超臨界直流鍋爐排煙溫度降低淺析

摘 要：國電某發電公司660MW機組SG-2066/25.4-M977型超臨界參數、四角對沖切圓燃燒并輔助墻式燃燼風直流鍋爐，由上海鍋爐廠初次設計制造，在鍋爐燃燒調整方面缺乏經驗，造成排煙溫度相對較高。本文通過分析影響排煙溫度高的因素，并提出相應解決方案，摸索及總結參數控制、節能降耗相關經驗，提高機組的安全運行和經濟效益。

關鍵詞：超臨界；直流鍋爐；排煙溫度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.059

1 引言

國電某發電公司#5機組采用上海鍋爐廠SG-2066/25.4-M977型超臨界參數變壓運行螺旋管圈，單爐膛、一次中間再熱、切圓燃燒方式、平衡通風、全鋼架懸吊結構Π型露天布置、固態排渣燃煤直流鍋爐。[1]#5爐投產后，鍋爐排煙溫度偏高，夏季可達170℃以上。不僅鍋爐熱效率低，也嚴重影響到鍋爐經濟性。該公司通過鍋爐燃燒調整，制粉系統運行調整，系統漏風檢查及堵漏等解決方案，有效降低了鍋爐排煙溫度。

2 影響排煙溫度高的因素

2.1 漏風

漏風包括爐膛漏風、制粉系統漏風、煙道漏風。是鍋爐排煙溫度高的重要原因。爐膛漏風主要包括爐頂密封、看火口、人孔門及爐底機械密封處漏風。在所有漏風中，以爐底漏風影響最大，漏風使排煙容積增大，導致排煙損失Q2增加。#5爐膛漏風主要集中在爐底干除渣裝置的機械密封處，此外干除渣裝置本體布置的檢查清灰孔、冷卻風孔和觀察孔也形成漏風。

2.2 一次風率

摻冷風是指在制粉系統和一次風中摻冷風。摻冷風量過多會使流過空氣預熱器的空氣量減少，使空氣預熱器的吸熱量減少，最后使排煙溫度升高。摻冷風量過多是由于一次風率過高，磨煤機出力下降或部分磨煤機停運造成的。因此可適當降低一次風率，減少冷風的摻入量。在爐膛不結焦的情況下，還可提高一次風風粉混合物的溫度，減少冷風的摻入量。

2.3 過?？諝庀禂?/p>

衡量鍋爐燃燒過程的經濟性指標為過剩空氣系數α。空氣系數α過大，會使鍋爐排出的煙氣量增多，使鍋爐排煙熱損失增大，引風機、送風機電能耗量增加。選擇合理空氣系數，會使能量損失減少。在660MW工況下鍋爐運行的氧量在2.8～3.3%，實際#5爐空預器入口的氧量4.0～4.5%，運行氧量偏高一方面遠傳值低于實際測量值，另一方面是由于鍋爐廠提供的運行氧量（3.5%）偏高。

2.4 制粉系統運行方式

制粉系統運行選擇上層磨時火焰中心會升高，鍋爐熱負荷在爐膛較高位置處集中，導致排煙溫度升高。當燃煤煤質變化時，應相應地改變磨煤機的運行方式。當燃用發熱量低的煤時，應使用下層制粉系統并且保持較細的煤粉細度，否則燃燒不充分，會使飛灰含碳量增加，燃燒不完全損失增大，從而導致排煙溫度升高。當燃用發熱量高的煤時，可以保證充分燃燒的情況下使用上層制粉系統。運行磨煤機分離器轉速直接影響著入爐煤粉細度，合理的煤粉細度保證煤粉進入爐內開始燃燒的時間長短，過粗的煤粉導致煤粉燃燒推遲，排煙溫度上升。

2.5 積灰與結焦

受熱面的積灰與結焦，會影響受熱面與高溫煙氣的傳熱效果，使煙氣不能被及時冷卻，導致排煙溫度升高。另外尾部受熱面的積灰堵塞，使尾部煙道形成煙氣走廊，產生高溫度區和低溫度區，在低溫度區內空氣預熱器處煙氣結露腐蝕管壁，管壁腐蝕穿透后又造成空氣預熱器漏風。送風走短路進入煙道，影響鍋爐送風，造成高負荷情況下爐膛缺氧燃燒，引起排煙溫度升高。

3 排煙溫度運行控制措施

通過對排煙溫度在運行中影響鍋爐經濟性的諸因素分析與討論，實施了以下解決措施并取得了很好的效果。

3.1 爐膛漏風

治理爐底攝像頭、檢查孔和爐底機械密封漏風點；及時關閉爐底清掃連、鋼帶機檢查孔；根據爐底鋼帶機上排渣量，調整控制冷卻風門開度；關閉爐本體檢查孔、噴燃器檢查孔。負荷330MW時，在爐底無排渣時，可液壓關斷門，減少爐底漏風。

措施執行后，排煙溫度和風機電流明顯下降。隨著液壓關斷門的關閉，引風機電流下降，送風機電流略有上升，爐底漏風得到有效封堵，漏風量改經送風機進入爐膛。排煙溫度下降了3℃左右，入爐總煤量下降。

3.2 一次風率

盡量保持較低的一次風壓，一次風母管壓力額定負荷下維持11kPa左右，500MW負荷下維持在100kPa左右， 330MW負荷下維持在9kPa左右， 增大磨煤機入口熱一次風門開度，降低制粉系統風道節流損失。增大磨煤機入口熱一次風門開度，降低制粉系統的阻力。

控制磨煤機出口溫度在80℃以上，盡量使磨煤機熱風調門開度，冷風調門關小，減小冷一次風用量；煤粉管的一次風速達30m/s左右，通過設置磨煤機一次風量偏置（從0設置到-5），降低一次風量，在磨煤機不堵煤的情況下，降低一次風量偏置設置到-10～-8。

3.3 過剩空氣系數

額定負荷時，DCS運行氧量由3.0%降低到1.5～2.0%后，煙氣中CO濃度70PPm以下，飛灰含碳量在1.0%左右?？疹A器入口氧量從4.4%降低到2.7%，排煙氧量從5.3%減到3.3%。當負荷變化時，調整進入爐膛的燃料和空氣量，改變燃燒工況。額定負荷下，保持省煤器出口氧量在2.1%左右（DCS均值在1.4～1.6%之間）；500MW負荷下，保持省煤器出口氧量3.25%（DCS均值在2.1～2.4%之間）；330MW負荷下，在送風機可以調整的情況下，盡量保持省煤器出口氧量在4.73%（DCS均值在3.9～4.1%之間）。

#5鍋爐運行中DCS氧量控制在660MW負荷為2.5%；330MW負荷，在3.9～4.1%之間。其他負荷依次為據推算。機組高負荷運行中，維持較低氧量運行是由于煙氣總流量下降，排煙溫度下降，同時引風機出力減小，經過計算氧量每下降1%引風機電流平均下降15～20A。在330MW負荷運行時，由于送風機動葉開度已關至20%左右，此時下調氧量，引風機電流已無明顯變化，排煙溫度也基本不變化。

3.4 制粉系統運行方式

根據機組負荷總煤量，控制制粉系統運行方式，優先選擇下層運行，因檢修等原因選擇上層磨運行時，在檢修作業結束后應盡快切換至下層制粉系統運行；調整運行磨煤機分離器轉速，保持較細的煤粉細度，在額定負荷下，控制分離器轉速為50%左右，500MW負荷下，分離器轉速控制在40%～45%之間，330MW負荷下，分離器轉速在45%～50%之間。

在330MW負荷時，4臺磨煤機運行，上層磨煤機E運行時，排煙溫度明顯比下層運行大13℃左右，按排煙溫度從高到低的磨煤機運行方式排序：BCDE>ACDE>ABCE>ABCD；負荷500MW左右，5臺磨煤機運行時，按排煙溫度從高到低的磨煤機運行方式排序：BCDEF>ABCEF>ABCDE。以此為據磨煤機方式優先安排下層磨煤機運行。

3.5 積灰、結焦

高負荷時，根據總煤量降低上層運行磨煤機的給煤量；降低一次風速，讓煤粉著火提前，減少爐膛標高35m到38m區域的斷面熱負荷，減少結焦；保證每天對對鍋爐受熱面全部吹灰一次。負荷高峰期，應加強鍋爐受熱面吹灰，尤其加強對爐膛斷面熱負荷高區域受熱面吹灰。

4 結論

通過采取上述措施后，供電煤平均下降在7g/kwh左右；排煙溫度平均下降5.027℃左右。按排煙溫度降低1℃，供電煤耗降低0.166g/kwh折算：排煙溫度降低影響煤耗下降約0.8345g/kwh。鍋爐運行安全性提高，尤其在夏季環境溫度高時，未再發生因排煙溫度高減負荷，取得到良好的效果。據此得出以下結論：

（1）降低排煙溫度，可有效提高鍋爐熱效率，增加燃煤機組的熱經濟性，給企業帶來良好的經濟效益[2]；

（2）減少鍋爐本體和制粉系統中的漏風，可有效防止排煙溫度的升高。

（3）保持合理的一次風率，過量空氣系數和制粉系統運行方式是控制鍋爐排煙溫度的有效手段；

（4）鍋爐在實際運行中，應加強吹灰，對爐膛及對流受熱面定期進行吹掃，可有效防止受熱面嚴重積焦積灰現象發生，防止排煙溫度上升。

參考文獻：

[1]國電寶雞發電有限責任公司.660MW超臨界機組汽機主機運行規程[S].

[2]徐雪源.鍋爐排煙溫度分析[J].鍋爐技術，1999，3（03）：7-12.

作者簡介：張宏博，男，陜西寶雞人，助理工程師/集控運行技師，中國國電寶雞發電有限責任公司660MW火電機組機組長。