锅炉排烟温度高的影响因素及处理措施.pdf

第 3 6卷 第 1 1 期 2 0 1 4年 1 1月 华 电技 术 Hua d i a n Te c hn o l o g y Vo 1 3 6 No 1 1 NO V 2 01 4 锅炉排烟温度高的影响因素及处理措施 邹绍波 ， 王仁利 ( 山东百年电力发展股份有限公司， 山东 龙V I 2 6 5 7 0 0 ) 摘要： 山东百年电力发展股份有限公司 5机组由于大比例掺烧劣质煤， 锅炉排烟温度一直偏高。对影响排烟温度的 各项要素逐一分析， 通过调整运行方式， 有效降低了锅炉排烟温度， 提高了锅炉效率。 关键词： 排烟温度； 磨煤机出口温度 ； 煤粉细度； 暖风器 ； 经济性 中图分类号： T K 2 2 9 6 3 文献标志码 ： B 文章编号： 1 6 7 4 1 9 5 1 ( 2 0 1 4) 1 1 0 0 4 0一 O 3 1 机组概况 山东百年电力发展股份有 限公司( 以下简称百 年电力公 司 ) 5锅 炉是 武汉 锅炉 厂生 产 的 WG Z 6 7 0 1 3 76型超高压 、 一次 中间再热 、 自然循环 、 n 型布置的煤粉 锅炉 ， 配套 2 0 0 MW 汽 轮发 电机组 ， 2 0 0 0年增容改造为 2 2 0 MW 汽轮发电机组。锅炉采 用 四角布置切圆燃烧方式 ， 配置 M P S型中速磨煤机 直吹式制粉系统 ， 冷一次风送 粉。空气预热器为管 式 ， 一次 、 二次风分仓 ， 为预防空气预热器低温腐蚀 ， 空气预热器入 口装有暖风器 。为保证受热面清洁， 在炉膛上部 、 水平烟道设计有蒸 汽吹灰装置。锅炉 原设计燃用煤种为褐煤 ， 设计用煤主要为龙 口褐煤 。 近年来随着煤炭市场价格和煤源情况 的变化 ， 该公 司的燃煤成本居高不下 ， 为有效降低运营成本 ， 追求 企业效益最大化 ， 百年电力公司开始尝试在 5锅炉 大比例掺烧劣质煤 。由于劣质煤与设计煤种差别很 大 ， 给锅炉燃烧调整带来很大困难 ， 存在锅炉严重结 焦 、 受热面超温、 低负荷时落大焦块等问题 ， 锅炉排 烟温度偏高问题尤其突出， 锅炉运行经济性下降。 图 1为 2 0 1 1年下半年该公司锅炉排 烟温度统 计结果 ( 取平均负荷 1 8 0 M w 时数据 ) ， 锅炉设计排 烟温度 为 1 5 0 0 0， 公 司 的计 划值 ( 优 秀值 ) 为 1 4 5 0 0， 实际排烟温度平均值为 1 5 4 6 8 。据核 算 ， 排 烟 温 度 每 升 高 1 0， 煤 耗 将 升 高 2 1 ( k W h ) ， 因此 ， 掺烧劣质煤 种后影 响机组煤耗 1 0 g ( k W h ) 左 右 ， 对机组 运行 的经 济性 影 响 较大 。 2 影响锅炉排烟温度的 因素 2 1 磨煤机出口温度的影响 磨煤机出口温度对排烟温度的影响主要体现在 收稿 日期 ： 2 0 1 4 0 31 8 ； 修 回 日期 ： 2 0 1 40 9 2 7 图 1 5锅炉排烟温度 曲线 磨煤机冷却风的使用量上。众所周知 ， 锅 炉漏风对 排烟温度的影响很大 ， 漏风点越靠前影响越大。发 电企业一般都十分重视锅炉漏风的治理 ， 运行操作 上也要求严闭各孑 L 门以减少漏风， 却往往会忽视磨 煤机冷却风这个最大的漏风点。 基于磨煤机运行安全 以及锅 炉燃 烧调整 的要 求 ， 磨煤机的出 口温度应控制在一定的范围之内， 如 百年电力公司原锅炉运行规程规定 5锅炉 MP S型 磨煤机出口温度控制在 6 5 7 5。现场运行数据 显示 ， 在该温度范围内磨煤机冷却风的用量较大 ， 约 占磨煤机总风量的 4 0 。运行 中磨煤 机出 口温度 越低 ， 就越容易引起燃烧推迟 ， 导致炉膛出 口温度升 高 ； 而使用冷风量越多 ， 进入空气预热器的风量就越 少 ， 排烟温度也相应升高， 所以磨煤机出口温度是影 响锅炉排烟温度的一个非常重要的因素 。 根据试验数据 ， 磨煤机出口温度每下降 1 0， 排烟温度约升高 0 8 。 2 2 煤粉细度的影响 煤粉细度对着火速度 的影响很大 ， 当煤粉细度 过粗时燃烧会存在一定程度 的延迟 ， 导致炉膛 出 口 温度高， 所以也是影响锅炉排烟温度的因素之一。 煤粉细度的确定需要综合考虑煤粉燃烧情况和 制粉系统耗 电率 ， 锅炉运行规程规定 ： 燃烧设计煤种 时 ， 要求煤粉细度 R 帅3 5 。 5锅炉 由于入炉煤质 多变 ， 锅炉实际燃煤多为烟煤 、 褐煤各 占一半 的混 第 1 1 期 邹绍波 ， 等 ： 锅炉排烟温度高的影响 因素及处理措施 4 1 煤 。经连续跟踪测量煤粉细度发现， 各磨煤机煤粉细 度 平均值为 3 8 左右， 当燃烧设计煤种时由于煤 的挥发分高， 着火速度和燃尽情况都 比较好 ， 而实际 燃煤为烟煤 、 褐煤的混煤 ， 其中烟煤的煤粉细度较粗， 会有一定的燃烧延迟现象 ， 引起炉膛 出口温度升高。 当煤粉较粗时， 水冷壁受热面污染问题一般比较 突出， 换热效率下降， 也会导致炉膛出口温度升高。 为提高煤种的适应性并降低磨煤机耗 电率 ， 将该公 司 5锅炉中速磨煤机静态分离器改造为动态分离器 ， 根 据煤种变化随时调整分离器转速， 从而达到动态调整 煤粉细度的 目的。改造后运行初期 由于缺少经验 ， 一 般控制分离器转速为 6 0 0 7 0 0 r m i n ， 煤粉取样化验 结果显示煤粉细度R 帅 在 3 8 左右， 在人炉煤中褐煤 占比较大的情况下 ， 燃烧效果尚可 ， 虽然飞灰可燃物 质量分数由 0 3 0 升至 0 6 o 左右 ， 但磨煤机耗 电 率有所下降( 下降0 0 3 左右) 。随着 5 锅炉劣质 煤掺烧 比例的增加 ， 由于煤粉较粗 ， 水冷壁结焦 问题 越来越突出， 高温过热器 、 再热器管壁经常 出现超温 现象 ， 锅炉排烟温度居高不下。 理论上煤粉越细， 着火速度越快 ， 有利于提高燃 烧经济性 。但煤粉过细 ， 一方面会增加制粉系统的 耗电率 ， 另一方面由于褐煤挥发分高， 制粉系统爆炸 的危险性较大。 2 3暖风器 出口风温的影响 百年电力公司 5锅炉空气预热器为管式设计 ， 优点是漏风率比较低 ， 但为防止空气预热器堵灰 ， 需 要保持较高的入 口风温 ， 因此在风机出 口和空气预 热器入 口之问设 置暖风器 。锅炉热力计算书显示 ： 当暖 风 器 出 口温 度 为 3 0 时 ， 锅 炉 热 效 率 为 9 0 3 5 ； 当暖风器 出口温度为 6 5 时， 锅炉热效率 为 8 9 2 8 。由此可见 ， 暖风器 出 口风温对锅炉效 率影响非常大， 提高空气预热器风温后传热温差减 小 ， 影响空气预热器 的换热效果 ， 最终表现为排烟温 度升高， 且影响幅度较大 。 暖风器出口风温的控制要考虑对空气预热器运 行安全的影响， 由于机组服役 时间较长， 空气预热器 冷端受热面存在较严重 的漏风现象 ， 历史上 5锅炉 出现过多次空气预热器堵灰现象。为防止堵灰 ， 根 据运行经验 ， 一般控制预热器冷端综合温度不低于 1 6 8 c c。现场运行数据显示 ： 暖风器 出口风温 多控 制在 6 5 以上 ， 冷端综合温度一般在 1 9 0 以上 ， 高负荷时高于 2 0 0 ， 存在较大的调整空间。 3 运行调整措施 3 1 减少冷却风使用量 ， 提高磨煤机出口温度 5锅炉额定 负荷下设计一次风温为 3 4 7， 人 炉煤的燃点为 3 6 8。 C， 可见在掺烧劣质煤时应少用 或不用冷风 ， 以防磨煤机爆燃 。当入炉煤全部为褐 煤时， 由于磨煤机发生爆燃的危险性较大 ， 应相应调 低磨煤机入 口温度。实践证明 ， 磨煤机人 口温度低 于 3 2 0 即可保证磨煤机运行安全 ， 极端情况( 如掺 烧挥发分极高 的印尼褐煤 ) 下 ， 人 口温度还要更低 一 些 ， 一般要求低于 2 9 0 c c。 在长期的掺烧实践中， 百年 电力公 司积累了丰 富的经验 ， 制订 了比较完善 的掺烧措施 。实际运行 中磨煤机 出口温度 调整投入 自动 ， 规程规定磨煤机 出口温度按照接近但不大于 8 5的原则进行调整 ， 调整时尽量减少冷却风的使用量 。由于磨煤机实际 出力不同时对冷却 风的需求不同 ， 为 了达到尽量少 使用冷却风的 目的 ， 需要根据冷却风 的使用情况分 配磨煤机出力。 磨煤机 出口温度从 7 3 7 8 c C提升到 8 O8 5 q C 后 ， 锅炉排烟温度明显降低 ， 冷却风在一次风总风量 中占比小于 l 0 。 不同煤种的磨煤机出、 入 口温度控制值见表 1 。 表 1 不同煤种的磨煤机 出、 入 口温 度控 制值 3 2 合理调整煤粉细度 在煤粉细度的选择上， 一方面需要保持煤粉相 对较细以提高燃烧效果 ， 预防水冷壁严重结焦； 另一 方面又要避免煤粉过细 ， 以防磨煤机耗 电率升高 、 磨 煤机爆燃危险 陛增加。百年电力公 司的做法是根据 不同煤种确定动态分离器的转速 ， 同时根据制粉系 统位置( 每台制粉系统对应 1层一次风喷嘴) ， 按照 从低到高的方式逐渐提高动态分 离器转速 ， 自下而 上由粗到细逐渐调整煤粉细度。下层制粉系统由于 燃烧时间较长 ， 保持煤粉粗些 ， 上层制粉系统保持煤 粉较细以提高燃尽效果 ( 见表 2 ) 。表 3为动态分离 器转速与煤粉细度的试验结果 ， 由表 3可以看出： 动 态分离 器 转速 为 9 0 0 r r n i n时煤 粉 细度 约 为 3 0 ， 转速为 6 0 0 r mi n时 R 9 0 约为 4 0 。 表 2不同煤种对应的动态分离器转速 r m i n 通过调整煤粉细度并优化水冷壁吹灰方式 ， 解 4 2 华 电技 术 第 3 6卷 表 3 动态分离器转速与煤粉细度 的对应关 系 煤粉细度 分 离 器 转 速 ( r 。 m in I 1 ) _ 决了 5锅炉大 比例掺烧劣质煤时水冷壁严重结焦 的问题 ， 炉膛出口温度也随之降到正常范围。 3 3 降低暖风器出口风温 从前面 的分析可知 ， 暖风器 出口风温对锅炉排 烟温度的影响也非常大 ， 在保证 安全 的前提下应合 理降低暖风器风温 。改变运行人员的调整 习惯 ， 不 再一成不变地要求保持暖风器出 口风温大于 6 5， 而是要求在 4 0 6 0的范 围内动态调整 ： 高负荷时 烟温保持下限4 0 ， 低负荷时烟温保持上限 6 0 ； 尽可能维持空气预热器冷端综合温度接近规定 的下 限 1 6 8 ， 对降低排烟温度 、 提高锅炉效率也有较明 显 的效 果 4 调整效 果 在找准影响锅炉排烟温度 的关键 因素后 ， 2 0 1 2 年下半年， 百年电力公司对磨煤机出口温度 、 动态分 离器转速以及暖风器出 口温度做 出了针对性调整 ， 调整后的排烟温度 曲线如图 2所示 ( 取 1 8 0 M W 负 荷时温度) 。由图 2可以看出： 5锅炉排烟温度有 效下降， 月平均值 由 1 5 4 6 8 q C 降至 1 4 3 6 8 o C， 下降 幅度达 1 1 ， 低于公司设定 的 目标值 ， 调整取得 了 明显的效果。 l 4 5 l 4 5 基 4 4 赠 鐾 4 4 1 43 1 43 月份 图 2 调整后的排烟温度 曲线 5 结束语 锅炉的运行调整对燃煤发 电企业的经济效益影 响非常大 ， 一方面为降低燃煤成本实现降本增效燃用 低质低价煤 ， 另一方面又要克服燃煤品质严重偏离设 计煤种时所带来的多重难题 ， 需要发电企业及时准确 地把握关键要素并做出针对性调整 ， 以保证锅炉运行 的安全性和经济性， 在市场竞争中争取主动。 ( 本文责编： 刘芳) 作者 简介 ： 邹绍波 ( 1 9 7 3 一 ) ， 男 ， 山东龙 口人 ， 工 程师 ， 从事 锅炉 运 行方 面的工作 ( E ma i l ： b a b y t a b a 1 6 3 c o m) 。 王仁利 ( 1 9 6 7 一 ) ， 男 ， 山东龙 口人 ， 运 行分 场主 任 ， 工 程 师 ， 从事锅炉运行方面的工作 。 第 2 页) 作避 免 发 生 了一 次 机 组 非 计 划 参考文献 ： 停 运 。 另外 ， 经 电厂运行人员反馈 ， 在机组运行监盘过 程中 ， 空冷背压增量速率报警功能简单实用 ， 机组背 压达到飞升 R B动作值之前 ， 能够及 时发 出预警信 号 ， 提醒运行人员 提前进行相关操作 ， 调整机组 运 行 ， 避免机组背压进一步恶化 。 4 结束语 直接空冷机组背压飞升 R B功能的应用从控制 策略角度降低了由于 自然大风 、 热风回流造成机组 背压值急剧上升而导致机组非计划停运的风险。夏 季可将空冷机组背压提高到接 近报警值运行 ， 及时 提醒运行人员提前干预 ， 有效减少机组限负荷次数 ； 也适用于直接空冷系统多台风机同时出现故障等导 致机组背压突然上升的情况。神华国能集 团有限公 司多台直接空冷机组均已开展背