鍋爐燃燒優(yōu)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(huán)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(tài)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(yōu)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(huán)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(tài)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(yōu)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(tǒng)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(wěn)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(qū)又充分為煤粉著火提供了熱源，這兩者的結合為低負荷穩(wěn)燃提供了保證。

2 其他設備情況

（1）制粉系統(tǒng)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(wěn)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(tǒng)，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(xù)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(jié)，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(fā)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(fā)生嚴重結渣，則灰渣的冷卻將受到很大影響，造成惡性循環(huán);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(tǒng)，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(qū)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(xù)升高，爐內超過1400℃的點逐漸增加。由于該區(qū)域是結渣趨勢最嚴重的區(qū)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(tài)。

（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(wěn)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(qū)域爐膛溫度較低，從現場觀察的情況來看，燃燒器區(qū)域尤其是下層燃燒器區(qū)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(huán)境溫度為25 ℃，試驗調整后，經過環(huán)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)，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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tài)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(yōu)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(tǒng)工程，2000（01）.