300MW鍋爐效率低的原因分析

王承亮

（1.清華大學(xué)熱能工程系，北京 100084；2.華電國際技術(shù)服務(wù)中心，濟(jì)南 250014）

300MW鍋爐效率低的原因分析

王承亮1，2

（1.清華大學(xué)熱能工程系，北京 100084；2.華電國際技術(shù)服務(wù)中心，濟(jì)南 250014）

針對某300MW鍋爐效率偏低的問題，通過鍋爐效率試驗(yàn)、風(fēng)機(jī)效率試驗(yàn)、空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率試驗(yàn)、氧量表計(jì)標(biāo)定試驗(yàn)及氧量場標(biāo)定試驗(yàn)，最終確定了鍋爐效率偏低的原因是空氣預(yù)熱器入口氧量表計(jì)指示值偏低。將運(yùn)行氧量降至1.14%，鍋爐運(yùn)行效率提高約0.52個(gè)百分點(diǎn)，廠用電率降低約0.34個(gè)百分點(diǎn)，影響煤耗降低約2.7 g／（kW·h）。

鍋爐；效率；氧量；燃燒；煤耗

0 引言

電力市場的競爭日益激烈，火力發(fā)電企業(yè)要想可持續(xù)發(fā)展，必須提高相對競爭力，深入開展內(nèi)部挖潛降本增效工作。華電國際技術(shù)服務(wù)中心為全面推進(jìn)節(jié)能挖潛工作，對公司所屬單位進(jìn)行節(jié)能潛力普查活動，通過能耗普查，發(fā)現(xiàn)某公司300MW＃2鍋爐存在效率低（91.9%）、再熱器減溫水量大、送風(fēng)機(jī)出力不足和易結(jié)焦等問題，直接影響鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

該公司＃2鍋爐為上海鍋爐廠生產(chǎn)的SG-1025／17.44-M844型亞臨界一次中間再熱、固態(tài)排渣、正壓直吹四角切圓燃燒控制循環(huán)汽包爐，鍋爐效率設(shè)計(jì)值為92.8%，設(shè)計(jì)燃用煙煤。

1 鍋爐效率低的原因分析

1.1 鍋爐效率試驗(yàn)

收集該公司＃1～＃4鍋爐的效率測試數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析可知：＃2鍋爐效率偏低的主要原因是排煙熱損失偏高（6.30%），比設(shè)計(jì)值（4.89%）高1.41個(gè)百分點(diǎn)，而排煙熱損失偏高的主要原因是過量空氣系數(shù)偏高（1.48%），比設(shè)計(jì)值（1.25%）高0.23個(gè)百分點(diǎn)。

1.2 風(fēng)機(jī)效率試驗(yàn)

為進(jìn)一步分析＃2鍋爐過量空氣系數(shù)偏高的原因［1］，收集＃2，＃4鍋爐運(yùn)行控制氧量進(jìn)行對比分析。在＃2，＃4鍋爐負(fù)荷和空氣預(yù)熱器（以下簡稱空預(yù)器）入口平均氧量基本一致、＃4鍋爐二次風(fēng)系統(tǒng)總阻力比＃2鍋爐高590Pa的情況下，＃2鍋爐送、引風(fēng)機(jī)電流反而比＃4鍋爐高7 A和120 A，通過綜合分析，初步判斷＃2鍋爐運(yùn)行氧量指標(biāo)可能偏低。對送、引風(fēng)機(jī)電流高的原因進(jìn)行進(jìn)一步分析，組織進(jìn)行了＃2鍋爐送、引風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率及運(yùn)行工況分析。＃2鍋爐送、引風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況估算結(jié)果見表1（機(jī)組負(fù)荷為299.4MW，主蒸汽流量為1 051.4 t／h，兩側(cè)氧量為1.84%和2.64%）。

表1＃2鍋爐送、引風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況估算結(jié)果

根據(jù)表1送風(fēng)機(jī)效率估算數(shù)據(jù)，查閱＃2鍋爐送風(fēng)機(jī)性能曲線，發(fā)現(xiàn)該型送風(fēng)機(jī)與實(shí)際送風(fēng)系統(tǒng)匹配不好，出力（特別是壓力）裕量過大，造成風(fēng)機(jī)未運(yùn)行在高效區(qū)，實(shí)際運(yùn)行效率低于80%，影響送風(fēng)機(jī)電流升高。由此可見，＃2鍋爐送風(fēng)機(jī)電流偏高與送風(fēng)機(jī)與實(shí)際送風(fēng)系統(tǒng)不匹配有關(guān)，因此，不能根據(jù)電流大小來直接判斷送風(fēng)量的大小。

由表1可知：引風(fēng)機(jī)的效率為62%～65%，略低于設(shè)計(jì)值72.5%；＃2鍋爐煙氣設(shè)計(jì)流量約為1260 t／h，而實(shí)際估算煙氣流量為2032 t／h，因此，通風(fēng)量過大是導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)效率降低的主要因素。

1.3 空預(yù)器漏風(fēng)率試驗(yàn)

為進(jìn)一步確認(rèn)引風(fēng)機(jī)通風(fēng)量與送風(fēng)量的關(guān)系，排除＃2鍋爐空預(yù)器漏風(fēng)率的影響，特組織進(jìn)行了＃2鍋爐空預(yù)器漏風(fēng)率試驗(yàn)。在機(jī)組電負(fù)荷為300 MW的條件下，A，B側(cè)空預(yù)器漏風(fēng)率分別為14.34%，14.18%，遠(yuǎn)超過允許值8%，影響鍋爐通風(fēng)量，因此，通過引風(fēng)機(jī)通風(fēng)量增加還不能直接判斷鍋爐送風(fēng)量偏高。

1.4 運(yùn)行氧量表計(jì)校驗(yàn)

為進(jìn)一步確認(rèn)＃2鍋爐二次風(fēng)量偏高即氧量控制偏高的可能性，組織熱控人員對＃2鍋爐運(yùn)行氧量表計(jì)進(jìn)行校驗(yàn)［2］。用信號發(fā)生器標(biāo)定分散控制系統(tǒng)（DCS），用5%的標(biāo)氣進(jìn)行鋯頭、變送器校驗(yàn)，檢查結(jié)果表明，＃2鍋爐運(yùn)行氧量系統(tǒng)最大顯示誤差為0.02%，校驗(yàn)合格。

1.5 氧量場標(biāo)定試驗(yàn)

＃2鍋爐運(yùn)行氧量表計(jì)雖然校驗(yàn)合格，但＃2鍋爐運(yùn)行氧量表計(jì)還有可能存在測量結(jié)果代表性差的問題，導(dǎo)致＃2鍋爐運(yùn)行氧量指示偏低、實(shí)際控制氧量偏高。為進(jìn)一步掌握＃2鍋爐運(yùn)行氧量指示的代表性，組織進(jìn)行了＃2鍋爐氧量場標(biāo)定試驗(yàn)。

鍋爐氧量測點(diǎn)布置在空預(yù)器煙氣入口，如圖1所示?？疹A(yù)器每側(cè)有2個(gè)氧化鋯測氧儀，每臺鍋爐共有4個(gè)氧化鋯測氧儀，表盤顯示的是該側(cè)2個(gè)表計(jì)測量值的較大值。氧化鋯測氧儀插入煙道深度約1.4m，指示的是靠近煙道中部內(nèi)某一點(diǎn)的氧量值，煙道周圍漏風(fēng)對其影響相對較小。

試驗(yàn)測點(diǎn)位于氧化鋯測氧儀的旁邊，每側(cè)3個(gè)。氧量測量采用便攜式氧氣測量儀，測量方式為網(wǎng)格法、多點(diǎn)采用，代表性及準(zhǔn)確性高；每側(cè)3個(gè)測量數(shù)據(jù)取平均值。

2014年4月1日至3日的試驗(yàn)結(jié)果見表2，由表2可以看出：＃2鍋爐空預(yù)器入口氧量實(shí)測值比運(yùn)行表盤指示值平均高約1個(gè)百分點(diǎn)。

圖1 空預(yù)器入口運(yùn)行氧量和試驗(yàn)測量氧量測點(diǎn)布置

表2 300MW負(fù)荷下＃2鍋爐氧量場試驗(yàn)結(jié)果 %

2 氧量測量系統(tǒng)采樣差異原因分析

（1）鍋爐煙道氧量場受漏風(fēng)和煙氣轉(zhuǎn)彎流道變化影響，存在較大的梯度變化，儀表取樣點(diǎn)不同，必然會存在一定的測量偏差。

（2）表盤指示的是該側(cè)2個(gè)表計(jì)測量值的較高值，代表性較差。

（3）氧化鋯測氧儀取樣點(diǎn)較靠近煙道中部，受煙道漏風(fēng)的影響相對較小，指示值也會比整個(gè)截面平均取樣的測量結(jié)果低。

3＃2鍋爐降低運(yùn)行氧量試驗(yàn)

針對＃2鍋爐實(shí)際氧量比表盤指示氧量高1個(gè)百分點(diǎn)的診斷結(jié)果，組織進(jìn)行了＃2鍋爐降氧量控制試驗(yàn)［3］。試驗(yàn)期間機(jī)組負(fù)荷為300MW，試驗(yàn)前20 min統(tǒng)計(jì)兩側(cè)氧量平均值為2.50%，將空預(yù)器入口氧量降至1.14%（降低1.36個(gè)百分點(diǎn)），收集120 min統(tǒng)計(jì)運(yùn)行數(shù)據(jù)，調(diào)整前、后各參數(shù)變化見表3。＃2鍋爐降低氧量運(yùn)行后，火焰顏色及充滿度明顯改善，鍋爐運(yùn)行效率提高約0.52個(gè)百分點(diǎn)，廠用電率降低約0.34個(gè)百分點(diǎn)，合計(jì)影響煤耗降低約2.78 g／（kW·h）（扣除真空度影響），同時(shí)解決了夏季因鍋爐氧量低而影響機(jī)組接帶負(fù)荷的問題。

表3＃2鍋爐降低氧量試驗(yàn)結(jié)果

續(xù)表

4 處理措施

在空預(yù)器入口氧量指示偏低暫不能解決的前提下，先由熱控人員對指示氧量進(jìn)行修正。利用機(jī)組停機(jī)機(jī)會檢查氧量測量系統(tǒng)，在測量系統(tǒng)無異常的情況下，由試驗(yàn)人員重新校核氧量測量器安裝位置，確保氧量測量系統(tǒng)的代表性和準(zhǔn)確性。

5 結(jié)論

針對＃2鍋爐效率低的問題，開展了系統(tǒng)的節(jié)能診斷，包括鍋爐效率試驗(yàn)、風(fēng)機(jī)效率試驗(yàn)、空預(yù)器漏風(fēng)率試驗(yàn)、氧量表計(jì)標(biāo)定試驗(yàn)和氧量場標(biāo)定試驗(yàn)，最終確定了＃2鍋爐運(yùn)行氧量指示“虛低”1個(gè)百分點(diǎn)是導(dǎo)致鍋爐效率低的根本原因。通過熱態(tài)調(diào)整，徹底解決了此問題，鍋爐排煙熱損失大幅降低，引、送風(fēng)機(jī)耗電率大幅降低，鍋爐效率和廠用電率指標(biāo)得到有效改善；同時(shí)，因運(yùn)行氧量同比降低，爐膛火焰中心下移，＃2鍋爐燃燒穩(wěn)定性差、再熱器減溫水量大和易結(jié)焦等問也得到了有效解決。開展本項(xiàng)工作不僅保證了電廠安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，同時(shí)也為今后的節(jié)能降耗工作積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

［1］呂紹輝，于東，趙旭，等.鍋爐最佳氧量的確定［J］.黑龍江電力，2009，31（2）：115-116.

［2］孫林源.氧化鋯氧量計(jì)在電站鍋爐中的應(yīng)用［J］.內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2007（9）：106-107.

［3］劉吉臻，牛成林，李建強(qiáng)，等.鍋爐經(jīng)濟(jì)性分析及最優(yōu)氧量的確定［J］.動力工程，2009，29（3）：245-249.

（本文責(zé)編：劉芳）

TK 229

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：1674-1951（2015）05-0074-03

王承亮（1971—），男，山東淄博人，高級工程師，從事節(jié)能技術(shù)和火力發(fā)電廠節(jié)能診斷等方面的研究工作（E-mail：lwwcl＠sohu.com）。

2014-11-25；

2015-04-10