火力發電廠鍋爐優化調整案例分析

姚力　武生　任兵

【摘? 要】火電機組在日常生產過程中存在很多設備或者運行問題，導致機組運行的不安全和不經濟。本文主要列舉了中速磨煤機調整策略、超臨界機組啟動超溫問題調整策略、空氣預熱器防堵策略。

【關鍵詞】飛灰含碳量;啟動超溫;空預器堵塞

1.部分中速直吹式制粉系統運行一次風量偏高調整

2018年以來，我公司相繼對部分中速直吹式制粉系統進行檢查和現場測試，檢查發現大部分機組運行人員未保證機組安全運行，盲目提高一次風運行風壓，提高一次風運行風量，導致鍋爐飛灰含碳量偏高，且排煙溫度偏高，輔機電耗增高，降低了機組運行經濟性，甚至會導致屏過等受熱面超溫問題，影響機組運行安全性。

造成中速直吹式制粉系統運行一次風偏高的主要原因有：

（1）機組制粉系統布局緊湊，入口風量測量點安裝位置不能按照標準（測量上游直管段為測量截面當量直徑的8倍，下游為測量面當量直徑的3倍）安裝，往往導致表盤監測值低于實際運行風量，致使實際運行一次風量偏高。（2）隨著市場煤價的提高，摻燒經濟煤種成為各廠勢在必行的舉措，經濟煤種的摻燒，導致磨煤機長期處于高出力，甚至超出力運行工況，運行人員為防止磨煤機堵塞問題發生，盲目提高運行一次風壓，加大運行一次風量。（3）由于機組燃用煤種的變化，加之冷熱風門風門特性的變化，部分機組的制粉系統自動仍為基建初期的協調系統，已不能適用目前燃用煤種，往往導致磨煤機運行風量偏高。

一次風量過高對機組經濟和安全性的影響：

（1）由于運行一側風壓的提高，一方面會導致空氣預熱器一次風側與煙氣差壓增大，導致空氣預熱器漏風率升高;另一方面會增高一次風機和引風機電耗;此外還會導致制粉系統煤粉細度增高，飛灰含碳量增大。（2）由于運行一次風量的增加，會導致爐內燃燒變差，且著火一定程度上會推遲，導致減溫水量增加，甚至會引起屏過超溫問題;此外，一次風量的增加，在滿足磨煤機干燥出力的前提下，為降低磨煤機出口風粉溫度在規定范圍內，需增高冷風投入量，導致空氣預熱器一次風旁通風量增加，機組排煙溫度會明顯增高;高負荷工況下，部分機組引風機出力受限，導致系統總風量無法提高，一次風量過大，會導致二次風量輸入受限，運行氧量偏低，高溫腐蝕及飛灰含碳量增加等系列問題產生，嚴重影響機組運行經濟性和安全性。

運行一次風量過高，會對機組運行安全性和經濟性造成嚴重影響，為防止和解決該問題發生，針對中速直吹式制粉系統提出以下幾點建議：

對中速直吹式制粉系統各磨煤機風量進行冷態和熱態標定，并對運行風量進行系數標定，并進行系數修正;對各粉管進行熱態調平，降低各粉管出力偏差，對容易堵塞的粉管進行結構調整或加裝吹掃風，提高磨煤機運行安全性。對制粉系統進行運行風壓優化，對運行風壓合理控制，通過優化試驗得出最優運行一次風壓。加強運行管理工作，合理制定優化小指標競賽內容。對現有的制粉系統協調系統進行優化，針對標定后的風量進行fx運行曲線調整。

2.超臨界機組啟動初期汽溫控制優化

某電廠為600MW級超臨界機組，鍋爐為東方鍋爐廠生產的前后墻對沖鍋爐，由于燃用煤種變化，且無爐水循環泵，鍋爐水動力循環較差，導致在機組啟動初期產汽量不足，導致屏過級末過超溫，啟動期間需要投入輔助減溫水系統，但輔助減溫系統調節能力較差，容易導致減溫水過噴，造成蒸汽帶水。

通過設備改造和運行調整方式，成功解決該問題：

（1）啟動初期投運高壓加熱器，提高給水溫度，增強鍋爐產汽量，在降低受熱面超溫問題的同時，縮短了機組投運脫硝系統和并網時間。

（2）過熱器一級減溫水系統進行旁路小流量調節系統，最大減溫水流量10t/h，（最大承壓給水壓力30MPa，給水溫度288.5℃設計），由于僅啟動初期投運，減溫水與過熱汽最大差壓按照20MPa設計，一級減溫水溫度60℃設計，為降低調整門后減溫水壓力，將電動調整門后管道采取增加一個變徑的異性接管（使用鍛件加工），達到降壓目的。

3.空氣預熱器防堵措施

由于機組燃煤含硫量的逐漸提高，灰含量的逐步增加，NOx排放值的逐步降低，導致空氣預熱器冷端積灰嚴重，造成空氣預熱器阻力增大，風機電耗及空氣預熱器漏風率逐步增加。所以如何解決空氣預熱器堵塞問題十分必要。

我們建議配合精準噴氨改造的同時，對空氣預熱器進行兩段式受熱原件改造，必要時可以進行熱風再循環改造。

煙氣中的氨氣、三氧化硫、水蒸汽在合適的溫度下形成硫酸氫銨，約30%硫酸氫銨在182-147℃之間以小液滴的形成在蓄熱元件上聚集，同時粘附大量飛灰，當從煙氣側轉入空氣側，在熱一次風（溫度在300℃左右）的作用下，將蓄熱元件上聚集的硫酸氫銨迅速升溫至200℃左右，同時沿著從下至上流動，溫度場始終處于200℃以上，熱一次風將硫酸氫銨氣化，并混合進入二次風熱風端，被熱二次風攜帶進入爐膛進行高溫分解，經過加熱風道加熱的蓄熱元件將不再存在硫酸氫銨，積灰不在粘附，蓄熱元件放熱能力增強，當再次進入煙氣側，蓄熱元件吸熱能力增強，鍋爐排煙溫度比未改造前將有所降低;當在煙氣側新聚集了硫酸氫銨的蓄熱元件再次進行加熱分倉時，硫酸氫銨會再次被加熱氣化攜帶進入爐膛，空預器蓄熱元件將不會發生堵塞。

采用的在空預器冷二次風轉子底部，做一個加熱分倉，分倉角度約為7.5°，在分倉的二次側增加一個15°的扇形板;從空預器熱一次風道引出熱風，經過熱風隔絕門、伸縮節、熱風調節門后，接入空預器冷二次風加熱分倉內，風道與風門均做保溫，加裝保溫護板。本方案加熱位置在煙氣進入二次風側緊靠二次風與煙氣之間的扇形板處。

4結束語

通過以上的內容能夠了解到，火電機組隨著燃煤變化，機組的適應性和運行人員的適應性亟待提高。我們必須針對性的提出運行優化或者設備改造技術，增加機組運行的經濟性和安全性。希望本文案例可以對廣大電廠同仁提供有價值的建議。

參考文獻：

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（作者單位：國電科學技術研究院有限公司）