300 MW鍋爐制粉及燃燒系統性能分析

王 偉，蔣蓬勃，趙 鋒

（1.華電國際山東分公司，山東 濟南 250014；2.青島華豐偉業電力科技工程有限公司，山東 青島 266100）

0 設備概況

某電廠4號鍋爐為上海鍋爐廠設計生產的亞臨界壓力一次中間再熱控制循環汽包爐，型號SG-1025/17.47。鍋爐采用擺動式燃燒器，四角布置、切向燃燒，正壓直吹式制粉系統，單爐膛、∏型露天布置，全鋼架懸吊結構、平衡通風，固態排渣。

爐膛由膜式水冷壁組成，爐膛上部布置了分隔屏、后屏及屏式再熱器，前墻及兩側墻前部均設有墻式輻射再熱器。過熱器的汽溫調節主要采用噴水，再熱器的汽溫調節主要采用燃燒器擺動及過量空氣系數調節，在再熱器進口管道上裝有事故噴水裝置。

鍋爐燃燒系統采用3臺BBD4060C型雙進雙出球磨機直吹式系統，每臺磨煤機的一端接一層煤粉噴嘴，3臺共6層。鍋爐風煙系統由一次風系統、二次風系統和對流煙道組成。對稱布置2臺送風機、2臺引風機、2臺一次風機和2臺三分倉空氣預熱器。

1 鍋爐主要技術規范

鍋爐主要技術規范如表1。

表1 鍋爐設備主要參數

表2 煤質資料

2 試驗內容

2.1 燃燒調整試驗

對鍋爐進行燃燒優化調整，尋求不同負荷下鍋爐熱效率、空預器漏風率、受熱面壁溫分布，提高鍋爐運行的經濟性和安全性，為運行操作提供依據。

鍋爐熱效率。鍋爐熱效率采用文獻［1］中反平衡法公式計算。

式中：η—鍋爐熱效率，%；q2—排煙熱損失，%；q3—氣體未完全燃燼熱損失，%；q4—氣體未完全燃燼熱損失，%；q5—散熱損失，%；q6—灰渣物理熱損失，%。

空預器漏風率。空氣預熱器漏風采用文獻［1］中公式計算。

式中：AL—空氣預熱器漏風率，%；a″—空氣預熱器煙道出口處煙氣過量空氣系數；a′—空氣預熱器煙道進口處煙氣過量空氣系數。

鍋爐受熱面壁溫。對燃燒調整各工況下各級受熱面壁溫分布情況進行統計分析。

2.2 制粉系統試驗

對直吹式制粉系統磨煤機出口風粉均勻性及磨煤機出力數據進行分析，降低制粉系統制粉單耗，為運行調整及設備改造提供參考依據。

制粉系統風粉均勻性。依據4號爐磨煤機煤粉均勻性試驗進行分析，對支管的風速及煤粉均勻性指數進行測量，為磨煤機分離器改造提供參考依據。

制粉系統出力。依據4號爐磨煤機設計及實際運行參數進行分析，為降低磨煤機耗電率，實現4號爐滿負荷2臺磨煤機安全高效運行提供參考依據。

3 試驗分析結論

3.1 燃燒調整試驗

3.1.1 鍋爐熱效率

通過性能試驗數據計算，300 MW負荷下鍋爐效率在89%左右，240 MW負荷下鍋爐效率在86.6%左右，比設計值91.86%偏低較多，主要受排煙熱損失和固體未完全燃燒熱損失影響。尤其負荷在240 MW以下時，固體未完全燃燒熱損失已經接近或超過排煙熱損失。

通過燃燒調整后240 MW負荷下修正后鍋爐效率提高2%～3%，可以初步判斷在試驗煤質情況下，送風量適當高一些，對提高鍋爐效率有利。盡管送風量高，可能會導致排煙熱損失相對增加，但對減少固體未完全燃燒熱損失很有好處，從而導致整體鍋爐效率提升。

通過240 MW燃燒調整工況比較，可以初步判斷適當關小燃燼風，提高二次風箱與爐膛差壓，同樣有利于提高鍋爐效率。 正常運行中，排煙熱損失由于受空預器性能影響，進行調整較為困難，但對運行人員來講，調整二次風箱差壓及燃燼風相對便于實現，而且對鍋爐燃燒相對更有利一些。

原設計燃用貧煤，現在摻入其它煤種，煤粉進入爐膛后，貧煤先燃，耗氧速度快，而其它煤種燃燒相對滯后，導致其它煤種燃燒時存在局部缺風，燃燒相對不充分，進而導致灰、渣含碳量偏高。目前情況下不應該一味關小分離器折向擋板去調整煤粉細度，而應該嘗試通過調整二次風配風方式來降低灰、渣含碳量。

3.1.2 空預器換熱性能

通過性能試驗數據計算，300 MW負荷下A側空預器效率在58%左右，B側空預器效率在63%左右；240 MW負荷下A側空預器效率在62%左右，B側空預器效率在66%左右；300 MW負荷下A側空預器X比約為0.65，B側空預器X比約為0.81；240 MW負荷下A側空預器X比約為0.71，B側空預器X比約為0.87。

300 MW負荷下空預器A側漏風率約為8.8%，B側漏風率約為12.3%；240 MW負荷下4號空預器A側漏風率約為9.6%，B側漏風率約為12.7%。

上述數據說明4號鍋爐A、B側空預器漏風率較大，但B側換熱相對好于A側，空預器換熱性能比較低，應考慮空預器密封及蓄熱組件的維護與治理。

3.1.3 鍋爐受熱面壁溫

在12個燃燒調整試驗工況下，4號爐再熱器管排溫度測點顯示一定規律性，尤其是后屏過熱器始終為第二片屏2號管管壁溫度最高，其它受熱面也有壁溫偏高幾率較高的管排。同時后屏及末再的整體壁溫水平相對較高，需加強監視調整。

建議利用機組檢修機會，按照4號鍋爐管排壁溫測點布置圖進行檢查，檢查相應位置壁溫測點的可靠性和保溫狀況。對管壁溫度高的管排進行統計分析，找出出現高溫頻率高的管排。視實際情況對超溫嚴重的管排采用儀器測量或割管檢查，檢查氧化皮情況。

3.2 制粉系統試驗

3.2.1 制粉系統風粉均勻性

4號爐B磨煤機計算風速及煤粉濃度如表3所示。

表3 4號爐B磨煤機計算風速及煤粉濃度

4號鍋爐B磨煤機B1-4支管風速比同側平均值低14%，B2-1支管風速比同側平均值高16%，B2-3支管風速比同側平均值低14%，以上3根支管風速需要進行調整。

大部分支管的煤粉均勻性都已經偏離了該型分離器煤粉均勻性1.0～1.1的正常范圍，這說明4號爐磨煤機分離器性能相對降低，需要進行維護或改造。

各支管風速分配不均，煤粉均勻性相對較差，會導致煤粉分配不均衡，粉量偏差大，風煤比偏離設計工況較多。同時受摻配煤的影響，燃燒后期風粉得不到充分的混合，燃燒情況不理想，也會導致灰渣可燃物高。

3.2.2 制粉系統出力

4號鍋爐磨煤機為BBD4060C型磨煤機，按照BBD磨煤機出力線算圖［2］查詢，該型磨煤機最大原煤出力約為70 t/h；經計算該型磨煤機研磨出力為 69.6 t/h（計算限定條件：HGI=64、Mar=8%、R90=18、鋼球裝載量修正系數采用1.0）。

BBD4060C型磨煤機按照經驗公式計算，最佳鋼球裝載量為74.8 t；按照文獻［3］中公式計算最佳鋼球裝載量為為74.6 t。

在300 MW負荷鍋爐熱效率試驗工況下，A磨煤機（下層）基本維持在50 t/h，B磨煤機（中層）基本維持在45 t/h，C磨煤機（上層）基本維持在30 t/h。

通過上述數據分析，如采用試驗期間煤質，考慮到AGC對運行工況的影響，A、B兩臺磨各還應有約15 t/h以上的出力余量。如能對磨煤機鋼球裝載量及空預器漏風進行綜合優化治理，能夠實現4號爐滿負荷兩臺磨煤機運行，可以有效降低制粉系統耗電率。

4 結語

經過4號鍋爐上述試驗及數據分析，在進行鍋爐運行氧量優化、輔助風與爐膛差壓運行控制優化、磨煤機出口溫度校驗、更換4B磨煤機襯板、鍋爐優化摻配摻燒、空預器綜合治理、空預器密封改造等工作后，預計鍋爐效率可以提升2%～3%，具有較大節能潛力。