鍋爐燃燒優化調整成效顯著

孫慧

摘 要：我廠7、8號鍋爐是哈爾濱鍋爐廠生產的型號為HG-1060/17.5-HM35亞臨界自燃循環汽包爐。7、8號爐自投產以來一直存在著排煙溫度高、水冷壁結渣和減溫水量大等問題。為了分析鍋爐存在上述問題的原因，在現有設備狀態下在運行方式上挖掘潛力，獲得適合機組運行的最佳運行方式，我們進行了多次鍋爐燃燒優化調整試驗。經過詳細測試，鍋爐排煙溫度偏高設計值18℃。過熱汽減溫水量偏高設計值70T/H左右，再熱汽減溫水量偏高設計值20T/H左右。造成鍋爐排煙溫度偏高的原因有三方面，爐底漏風、受熱面沾污和空預器換熱能力差，其中空預器換熱能力差應該是主要原因。造成鍋爐過、再熱汽減溫水量大的原因有三方面，爐底漏風、水冷壁結渣和過熱器受熱面設計不合理，其中過熱器受熱面布置過多應該是主要原因。如何針對以上影響因素，徹底解決我廠7、8號鍋爐排煙溫度高、水冷壁結渣和減溫水量大等問題，成為擺在我們面前的當務之急。

關鍵詞：排煙溫度;減溫水量;鍋爐熱效率;結渣

我廠7、8號鍋爐是哈爾濱鍋爐廠生產的型號為HG-1060/17.5-HM35亞臨界自燃循環汽包爐。7、8號爐自投產以來一直存在著排煙溫度高、水冷壁結渣和減溫水量大等問題。為了分析鍋爐存在上述問題的原因，在現有設備狀態下在運行方式上挖掘潛力，獲得適合機組運行的最佳運行方式，我們進行了多次鍋爐燃燒優化調整試驗。經過詳細測試，鍋爐排煙溫度偏高設計值18℃。過熱汽減溫水量偏高設計值70T/H左右，再熱汽減溫水量偏高設計值20T/H左右。造成鍋爐排煙溫度偏高的原因有三方面，爐底漏風、受熱面沾污和空預器換熱能力差，其中空預器換熱能力差應該是主要原因。造成鍋爐過、再熱汽減溫水量大的原因有三方面，爐底漏風、水冷壁結渣和過熱器受熱面設計不合理，其中過熱器受熱面布置過多應該是主要原因。如何針對以上影響因素，徹底解決我廠7、8號鍋爐排煙溫度高、水冷壁結渣和減溫水量大等問題，成為擺在我們面前的當務之急。

我們首先從鍋爐燃燒調整著手，運用科學的測試方法和燃燒調整試驗，對爐膛噴燃器結構、制粉系統運行方式、燃料特性及燃燒器配風進行認真研究和分析，從中找出最佳燃燒調整方式。

1 燃燒器的布置

本燃燒器采用水平濃淡煤粉燃燒技術，以提高鍋爐低負荷運行的能力，水平濃淡煤粉燃燒器是利用煤粉入燃燒器一次風噴嘴體后，經百葉窗的分離作用，將一次風氣流分成濃淡兩股;兩部分之間用垂直隔板分開，燃燒器出口處設有帶波紋形的穩燃鈍體。濃相氣流的煤粉濃度高著火好，即使在低負荷情況下，濃相氣流的風煤比仍可保持在較合適的范圍內，使著火特性不會明顯惡化。鈍體形成的高溫煙氣回流區又充分為煤粉著火提供了熱源，這兩者的結合為低負荷穩燃提供了保證。

2 其他設備情況

（1）制粉系統配置6臺HP1003型中速碗式磨煤機，鍋爐燃用設計煤種滿負荷運行時，5臺運行1臺備用。設計煤粉細度R90=35%。

（2）鍋爐每只燃燒器共設有三層油點火燃燒器和一套微油點火裝置，作為鍋爐啟動時暖爐和低負荷穩燃用，四角三層，油槍采用簡單機械霧化噴嘴，油點火裝置中設置有可伸縮的高能點火器，可直接點燃燃油，在噴燃器A層一次風噴口各角處共設有4套微油點火裝置。

（3）鍋爐爐膛采用平衡通風系統，選用兩臺動葉可調軸流式送風機;兩臺入口靜葉可調軸流式引風機;兩臺離心式一次風機。

（4）鍋爐爐底采用干式排渣機連續出渣。

（5）過熱汽溫主要靠一、二級噴水減溫器調整，共布置有二級四個噴水點，再熱汽溫主要靠擺動燃燒器調節，并在再熱器進口導管裝設了兩只事故噴水減溫器。

3 鍋爐存在的主要問題和運行調整方法

3.1 鍋爐結渣及控制

3.1.1 影響結渣的要素有以下幾個方面：

（1）煤的結渣特性。我廠設計燃用的煤種為霍林河褐煤，結渣性強。

（2）灰向水冷壁的傳播。直徑小于10微米的灰顆粒向水冷壁的傳播方式主要為擴散和熱遷移，它形成了水冷壁管上的初始沉積層，而直徑較大的灰顆粒向水冷壁的傳播方式主要為慣性傳播，這是引起嚴重結渣的重要過程，比如說切圓設計過大或發生偏移造成的嚴重結渣。

（3）爐膛溫度的影響。爐膛溫度的影響有三個方面：一、灰渣自身的溫度;二、灰渣向水冷壁傳播過程中的冷卻過程，如鍋爐已發生嚴重結渣，則灰渣的冷卻將受到很大影響，造成惡性循環;三、爐膛的溫度水平。爐膛的溫度水平越高，越接近或超過灰的熔點溫度，越容易造成結渣。因此控制爐膛溫度對結渣影響很大。

（4）7、8號鍋爐的運行特性也對鍋爐結渣產生影響。這主要表現7、8號鍋爐基本不調峰，也就是說鍋爐長期滿負荷運行，沒有負荷擾動產生的自然掉渣過程，若產生結渣容易惡化。

（5）由于鍋爐采用干排渣系統，爐底漏風非常嚴重。爐底漏風造成鍋爐火焰中心上移，燃燒器的中上部區域溫度水平過高，也是導致爐膛四周水冷壁中上部結焦嚴重的一個主要原因。

3.1.2 通過以上分析及現場試驗結果，確定鍋爐控制結渣措施如下：

（1）氧量的控制。氧量降低時，主燃燒器風箱上沿層和D層吹灰器層爐膛溫度持續升高，爐內超過1400℃的點逐漸增加。由于該區域是結渣趨勢最嚴重的區域，降低該處的爐膛溫度有利于控制結渣，因此氧量控制在4%（4點平均值）有利于控制爐膛結渣。因此確定空預器入口氧量應控制在4%左右。

（2）周界風的控制。周界風的投入有利于在一次風射流外部形成風包粉的氣流，阻隔灰粒向水冷壁的傳播，對控制結渣有利，同時也有利于提高鍋爐熱效率和保護煤粉噴嘴，因此確定在滿負荷時將各臺運行磨煤機周界風全部投入，保持全開狀態。

（3）煤粉細度控制。如前所述，大部分的10微米以上的灰顆粒向水冷壁的傳播為慣性傳播，煤粉細度越粗，顆粒越大，慣性力越大，向水冷壁傳播的灰顆粒越多，鍋爐結渣趨勢增強，因此采用較細的煤粉細度，可以有效地控制爐內結渣。通過對磨煤機分離器折向門擋板開度的調整，目前各臺磨煤機煤粉細度R90基本在20%左右，鍋爐燃燒工況穩定，爐渣含碳量平均在1.5%左右，在國內處于同類型電廠較好水平。

（4）燃燒器的功率分配。從爐膛溫度的測量結果來看，燃燒器區域爐膛溫度較低，從現場觀察的情況來看，燃燒器區域尤其是下層燃燒器區域基本不結渣，因此可增加下層燃燒器的功率，減小上層燃燒器的功率，也就是增加下層磨出力，減小上層磨出力。

總之，通過對氧量、煤粉細度、燃燒器配風及功率的控制，加之吹灰器投入率的提高，7、8號鍋爐水冷壁結渣現象得到了有效緩解，爐膛水冷壁清潔度增加，排煙溫度下降，干排渣機的運行狀況轉好，機組的安全性和經濟性得到提高。

3.2 鍋爐排煙溫度偏高

經過測試，7、8號鍋爐排煙溫度偏高設計值較多，鍋爐設計排煙溫度為148℃，設計環境溫度為25 ℃，試驗調整后，經過環境溫度和給水溫度修正后，鍋爐排煙溫度為166℃，與設計值相比排煙溫度偏高18℃。

3.2.1 排煙溫度高的原因主要有以下三點：

（1）煤質：燃用煤質與設計煤質基本接近，煤質不是排煙溫度偏高的主要原因。

（2）爐膛漏風和制粉系統漏風：根據經驗和計算，爐膛漏風每降低1%，排煙溫度將降低1 ℃左右。

鍋爐額定負荷工況下，由于熱一次風溫度低于設計值30℃左右，造成磨煤機干燥出力不足。制粉系統正常運行中冷風門全關，熱風門全開，磨煤機出口溫度平均60℃左右，由于冷風門非常嚴密，空預器出口一次風溫度與磨入口溫度相差非常小，可見制粉系統通過冷風門的漏風控制的非常好，基本不會對排煙溫度產生不利影響。

由于鍋爐采用干排渣系統，爐底漏風較大，試驗中將爐底關斷門全關，排渣暫停，基本上爐底漏風已控制最低，此時排煙溫度能夠降低8℃（4點平均）。鑒于鍋爐設計中考慮干排渣系統漏風量較大，設計有5%的漏風量，也就是說鍋爐設計排煙溫度148℃中已經考慮了爐底漏風造成的5℃的影響，目前干排渣系統漏風與設計相比偏大，但爐底漏風造成的對排煙溫度的影響與設計相比偏高了3度左右，可以說爐底漏風不是造成鍋爐排煙溫度高的主要原因。

（3）受熱面沾污和受熱面布置不合理。受熱面沾污排煙溫度會升高，但受熱面沾污也不是造成鍋爐排煙溫度高的最主要原因。

經過試驗測試，空預器的換熱能力差是造成鍋爐排煙溫度高的主要原因。

經過以上分析可知，造成鍋爐排煙溫度偏高的原因有三方面，爐底漏風、受熱面沾污和空預器換熱能力差，其中空預器換熱能力差應該是最主要的原因。

3.2.2 降低鍋爐排煙溫度的運行措施：

（1）加強干排渣系統維護，減少爐底漏風。

（2）爐膛負壓控制在（-30～-50）Pa。

（3）在保證運行磨煤機石子煤排放正常的前提下，盡量增加下層磨煤機出力，減小上層磨煤機出力。

（4）機組200MW負荷以上工況下鍋爐各層周界風門全開，以減輕鍋爐水冷壁結渣程度，提高吸熱量，降低排煙溫度。

（5）在夏季排煙溫度高且鍋爐渣量正常的情況下，爐底液壓關斷門采用間斷運行方式。

通過以上措施，7、8號鍋爐排煙溫度平均降低2℃左右，使供電煤耗降低0.34g/kwh。

4 結束語

通過以上詳實的數據測試與分析，基本找出了我廠7、8號鍋爐排煙溫度高、水冷壁結渣和減溫水量大等問題的原因。雖然設計原因是主要的，但是我們立足于在現有設備狀態下在運行方式和燃燒調整上挖掘潛力，以獲得適合機組運行的最佳運行方式，經過一系列的各項參數的優化調整，最終確定了鍋爐最佳運行工況，機組供電煤耗降低，使鍋爐運行經濟性將得到很大提高。

參考文獻：

[1]內蒙古霍林河電廠2*300MW工程HG-1060/17.5-HM35型鍋爐說明書第四卷“鍋爐運行”[S].（編制：哈爾濱鍋爐廠有限責任公司，編號：06.1500.081-06）.

[2]何金華等.煤質結焦特性分析及防止結焦的措施[J].電站系統工程，2000（01）.