350MW鍋爐低負荷運行優(yōu)化措施

董武

摘 要：本文敘述了某發(fā)電公司4號鍋爐（1165t/h）運行中出現(xiàn)的問題，針對出現(xiàn)的問題進行了分析并采取了措施，在保證安全的基礎上通過大量的試驗測試、分析和優(yōu)化調(diào)整，保證了鍋爐在低負荷的穩(wěn)定燃燒，使氧量等能耗指標大幅度下降，取得了明顯的經(jīng)濟效益，并對取得的成果進行分析總結。

關鍵詞：鍋爐；氧量；燃燒；優(yōu)化；調(diào)整

中圖分類號：TK227.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）18-0195-02

300MW燃煤機組與600MW燃煤機組是現(xiàn)階段我國電力企業(yè)應用較為廣泛的燃煤機組。隨著我國電力事業(yè)的不斷發(fā)展，燃煤機組投入量得到大幅度提升。在此背景下，為促進電力企業(yè)優(yōu)化發(fā)展，響應國家能源節(jié)約與環(huán)境保護號召，實現(xiàn)產(chǎn)能增效目的，實現(xiàn)低負荷下燃煤機組優(yōu)化運行成為企業(yè)以及相關工作人員關注與思考的重點?；诖耍彻居?012年年初成立了300MW燃煤機組低負荷降本增效攻關小組，確立了攻關課題，作為小組的一員，現(xiàn)將鍋爐專業(yè)優(yōu)化調(diào)整采取的措施和取得的成果匯報如下：

1 300MW燃煤機組概況

發(fā)電廠所應用的4號鍋爐為哈爾濱鍋爐廠有限責任公司制造生產(chǎn)的HG-1165/17.5-HM3型鍋爐。鍋爐基本特征：亞臨界參數(shù)，可實現(xiàn)自然循環(huán)、單爐膛平衡通風、固態(tài)排渣以及一次中間再熱，鍋爐整體形態(tài)表現(xiàn)為“全鋼構架∏型汽包爐”；鍋爐的燃燒方式：以四角切向燃燒方式為主要燃燒方式，配有5臺MPS212HP-II中速磨煤機，每臺MPS212HP-II中速磨煤機對應一層燃燒器；鍋爐制粉系統(tǒng)：正壓直吹式制粉系統(tǒng)；鍋爐燃燒器；一次風噴口，可在鍋爐系統(tǒng)中進行上下擺動，最大擺角為±30°（刻度50為水平，500為逐漸上揚；50100為逐漸下擺）；鍋爐排渣方式：固態(tài)連續(xù)干式排渣（排渣系統(tǒng)漏風率不高于鍋爐總風量的1%）。鍋爐配有SCR系統(tǒng)（Selective Catalyst Reduction，選擇性催化系統(tǒng)）用以滿足鍋爐運行中的脫硝需求。

2 原鍋爐低負荷運行過程中存在的常見問題

為改造前的350MW鍋爐，在低負荷運行過程中的問題主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）鍋爐運行過程中以甲側爐墻為基準的燃燒器區(qū)域存在明顯結焦現(xiàn)象，易導致甲側渣斗處出現(xiàn)焦塊堆積問題；（2）一次風機耗電率偏高，一次風管磨損嚴重；（3）磨煤機研磨部件、出口管等磨損嚴重；（4）350MW鍋爐存在過熱器超溫問題，影響過熱器運行效果；（5）氧量偏高；（6）吸風機耗電率偏高，滿負荷時出力不足；（7）鍋爐脫硝系統(tǒng)配置不科學，液氨應用量過大；（8）鍋爐二次配風存在不合理性，易導致鍋爐運行出現(xiàn)結焦問題。

3 措施及對策

3.1 降低一次風速（風壓），減少爐膛結渣試驗

工作經(jīng)驗總結發(fā)現(xiàn)，發(fā)電廠所應用的4號鍋爐，自投產(chǎn)以來，多次因結渣問題，出現(xiàn)爐膛內(nèi)氣流不穩(wěn)定現(xiàn)象，導致350MW鍋爐內(nèi)部燃燒不完全，從而降低鍋爐應用性能，影響鍋爐運行的安全與穩(wěn)定。

小組討論與研究發(fā)現(xiàn)，350MW鍋爐運行過程中，爐膛內(nèi)的結渣通常具有不均性特征，這在一定程度上增加了水冷壁傳熱熱阻，加大水冷壁熱量吸收難度，從而降低鍋爐出力，影響350MW鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)運行的穩(wěn)定與安全。與此同時，受爐膛內(nèi)結渣不均勻問題的影響，爐內(nèi)換熱減弱將導致350MW鍋爐爐膛出口煙溫、蒸汽溫的不斷升高，為保障鍋爐正常運行，需增加減溫水的用量，不僅影響鍋爐運行性能，也不利于水資源的節(jié)約。此外，大面積渣塊的掉落，不可避免的對冷灰斗產(chǎn)生影響，導致水冷壁冷灰斗破損問題的產(chǎn)生。而水冷壁冷灰斗破損問題的產(chǎn)生，以導致鍋爐出現(xiàn)大量熱氣、熱渣以及熱水的噴出，將在一定程度上對撈渣機品平臺上工作的人員造成威脅，形成鍋爐運行故障。另外，350MW鍋爐低負荷運行過程中，隨著一次風量的逐漸加大，煤粉氣流要想達到著火溫度，所需要的熱量也相應增加，因此著火速度相應的減慢，火焰在鍋爐內(nèi)部的行程發(fā)生改變，易出現(xiàn)爐內(nèi)燃料燃燒不完全問題的產(chǎn)生。而爐內(nèi)燃料燃燒不完全將在一定程度上提升鍋爐爐膛出口煙溫度，使爐膛出口出現(xiàn)結渣現(xiàn)象，同時影響過熱器、再熱器的正常運行。

針對上述問題，對350MW鍋爐進行改造，即在保證煤粉管道不沉積煤粉的前提下，盡可能減小一次風量。

小組工作人員在三月八日組織開展了350MW鍋爐燃燒優(yōu)化調(diào)整試驗工作。在此過程中，對350MW燃煤機組系統(tǒng)中的磨煤機風門開度與一次風機偏置方式進行了適當?shù)恼{(diào)整，即將原有機組中的磨煤機出口風俗從原來的32m/s調(diào)整為25m/s；將一次風壓從10kpa調(diào)整為8kpa；將同等負荷運行條件下的一次風機電流減小了12A，有效實現(xiàn)了一次風量的減少，一次風險約減少100t/h。與此同時，綜合分析鍋爐運行過程中，可能存在的影響因素，如不同煤質(zhì)的著火性、磨煤機給煤量等，對鍋爐磨煤機出口溫度以及出口風速進行了科學管控，其中溫度控制在55℃以上，出口風速控制在22m/s左右。

試驗對比分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過調(diào)整后的鍋爐，在運行過程中一次風機耗電率降低了0.25%；磨煤機出口管路與一次風管在運行過程中的磨損程度在不同程度上等到改善；鍋爐結焦問題、大焦塊掉落堆渣問題得到改善。

3.2 提高再熱汽溫控制過熱汽溫試驗

目前，在國內(nèi)擺動式燃燒器技術尚未成熟，再加上設備原因造成擺動式燃燒器經(jīng)?？踔量ㄋ溃苯佑绊懭紵?，造成燃燒不穩(wěn)，鍋爐負荷帶不上等現(xiàn)象，同時在異常和事故情況下，燃燒器擺角必須在水平位置，否則油槍投不上。因此，在鍋爐改造過程中，通過調(diào)整燃燒器擺角進行鍋爐性能優(yōu)化的行為相對較少，從而導致350MW鍋爐改造后運行過程中仍無法滿足再熱汽溫設計標準要求。因此，在進行鍋爐改造時，應注重再熱氣溫的提升，實現(xiàn)對過熱氣溫的有效控制。此外，公司2011年10月份因再熱吹灰器故障將再熱管束吹漏，造成機組非停后，再熱吹灰器一直沒有投入運行。針對這種情況，一方面應加強燃燒器的檢修工作，注重對燃燒器活動構建進行檢查，保證油槍在鍋爐運行過程中的科學應用；另一方面，加強吹灰器運行管控，做到投入有人監(jiān)視，完全退出后斷電，防止發(fā)生意外。

小組工作人員于三月十三日，對4號爐燃燒器擺角進行了調(diào)整：（1）將號爐燃燒器擺角由原來的50°調(diào)整為40°用以提高火焰中心位置。帶燃燒器擺角穩(wěn)定后（2小時）提高再熱汽溫，約3℃；（2）在次日對4號爐燃燒器擺角進行再次調(diào)整，由40°調(diào)整為30°，在此過程中再熱汽溫又一次提高，提高3～4℃，在再熱器運行體系中投入長吹灰器，此時再熱汽溫由520℃提高到了540℃。

試驗對比分析發(fā)現(xiàn)，當負荷為185MW時，調(diào)整后的鍋爐，吹灰前甲側排煙為133℃，吹灰后甲側排煙為130℃，溫度降低了3℃；吹灰前乙側排煙為128℃，吹灰后乙側排煙為124℃，溫度降低了4℃。與此同時，一級甲乙側的過熱減溫水由21/19t/h下降到12/8t/h；二級甲乙側的過熱減溫水由原來的8/9t/h下降到2/3t/h。有效實現(xiàn)了過熱汽溫超溫問題的改善（調(diào)整后超溫現(xiàn)象出現(xiàn)過兩次），實現(xiàn)再熱汽溫的有效提高（約提升16℃）。

3.3 降低氧量及其調(diào)整試驗

鍋爐運行過程中，當爐膛出口運行氧量產(chǎn)生變化時，與之相關的因素指標參數(shù)（包括灰渣不完全燃燼的碳含量、送引風機總耗電量、排煙溫度、減溫水量等）也將發(fā)生改變。對此，在進行鍋爐低負荷運行優(yōu)化過程中，可通過適當改變爐膛出口氧量進行實踐。

在本次試驗中，設計減少送風量與控制鍋爐本體漏風量實現(xiàn)氧量的降低。即小組工作人員于4月2日開始，對鍋爐送風機性能進行研究，提過改善送風機自動調(diào)節(jié)邏輯，減少送風量。在此過程中，實現(xiàn)55%負荷條件下與40%負荷負荷條件下送風量的減少，分別降低氧量2.3%與5.5%。與此同時，通過調(diào)整干排渣系統(tǒng)冷卻風門（由40個全開調(diào)整為20個）減少送風量。在此過程中，冷卻風量約減少4000m3/h，雖然氧量降低的不明顯，但也產(chǎn)生了一定作用。

3.4 一、二次風配比調(diào)整試驗

鍋爐低負荷運行過程中。一、二次風混合特性在一定程度上對著火和燃燒存在重要影響。通常情況下，過早送入二次風，鍋爐著火點將推遲，過晚送入二次風，著火需氧量不足。對此，可通過調(diào)整一、二次風配比，進行二次風送入時機的科學有效把控。

小組工作人員于4月22日對鍋爐低負荷運行現(xiàn)狀進行了研究分析，發(fā)現(xiàn)45%負荷條件下，當送風量由490t/h減少至330t/h時，雖然氧量降到了5%以下，但是鍋爐運行過程中出現(xiàn)明顯的燃燒不穩(wěn)定問題。追其原因，在于一、二次風配比不合理。對此，小組成員于4月28日，對鍋爐一、二次風配比進行了調(diào)整。即，將小備用燃燒器風門關至2%，將小粉層風門關至25%，在保證冷卻燃燒器噴口作用正常發(fā)揮的基礎傻瓜，提高風箱壓差，以“下托上壓”的形式進行配風。

試驗對比分析表明：燃燒器出口煤粉流運行情況得到有效控制，提升鍋爐燃燒的穩(wěn)定性；燃燒器區(qū)域熱負荷得到有效降低，避免兩側煙溫偏差問題的產(chǎn)生，改善鍋爐結焦問題；風機電耗量降低，實現(xiàn)鍋爐運行經(jīng)濟效益的提升。

3.5 降低吸風機耗電率試驗

降低吸風機耗電率在一定程度上也可改善鍋爐低負荷運行性能。即小組工作人員將風機入口負壓由原來的-200pa調(diào)整到了-400pa。試驗對比分析表明：風機入口負壓的改變雖然使風機電流得到提升（約3A），但鍋爐中吸風機電流有所減少（約7A）。與此同時，一次風機與送風機風量的降低，有效實現(xiàn)了吸風機電耗問題的改進，且主汽流量、吸風機電流以及靜葉開度均滿足350MW鍋爐低負荷運行需求。

3.6 降低脫硝系統(tǒng)NOx入口含量試驗

根據(jù)國家“十二五”減排計劃，新建機組必須要控制NOx的排放量。減少NOx的生成主要是控制氧量，再次是優(yōu)化燃燒，實現(xiàn)送風量以及一、二次風配比的科學管控。在此過程中，可采用如下方法進行鍋爐調(diào)整：在負荷一定的條件下，改變磨煤機數(shù)量，用以減少磨煤機出口煤粉濃度；在鍋爐配風方式一定的條件下，提升一次風含粉量，用以控制NOx的生成；通常情況下，降低1%的氧量，可減少60-80mg/Nm3NOx的生成。因此，可通過降低鍋爐機組脫硝系統(tǒng)NOx入口含量（由750mg/Nm3降至450mg/Nm3）與液氨使用量（由100kg/h降至了60kg/h），保證國家對NOx排放環(huán)保指標要求的滿足，降低了發(fā)電成本。

4 結語

通過2個月來對4號鍋爐燃燒調(diào)整的優(yōu)化，解決了鍋爐設備及運行方式存在的問題，使鍋爐燃燒維持在最佳工況，使鍋爐主要經(jīng)濟指標有了較大提高，使鍋爐機組調(diào)峰運行能力進一步增強，使深度調(diào)峰運行的可靠性提高，為350MW鍋爐機組長期安全穩(wěn)定運行奠定了堅實的基礎。