660MW超超临界锅炉排烟温度高原因分析及应对

1、<div class="article_tit"> 660MW 超超临界锅炉排烟温度高原因分析及应对 </div> <span> 作者 &nbsp;:&nbsp; 黄守群 管忠 </span> <p> 摘要：为了进 一步挖潜增效,提升机组运行经济性,针对芜湖发电厂660MW超超临界锅炉投产以来引起排烟温度过高的主要原因进行了分析,并提出了应对举措,望给相关方面问题的探讨与解决提 供参考. <br/> 关键词：排烟温度；一次风量；积灰；煤质 <br/> 作者简介：黄守 群 19

2、77-,男,安徽芜湖人,中电国际芜湖发电厂,工程师；管忠1968-,男,安徽芜湖人, 中电国际芜湖发电厂, 工程师.安徽&#8194;芜湖&#8194;241009 <br/> 中图分 类号： TK229.6&#8195;&#8195; 文献标识码： A&#8195;&#8195; 文章编号： 1007-0079 2021 36-0155-02 <br/><br/> 锅炉的排烟热损失是由于排烟温度高于进入锅炉的空气温度基准温度这局部热量未被利用而造成的损失,排烟热损失是锅炉效率各项损失中最大 的一项,约占总热损

3、失的4 %12%.影响排烟热损失的主要因素是排烟焓的大小,而影响排烟焓大小的又是排烟容积和排烟温度, 所以排烟温度越高, 排烟热损失越大, 一般情况下, 排烟温度升高1015C,排烟热损失增加 1%同时过高的排烟温度对电除尘及脱硫系统的安 全运行构成威胁.芜湖发电厂五期 #1 机组自 2021 年投产以来时常出现排烟温度过高现象, 特别是在2021年69月该现象更为突出,排烟温度最高达160 C,超过设计值124 C 36 C, 严重制约着机组运行的经济性和平安性. <br/> 一、设备概况 <br/> 芜湖发电厂五 期#1机组锅炉型号为：B&WB-2091/2

4、6.15-M660MW该锅炉为平衡通风、超超临界参数、一次 再热、螺旋炉膛的 SWUf型锅炉.设计煤种为淮南潘集煤,校核煤种为国投新集煤.36只双调风旋流燃烧器采用前后墙布置、对冲燃烧,前后墙最上层对称布置 16只NOx燃烧器燃尽风,配备6台HP1063型中速磨煤机的正压直吹式制粉系统,锅炉尾部设置分烟道,正常 运行时采用烟气挡板调整再热器出口汽温, 锅炉装设脱硫系统, 采用固态排渣. <br/> 二、 排烟温度高主要原因分析 <br/> 排烟温度升高原因可以分为真实升高和虚假升高两大类, 所谓真实升高原因是指客观上确实使得排烟温度升高的原因,如漏风、制粉系统掺冷风量大

5、、制粉系统一次风量过大、受热面积灰、环境温度升高等；虚假升高是指外表上排烟温度比设 计值高,但客观上并非如此,如测点位置不当、测点原件故障等.其中真实升高原因又可以 分为两类：一类是可以通过运行、检修、治理和设备改造消除的原因；而另外一类是不易消 除的原因,如环境温度升高、煤质折算水分高等.结合现场实际情况,下面主要针对引起排 烟温度高的真实原因具体分析. <br/>1.漏风引起排烟温度升高 <br/> 漏风是指炉膛漏风、制粉系统漏风及烟道漏风,是排烟温度升高的主要原因之一,是与运行治理、检修 以及设备结构有关的问题. 炉膛漏风主要指炉顶密封、 看火孔、人孔门及炉底渣系

6、统处漏风； 制粉系统漏风指备用磨煤机风门、挡板处漏风；烟道漏风指氧量计前尾部烟道漏风.炉膛出口过量空气系数 a 可表示为： <br/>a = a + a+ a 2+A a 3 <br/>式中：a总送风系数；<br/> a 1炉膛漏风系数； <br/> a 2制粉系统漏风系数；<br/> a 3烟道漏风系数.<br/> 由上式可知,a保持不变,当漏风系数X a = a+ a 2+A a 3升高时,那么总送风系数厶a下降,即通过空预器的风量下降,从而排烟温度升高.炉膛及烟道各处漏风,都将使排烟处的过量空气系数增大,只能增加排

7、烟热损失和引风机电耗,且漏风点越靠近炉膛,其影响越大,特别是炉底渣系统漏风量的增 加,一方面会造成空预器入口风量的减少, 一方面会造成火焰中央上移, 炉膛出口烟温升高. 该厂 #1 机组自投产以来,从锅炉效率试验数据来看,锅炉整体密封性较好,实际运行中由于 采取的是固态排渣系统,为了保证炉底渣设备的平安运行,预防设备超温,在高负荷阶段炉 底渣冷却风门开度增加,但在低负荷阶段各小风门开度未能及时调整,使得炉膛底部漏风量 相对增加,促使排烟温度升高. <br/>2. 一次风量过大引起排烟温度升高 <br/> HP中速磨煤机实际运行中,为了保证磨煤机运行平安,保证不发生堵管等

8、现象的发生,运行控 制中磨煤机通风量往往偏离了设计值,为了保证同样给煤量下磨煤机出口温度得到限制,进入磨一次风量越大,相应进入磨煤机的冷风量比例增加,造成进入空预器进行换热的一次风量相对减少,从而导致排烟温度上升.该厂#1炉制粉系统计算通风量为 106T/H,保证出力通风量为 114.4T/H ,实际运行中磨煤机通风量一般限制在 115130T/H 之间,平均高出设计值 10%左右.在制粉系统风煤曲线自动限制方面磨煤机通风量未能根据给煤量进行很好的修正, 使得高给煤量和低给煤量情况下进入磨煤机通风量区别不大,从而造成排烟温度的升高.<br/>3. 冷一次风量过多引起排烟温度升高 &

9、lt;br/> 制粉系统掺冷风量过多和炉膛漏风引起排烟温度升高的主要原因是一样的,由于为了维持炉膛出口过量空气系数a不变,掺入的冷风越多,使得进入空预器的一次风量越少,造成空预器的换热量下降,从而引起排烟 温度升高.该厂#1机组投产以来,1B侧空预器入口氧量始终存在偏低现象,缺风现象尤为明显,特别在上层 1A/1B 制粉系统停运期间表现得更为突出,通过锅炉燃烧调整试验也未查出 产生该现象的根本原因,通过二次风限制和制粉系统运行方式调整也未解决问题,最后运行 限制中采取上层备用制粉系统补风手段 将一局部冷风通过磨煤机出口粉闸送入炉膛 ,该现 象才得以纠偏,但该方法的使用会造成入炉冷风量的增

10、加,从而引起排烟温度的升高.同时 该机组投产以来制粉系统风门缺陷较多,特别是热风隔绝门和调整门内漏现象尤为明显,这 就使得备用制粉系统停运期间为了限制磨煤机出口温度不超过规定值,必须通入冷风进行冷 却,从而引起排烟温度的上升. <br/>4. 受热面结渣、积灰引起排烟温度升高 <br/>受热面结渣、积灰是导致排烟温度升高的原因之一,其对排烟温度的影响主要表现在传热方 面.锅炉受热面结渣、积灰将使受热面传热系数降低,锅炉吸热量降低,烟气放热量减少, 空预器入口烟温升高,从而导致排烟温升高,空气预器堵灰那么使空气预器传热面积减少,也 将使烟气的放热量减少, 使排烟温度升高.

11、 另外由于结渣、 积灰原因引起汽水工质吸热减少, 为了弥补缺乏,在一定负荷情况下使燃料量增加,从而造成各段烟温进一步升高,排烟温度 也进一步升高.该机组于 2021年10月进行了 1C小修,检查发现炉膛受热面结渣现象明显, 特别是炉膛尾部烟道积灰现象相当严重,消耗了大量人力进行了清理.造成尾部烟道大量积 灰的主要原因是多只再热器烟道挡板卡涩无法正常开启, 而引起卡涩的可能原因系积灰造成, 从而形成了一个恶性循环现象,造成排烟温度的升高.同时该机组投产运行至2021 年7月,连续发生炉膛屏过区域多只吹灰器连杆弯曲缺陷导致无法正常投用,该区域局部受热面始终 无法执行定期吹灰工作,促进排烟温度的升高

12、.<br/>5.入炉煤质变化引起排烟温度升高 <br/> 近年来为了增强市场竞争,限制燃料本钱,众多电厂入炉煤品质下降.该厂自 2021 年以来入炉煤中使用了大量褐煤掺烧,该褐煤特性主要表现在高挥发份、低发热量、灰 分大、可磨性系数低,入炉煤品质偏离设计煤种.此煤质的特性对燃烧调整及排烟温度的影 响呈现出多方面的特性, 主要有以下几个方面： <br/>1限制磨煤机出口温度引起排烟温度升高.由于褐煤的高挥发份特性,为了预防自燃、爆燃异常的发生,必须严格限制磨 煤机出口温度,该厂进行褐煤掺烧时一般磨煤机出口温度限制在5865 C之间磨煤机出口设计温度为77C,从

13、而造成入磨冷一次风的大量增加,引起排烟温度升高.<br/> 2制粉系统出力下降引起排烟温度升高. 由于该煤的可磨性系数较低, 造成制粉系统出力 降低,同时制粉系统设备的磨损加重,反过来进一步影响制粉出力.该厂在1C小修中检查发现 6 台磨煤机衬板均出现不同程度的磨损,两台磨煤机进行了衬板的全面更换.一方面制粉 系统出力的降低会导致一定负荷下磨煤机运行台数的增加,如同样是500MW负荷,需要增加上层制粉系统运行；一方面由于磨损量的增加使得长期运行的中下层磨煤机设备缺陷增加, 必须换磨运行进行检修消缺. 上述两种情况正常都会引起火焰中央上移, 造成排烟温度升高. <br/>

14、 3低发热量、高灰分引起排烟温度升高.同样负荷情况下燃用该低发热量的褐煤,使得入炉燃煤量增加、入炉总的冷一次风量升高；同时假设吹灰不及时,积存在受热面上 的灰、渣使得传热效果变差, 相对固定换热面的空预器来说必然造成出口烟温的上升.<br/>6. 锅炉设备设计原因引起排烟温度升高<br/>1锅炉性能校验计算中未考虑燃尽风的影响.该厂投产前于 2021 年委托上海发电设备成套设计院进行了该超超临界燃煤锅炉的性能 校核计算及评估研究,结果发现原设计中未考虑到正常运行中燃尽风的使用对炉膛出口烟温 升高的影响,其研究结果为额定工况运行下该机组会因炉膛出口烟温的升高出现再热器超温

15、 严重,为了预防超温现象必须大量投入再热器减温水,由于减温水工质温度低,传热系数较 烟气高,反而会使得进入空预器的入口烟温相对下降,额定工况下排烟温度由129C下降至125 C (上海发电设备成套设计院核算数据),均超过设计排烟温度.通过实践证实,额定工况下再热器管壁超温及减温水使用情况与研究结果趋势相一致.从统计数据分析看,由于该 机组 2021 年 69 月的平均负荷率在 90%左右,再热器减温水使用量平均限制在2030T/H 左右,远没到达研究报告中 100 多 T/H 的使用量,因再热器减温水使用量的增加而影响到的排 烟温度下降比例很小.但正是由于设计缺陷,为了限制再热器不超温,机组正

16、常运行中再热 器挡板长时间保持 20%的开度不变,特别是高负荷阶段进行炉膛和尾部烟道吹灰时,过低开 度的再热器挡板造成了尾部受热面的积灰现象加重,影响尾部受热面的传热从而使得排烟温 度上升. <br/>( 2)空预器设计中对制粉系统一次冷风量所用份额考虑缺乏.通过现场运行统计数据来看,该机组空预器出口烟气温度(靠一次风侧)与制粉系统冷一次风总上升 量呈正比例相关.由于正常运行中在一次风总风量一定的情况下,制粉系统冷一次风量上升 会造成空预器出口热一次风比例的降低,热一次风的风压高、流速快,其对应空预器侧的出 口烟温增加尤为明显, 凸显空预器受热面设计考虑缺乏. <br/>

17、; 三、应对举措 <br/>1.增强入炉煤质治理 <br/> 针对当前电厂采购煤质品质下降的趋势难以根本改变的现实, 必须通过增强入炉煤质治理来降低其对燃烧调整的不利影响,主要从以下诸方面着手： <br/>( 1 )限制掺混比例. 将入炉煤发热量、 水分含量及负荷预测曲线作为掺混比例限制对象. <br/> ( 2)完善加仓方式.褐煤单独加仓对制粉系统运行调整的影响相对于混煤均仓的方式更小,在保证输送及运行平安的前提下更宜采取单独加仓.同时根据河北定华公司600MW尿炉掺烧经验看,采取下层磨煤机掺烧方式对炉膛结渣、积灰及排烟温度的限制更为有利.&l

18、t;br/>( 3)增强入炉煤杂物筛查.及时去除入炉煤杂物, 以预防杂物进入给煤机、 磨煤机造成设备运行异常,降低制粉系统非正常启停次数. <br/>2. 完善运行限制举措 <br/>( 1)提升监盘质量.及时根据给煤量情况调节制粉系统风量偏置,提升制粉系统风量限制的合理性,预防高、低给煤量时制粉系统通风量一样的情况,通过总一次风量限制降低冷一次风量 比率；及时根据煤种变化调整磨煤机出口温度限制；及时根据机组负荷情况调整炉底渣系统 冷却风门开度,降低底渣系统漏风量. <br/>( 2)丰富调整手段.做好负荷预测,及时调整制粉系统运行方式,尽量维持磨煤机

19、在高出力下运行；增强燃烧调整,及时通过风量及 各风门调节限制火焰中央；试验并掌握均等配风及束腰配风对燃烧的影响.<br/>( 3)增强吹灰治理.增强电量治理,提升机组负荷水平,保证炉膛吹灰、尾部烟道吹灰能及时执 行；认真执行再热器烟道挡板开启放灰定期工作,特别是在炉膛及尾部烟道吹灰期间应增加 再热器挡板开启定期放灰的次数. 提升巡检质量, 及时发现并消除吹灰系统缺陷. <br/>3.增强设备治理 <br/> 增强设备维护与改造,采取有效举措根本上消除制粉系统热风隔绝 门、热风调整门内漏严重现象,及时消除锅炉本体及炉膛漏风；增强制粉系统风量、风压等 测点的消缺与校验,预防因测量误差导致磨煤机实际运行中一次风量偏大现象；利用机组检 修时机,增强锅炉系统风门排查,做好空气动力场试验,消除1B侧空预器氧量偏低的根本原因；增强吹灰器的维护工作,保证吹灰器的正常投运；合理安排制粉系统消缺时间,降低对 机组运行经济性的影响. <br/>4. 完善限制逻辑 <br/> 对制粉系统风量限制逻辑进一步完善,保证风煤比