锅炉排烟温度高的原因分析及优化处理.pdf

第 3 4卷 第 1 0期 2 0 1 2年 1 0月 华 电技 术 Hua d i a n Te c hn o l o g y Vo 1 3 4 No 1 0 0c t 2 0l 2 锅炉排烟温度高的原 因分析及优化处理 杜承德 ( 华电国际邹县发电厂 ， 山东 邹城2 7 3 5 2 2 ) 摘要： 华电国际邹县发电厂 3锅炉排烟温度过高， 对机组经济运行产生了较大影响， 而且不能满足目前节能降耗的要 求。结合设备实际情况 ， 分析了锅炉排烟温度过高的原因并制订 了优化方案。优化方案实施后 ， 降低了锅炉排烟温度， 为同类型机组的节能优化积累了经验。 关键词： 锅炉； 排烟温度高 ； 原因分析； 优化方案 中图分类号 ： T K 2 2 3 3 文献标志码 ： B 文章 编号 ： 1 6 7 41 9 5 1 ( 2 0 1 2 ) l 0 0 0 6 9 0 4 0 引言 华 电国际邹县发电厂 ( 以下简称邹县发 电厂 ) 1 4机组 分别于 1 9 8 5 ， 1 9 8 6 ， 1 9 8 8和 1 9 8 9年投 产 。近年来 ， 4台机组锅炉排烟温度普遍升高 ， 高出 原设计温度 2 0 0 0 以上 ， 夏季高负荷时 ， 排烟温度 高的问题更加突出， 严重影响了机组运行的经济性。 为达到节能降耗 的 目的 ， 2 0 1 1年上 半年对 3锅炉 进行了节能优化改造， 重点是降低锅炉排烟温度。 1 锅炉 设备概况 邹县发 电厂 1 4机组锅炉均 由东方锅炉厂 生产 ， 锅炉为 D G 1 0 0 0 1 7 0 I型亚临界 、 自然循环 汽包 炉 ， 燃 用 当地 烟 煤 ， 与上 海汽 轮 机 厂生 产 的 N 3 0 01 6 5 5 5 0 5 5 0型汽轮机配套而成单元机组 。 锅炉呈 兀形露天布置 ， 炉膛 出口的前墙及两侧 墙前半部布置有壁式再热器 ， 炉膛上部设有大屏过 热器及后屏过热器 ， 顺 烟气 流向依次布置有 中温再 热器 、 高温再热器 、 高温过热器 、 低温过热器及省煤 器受热面， 尾部布置 2台直径为 1 0 3 2 I T I 的 2 4仓格 回转式空气预热器 。 过热蒸汽温度调节 以喷水为主 ， 再 热蒸汽温度 调节 靠 摆 动 燃 烧 器 的角 度 并 辅 以微 量 喷 水 ， 在 6 5 1 0 0 额定负荷时 ， 保证锅炉过 热蒸汽 、 再热 蒸汽温度为额定值 。炉膛水冷壁 、 过热器 、 再热器 、 空气预热器等受热面布置有吹灰器 。 锅炉配 D T M 3 5 0 7 0 0钢球磨煤 机 ， 采用 中间储 仓式乏气送粉制粉系统 ， 四角布置切 圆燃烧 ， 燃烧器 为直流式 ， 炉 内气流逆时针旋转 ， 燃烧 器分上 、 下 2 组 ， 每组下层为油燃烧器喷 口， 依次为二次风 口、 一 次风 口， 每角共 有 6个 一次风 口和 8个二 次风 口， 收稿 日期 ： 2 0 1 1 1 1 0 5 ； 修 回 日期 ： 2 0 1 2 0 21 0 上 、 下 2组燃烧器的全部一次风 、 二次风可 同步上下 摆动 2 5 。 。炉膛截面尺寸为 1 4 7 0 6 m m1 2 8 2 9 m m。 假想切 圆直径 ： 1 ， 3角为 7 0 0 I T l m； 2， 4角为 5 0 0 mm。 4台机组 在 2 0 0 1 2 O 0 3年分别进 行 了机组 增 容改造 ， 容量增至 3 3 5 MW， 锅炉侧设备基本未进行 相应 的增容改造 。锅炉的主要参数如下 ： 额定蒸发 量 ， 1 0 0 0 t h ； 汽包 压力 ， 1 8 5 0 MP a ； 过热蒸汽压力 ， 1 6 7 0MP a ； 过 热蒸汽温度 ， 5 5 5 0 0； 再热蒸 汽流 量 ， 8 5 4 t h ； 给水温度 ， 2 6 0 0 0 ； 再热蒸汽压力 ( 进 1 5 出 口) ， 3 5 0 3 3 0 MP a ； 再 热蒸汽温度 ， 3 3 5 0 0 5 5 5 0 0 ； 排烟温度( 进风温度为 2 0 o 0 o C) ， 1 3 4 O 0 ； 锅炉热效率 ( 进风温度为 2 0) ， 9 1 2 7 ； 炉膛 容积热 负荷 ， 3 7 5 3 0 MJ ( I T I h ) ； 炉膛 断面 热负 荷 ， 1 5 7 3 G J ( m h ) ； 燃料消耗量 ， 1 7 5 2 8 t h ； 炉 膛出 口温度 ， 1 0 8 9 0 0 c ( = 。 2 锅 炉排烟温度高 的原 因分析 2 1 空气 预热器蓄热元件换 热效果差 ， 影响排烟 温 度 3锅炉空气预热器根据美 国 CE公 司技术进 行 设 计 和 制 造 ， 为 回转 式 空 气 预 热 器 ， 型 号 为 L A P 1 0 3 2 0 3 8 8 3 。蓄热元件 自上 而下分 4层 布置 ， 高度分别为 3 0 0， 8 0 0， 8 0 0和 3 0 0 mm， 上 3层为热端 蓄热元件 ， 最下层为冷端蓄热元件 。热端蓄热元件 由压制成特殊波形 的碳钢薄板构成 ， 钢板厚为 0 5 mm。冷端蓄热元件由 1 2 m n q 厚 的低合金耐腐蚀钢 板构成。 对于冷端蓄热元件 ， 在 2 0 0 2年 2月技术改造性 大修时 ， 将 蓄热元 件抽 出后拆 包 ， 对 波形板进行 清 理 ， 重新打包后复装 ， 仅补充很小一部分损坏的波形 板。从2 0 0 2 年 2 月至今， 仅借检修机会对蓄热元件 进行 高压水 冲洗 ， 未再抽出进行 检修 更换 。 空气预 7 0 华 电技 术 第3 4卷 热器热端蓄热元件 自投产至今 ， 未更换过。2 0 0 9年 上半年 ， 检查热端蓄热元件 ， 迎烟侧已被冲刷成波浪 形 ， 冷端个别波形板破碎脱落后元件松散 ， 较大的缝 隙使气流短路 ， 换热效果下降( 如图 1 所示) 。 图 1 波形板损坏情况 3机组整体优化前进行 了性能诊断试验 ， 数据 分析如下 ： 锅炉 3 0 0 M W 负荷运行时 ， 空气预热器入 口烟温为 3 5 0 0 0 ， 比设计 值低 5 O 0 ； 风温 为 3 1 2 0 0， 接近设计值 3 1 7 0 0； 入 口风温为 4 6 7 ， 排烟温度为 1 5 4 0 0 o 【 = ， 仍高出设计值 2 0 0 0 ， 说明空气预热器蓄热元件换热能力下降。 2 2 空气预热器吹灰效果差， 影响排烟温度 优化前 3锅炉空气预热器冷端烟气侧装有 2 台激波吹灰器 ， 从实际运行情况分析 ， 一方面因激波 吹灰器输出管内部容易积灰 ， 影响吹灰效果 ； 另一方 一 些 。 3机组整体 优化前对空气 预热器进行吹灰影 响测试试验 ， 通过计算可知 ， 吹灰后空气预热器出口 排烟温度实际下降 2 o 0左右。从试验结果分析 ， 空气预热器的吹灰效果较差 。因此 ， 空气预热器吹 灰效果较差是造成排烟温度升高的原因之一 。 2 3 一次风率偏大， 影响排烟温度 3机组整体优化前对锅炉一次风管 风速进行 了 _9 1 0 量 ， 发现一次风粉管内风速普遍偏高 ， 部分粉管 一 次风速超出运行指导风速( 2 8 3 2 r n s ) 1 0 m s以 上 ； 一次风速偏高 ， 风粉混合工况恶化影响煤粉的正 常着火 ， 使燃烧延迟 ， 一次风速偏高也增大 了一次风 率 ， 致使排烟温度升高。试验测量数据见表 1 表 3 ( C R T风速为风速仪显示风速) 。 2 4 一次风管道未做保温 ， 管道沿程一次风粉气流 温度降低 。 导致煤粉着火推迟 ， 火焰 中心上高 ， 影响 排烟温度 原一次风管道与弯头采用卡子连接 ， 受热胀冷 缩的影响 ， 接头处容易漏粉。近几年来煤粉管道磨 损加剧 ， 漏粉点不断增加 ， 为方便漏粉点 的处理 ， 一 次风管道未做保温。排粉机出口至喷燃器人 口一次 风粉气流沿程温度降低 ， 尤其是冬季， 温度降低的更 多 ， 对炉内燃烧影响比较大。 2 5 制粉系统漏风严重 ， 导致排烟温度升高 2 5 1 系统外冷风漏入制粉系统内部 现场对制粉系统设备进行检查 ， 发现制粉系统 面与蒸汽吹灰器 比较 ， 激波吹灰器 的吹灰效果要差 漏风点较多( 特别是给煤机 、 木块分离器 、 细粉分离 表 1 乙制粉系统风速测量结果 第 1 O期 杜承德 ， 等： 锅炉排烟温度高的原 因分析及优化处理 7 1 器简体 、 粗细粉分离器连通 管、 回粉管 等处 ) ， 于是 对系统风、 煤管道的多处漏点进行 了临时封堵。负 压制粉系统漏风会减小进入磨煤机 的热风量 ， 恶化 通风过程 ， 从而使磨煤机 出力下降 ， 磨煤 电耗增大。 漏入系统的冷风最终进 入炉膛 ， 使炉内温度水平下 降， 辐射传热量降低， 对流传热比例增大， 同时使燃 烧的稳定性变差。由于冷风通 过制粉 系统进 入炉 内， 在总风量不变的情况下 ， 经过空气预热器 的空气 量减小 ， 结果会使排烟温度升高， 锅炉热效率下降。 2 5 2 停运的制粉系统向炉内漏风 ， 导致排烟温度 升高 排粉机 出 口风 门为翻板式 圆风门， 制粉系统停 运后 ， 翻板门因结构原 因关闭后仍存在一定 的内漏 量。因制粉系统风、 煤粉管道磨损漏点较多 ， 密封不 严密 ， 即使制粉系统停运后关闭排粉机出 口风门， 在 炉膛负压的作用下 ， 也会有一部分冷 风通过一次风 管道漏入炉内 ， 导致排烟温度升高。 3 优化方案 3 1 更换空气预热器蓄热元件 新蓄热元件 的波形在原来 的基础上进行优化 ， 换热效率提高 ； 由原来 的4段布置改为 3段布置 ， 各 段高度分别 为 3 0 0 ， 9 0 0和 1 0 0 0 mm， 总高度不 变。 新元件严格按照原仓格 尺寸制作 ， 查找焊补仓格磨 损部位 ， 更换所有蓄热元件 ， 提高蓄热元件的换热效 率 ， 达到降低排烟温度 的目的。 3 2 空气预热器吹灰器改造 在空气预热器冷端加装 2台蒸汽吹灰器及相应 的汽源管道和阀门， 汽源引 自本体吹灰减压站 ， 吹灰 汽源取 自后屏过热器入 口联箱 ， 采用蒸汽 吹灰代替 原来 的激波吹灰器 ， 解决激波吹灰器 吹灰效果较差 的问题。 3 3 一次风速冷态调平 因原试验测点距离缩 口风 门和弯头太 近( 最短 的不足 1 5 m) ， 对试验数据测量 的精确性有较大影 响。为提高试验测量的精确性 ， 将试 验测点移至水 平管段上 ， 保证测点前部 的直管段距 离不小 于 5 0 m， 测点后部直管段距离不小于 2 5 m( 一次风管道 直径 4 8 0 m m) 。调整后在新测点位置进行冷态调平 试验 ， 减小各一次风管道的风速偏差， 便于运行中一 次风速的整体下调。 3 4 一次风管道保温 为消除一次风管道漏粉隐患 ， 将一次风管道与 弯头连接方式改为焊接 ， 解决原卡子连接接头处容 易漏粉的问题 。对管道磨损情况进行测厚 ， 更换磨 损超过原壁厚 1 3的直管段 。对一次风管道做保温 处理， 保证一次风粉气流进入炉内的温度沿程不降 低 ， 缩短火焰长度 ， 降低排烟温度 。 3 5制粉 系统漏风治理 对给煤机壳体漏 风进行治理 ， 更换检修孔门密 封 ， 将原压紧把手改为螺栓压接 ， 在检修孑 L 门上部加 装检查孔 ， 运行中将各检修孔门关闭严密 ， 防止检修 孔 门关闭不严而导致大量漏风。 更换磨煤机入 口落煤管和出口直管段磨损严重 部位 ， 新更换的磨煤机出口直管段迎风侧 内衬 8 m m 厚的耐磨钢板并内衬铸石板 。更换粗粉分离器 回粉 管 ， 壁厚 由原来的 1 0 m m增加至 1 2 m m， 材质 由 A 3 钢升级为 1 6 M n 。对粗 、 细粉分离器及连通管磨损 严重部位进行挖补后贴耐磨陶瓷 。 对原 D G 1 6 0 0型重锤木块分离器进行改造 ， 安 装 4台半 自动木块分离器 ， 各孑 L 门安装压紧把手 ， 消 除木块分离器漏风 。 将排粉机 出口原翻板式圆风 门改造为气动插板 门， 制粉系统停运时 ， 该 门 自动关 闭， 解决停运 的制 粉系统向炉内漏风的问题。 3 6 增大省煤器 的受热 面积， 增加 省煤器 的吸热 量 ， 降低空气预热器入 口烟气温度 由省煤器 出口与空气预热器人 口间的实际空间 可知 ， 省煤器受热面有增加的空间， 故确定通过增加 炉内受热面来降低排烟温度。 3 6 1 改造方案 保留省煤器 3个管组中上、 中 2个管组不动， 下 管组全部更换 ， 省煤器进 口集箱相应下移 1 1 2 0 mm。 将省煤器原有 7个管圈增加到 9个管 圈， 新增管 圈 全部安装在下管组。经过计算 ， 省煤器传热面积增 加 1 7 3 2 m ， 占原设计面积 的2 7 O 3 。 3 6 2 方案论证 原有省煤器 、 低温过热器总质量为 1 4 0 0 t ， 延伸 后省煤器质量 ( 含水 ) 增加 9 0 t ， 总质量为 1 4 9 0 t ， 比 原来增加 6 4 3 。省煤器的承载元件为悬 吊管 ， 计 算壁温为 3 2 0 o C， 使用钢材为 2 0 G( G B 5 3 1 0 -2 0 0 8 高压锅炉用无缝钢管 ) ， 未测到悬 吊管壁厚减薄 ， 金相组织经确认未发生降级 ， 因此 ， 承载力衰减系数 取 0 8足够安全 。悬 吊管的原始承载量 为 3 0 0 0 t ， 按金相组织保守检验计算 ， 使用衰减后 目前 尚有承 载能力 2 0 0 0t ， 因此 ， 省煤器质量增加后的载荷是安 全的。 省煤器吸热量增加后 ， 经核算 ， 省煤器 出口烟气 温度约降低 1 5 0 0 ， 省煤器 出口水温升高约 4 0 0 ， 达到 2 9 5 0 0 ， 仍远低于饱和温度( 饱和温度约 为 3 5 5 0 0 o C) 。为了防止省煤器 内介质沸腾 ， 一般 要 求省 煤器 出 口欠 热必须 大 于 2 0 0 0。 省 煤器 7 2 华 电技 术 第 3 4卷 受热面积增加后的出 口欠热完全能够满足省煤器安 全运行的要求 。 省煤器吸热量增加部分与炉膛 +省煤器总的吸 热量相 比所 占比例非常小 ， 对炉膛吸热 的影响微乎 其微 ， 更不会影响过热 、 再热蒸汽温度。 由上述论证可知 ， 省煤器增加受热面的方案是 可行的。 3 7 修后锅炉燃烧调整试验 通过修后锅炉燃烧调整试验 ， 掌握锅炉的燃烧 情况 ， 确定锅炉最佳运行氧量控制 曲线及一次 、 二次 风的出口速度和风率 ， 从运行调整方面优化燃烧 ， 降 低排烟温度 。 4 优化后的效果 邹县发电厂于 2 0 1 1年上半年大修 时实施 了上 述优化方案 ， 运行中一次风速降至 2 8 3 2 m s ， 机组 3 0 0 MW 负荷 下试验测得 锅炉排烟 温度为 1 3 1 6 8 ， 比优化前降低 2 0 0 0以上 ， 比设计排烟温度低 2 3 2 o C， 达到了降低锅炉排烟温度的 目的。试验测 得锅炉效率达到 9 3 1 4 ， 较优化前提高了 1 1 5 。 5 结束语 在 3机组整体优 化降低锅炉排烟温度 的改造 工作 中， 通过采取增加炉内受热面 、 更换空气预热器 蓄热元件 、 改造空气预热器吹灰器 、 治理制粉系统漏 风 、 降低一次风速等措施 ， 解诀 了 3锅炉排烟温度 高的问题 ， 提高了机组运行 的经济性 。 参考文献： 1 齐莉 ， 陈瑞军 锅炉排烟温度高原因分析及处理厅法 J 内蒙古石油化工， 2 0 1 1 ， 3 7 ( 2 1 ) ： 5 75 8 2 贺志民， 白石海 塔式锅炉排烟温度高的原 因分析及解 决措施 J 山西能源与节能 ， 2 0 0 5 ( 3 ) ： 1 21 4 3 吕绍辉， 于冬， 赵旭 锅炉排烟热损失的分析 J 黑龙江 电力 ， 2 0 0 8 ( 6 ) ： 4 2 2 4 2 4 4 李振强 降低锅炉排烟温度的措施及方法 J 热力发 电 ， 2 0 0 3 ( 7 ) ： 4 1 4 2 ( 编辑 ： 白银 雷) 作者简介 ： 杜承德( 1 9 7 8 一) ， 男， 山东淄博人， 工程师， 从事火力发 电厂锅炉技术 管理方 面的工作 ( E ma i l ： d c d 3 2 7 4 s o h u c o rn) 。 - - - 0 0 o 0 () o - - 。 0 ) ( 上接第 6 8页) 乏权威 的参照 ， 不利 于行业 的健康 发展。建议尽快出台梯级调度行业标准， 建立科学 、 客观 、 准确的评价体系 ， 规范相应的技术手段和管理 行为 ， 推动梯级调度工作又好又快发展 。 ( 4 ) 就梯级蓄水 、 发 电顺 序达成共识。梯 级调 度的主要工作 内容之一就是确定各水库 的协调匹配 运行 ， 避免发生水量平衡失调导致弃水 、 拉至死水位 的情况 。必须明确 电站蓄水 、 发 电的优先顺序。电 力调度机构与流域发电公 司应就梯级蓄水 、 发 电顺 序达成共识 。一是考虑各电站在梯级 内的发 电量权 重， 权重大的电站优先高水位运行 ， 其耗水率 降低对 梯级综合耗水率降低的拉动作用更为明显。二是充 分考虑各电站耗水率特性 ， 耗水率 曲线斜率大的电 站对水位的变化更为敏感 ， 应优先维持高水位运行。 三是在