃燒器擺角向上傾。

通過試驗探討了運行磨煤機出口溫度、磨煤機運行組合方式、爐膛總風量、燃燒器擺角、鍋爐受熱面(或空預器)的結(jié)渣、積灰及一次風壓各因素對排煙溫度的影響。在此基礎(chǔ)上采取提高運行磨煤機溫度、優(yōu)化磨煤機運行組合方式、合理調(diào)整爐膛總風量和燃燒器擺角、加強鍋爐定期吹灰、合理調(diào)整一次風壓、加強爐膛、煙道及制粉系統(tǒng)嚴密性定期檢查等措施，使排煙溫度下降了約9℃，提高了鍋爐的運行熱效率，取得了一定的經(jīng)濟效果。

［1］ 樊泉桂.鍋爐原理［M］.北京:中國電力出版社，2003.

［2］ 徐旭常，毛健雄，曾瑞良.燃燒理論與燃燒設(shè)備［M］.北京:機械工業(yè)出版社，1998.

［3］ 林宗虎，張永照.鍋爐手冊［M］.北京:機械工業(yè)出版社，1994.