蒲洲發電2號鍋爐A級檢修前后試驗分析

劉群杰

（大同煤礦集團有限責任公司，山西 大同 030002）

蒲洲發電2號鍋爐A級檢修前后試驗分析

劉群杰

（大同煤礦集團有限責任公司，山西 大同 030002）

本文介紹了蒲洲發電分公司2號鍋爐A級檢修前后鍋爐熱效率試驗、空氣預熱器漏風率試驗及NOX排放試驗。通過對A級檢修前后鍋爐熱效率、空預器漏風率進行對比分析，找出了A修后影響鍋爐熱效率的主要因素，提出了運行調整建議；對NOX排放濃度與《火電廠大氣排放標準》（GB13223-2011）對比分析，2號鍋爐脫硝改造后，NOX排放濃度達到國家要求的排放標準。

鍋爐；效率；空氣預熱器；漏風

1 前言

蒲洲發電分公司2號機組為300MW亞臨界燃煤發電機組，2012年進行了A級檢修，并進行了低氮燃燒器改造、空預器漏風治理和脫硝改造。為掌握2號爐A修前的實際運行狀況，發現鍋爐存在的問題，以及考察鍋爐A級檢修、改造后的經濟性，在A級檢修前后分別進行了該爐的熱效率試驗以及空預器漏風試驗、NOX排放試驗，通過對比分析，為下一步運行調整指明了方向。

2 設備規范及技術數據

蒲洲發電分公司2×300MW機組鍋爐選用哈爾濱鍋爐廠有限責任公司制造的HG-1060/17.5-YM31型亞臨界一次中間再熱自然循環汽包爐，采用美國燃燒工程公司（CE）的技術設計。鍋爐為亞臨界參數、一次中間再熱、自然循環汽包爐，采用平衡通風直流式擺動燃燒器，四角切圓燃燒方式，燃用煙煤。鍋爐最大連續負荷(即BMCR)為設計參數，鍋爐的最大連續蒸發量為1060t/h，機組負荷為300MW(即額定工況)時,鍋爐的額定蒸發量為1008t/h。

2.1 設計參數及技術規范

表2-1：鍋爐設計參數及技術規范

表3-1：不同電負荷下鍋爐熱效率試驗結果

2.2 燃燒系統

鍋爐采用四角切圓燃燒，每角共裝設十四層噴嘴，五層煤粉燃燒器，七層二次風，兩層燃燼風。每層煤粉燃燒器周圍配有周界風，在七層二次風中配有三層輕油燃燒器。煤粉燃燒器自下而上編號為A、B、C、D、E，二次風噴嘴自下而上編號為AA、AB、BC、CC、DD、DE、EE，燃燼風噴嘴自下而上編號為OF1、OF2，油層燃燒器布置在AB、BC、DE二次風燃燒器中心。每組燃燒器自下而上編號為AA、A、AB、B、BC、C、CC、DD、D、DE、E、EE、OF1和OF2。燃燼風層燃燒器擺角為+30°～-5°，煤粉燃燒器擺角為±20°，二次風燃燒器擺角為±30°。

鍋爐配5臺北京電力設備廠生產的ZGM95G型中速磨煤機,采用正壓直吹式制粉系統,每臺磨供4個一次風噴口,5臺磨共計5層供20個一次風噴口，在BMCR工況時,4臺磨煤機運行，一臺備用。

3 A級檢修前鍋爐試驗結果及分析

3.1 鍋爐熱效率試驗

機組負荷在300MW、270MW、240MW時，鍋爐熱效率分別為92.581％、91.926％、90.524％（詳見表3-1）。

1）從試驗結果可以看出，負荷在240MW時，鍋爐排煙熱損失為5.155％。隨著負荷的增加，鍋爐排煙熱損失逐漸增加。負荷270MW時，鍋爐排煙熱損失最大，為6.028％。隨后，隨著負荷的增加，鍋爐排煙損失逐漸減小。負荷300MW時，鍋爐熱排煙熱損失為5.672％。

2）負荷在240MW時，鍋爐固體不完全燃燒熱損失為3.549％。隨著負荷的增加，鍋爐固體不完全燃燒熱損失逐漸漸小，負荷280MW時，鍋爐固體不完全燃燒熱損失最小，為1.0％。隨后，隨著負荷的增加，鍋爐固體不完全燃燒熱損失逐漸增加。負荷300MW時，鍋爐固體不完全燃燒熱損失為1.164％。

3）負荷在240MW時，鍋爐散熱損失為0.544％。隨著鍋爐負荷的增加，鍋爐散熱損失逐漸降低。負荷300MW時，鍋爐散熱損失為0.416％。

4）負荷在240MW時，鍋爐灰渣物理熱損失為0.228％。隨著鍋爐負荷的增加，鍋爐灰渣物理熱損失逐漸增加。負荷270MW時，鍋爐灰渣物理熱損失最大，為0.363％。隨后，隨著鍋爐負荷的增加，鍋爐灰渣物理熱損失逐漸減小。負荷300MW時，鍋爐灰渣物理熱損失為0.167％。

5）負荷在240MW時，鍋爐熱效率為90.524％。隨著負荷的增加，鍋爐熱效率逐漸增加。負荷300MW時，鍋爐熱效率為92.581％，但較鍋爐設計計算熱效率93.44％低0.859個百分點。影響鍋爐熱效率的因素主要有以下方面：

（1）排煙溫度對鍋爐熱效率的影響。

該爐在300MW時排煙溫度設計值126.7℃，實際138.8℃，高于設計值12℃，影響鍋爐效率約0.6個百分點，主要與二次風配風方式、磨煤機運行方式，及空氣預熱器熱端漏風有關。

（2）煤質變化對鍋爐熱效率的影響。

該爐設計煤種發熱量為21630kJ/kg，試驗中270MW、240MW時，入爐煤發熱量較設計煤種低1810～4650kJ/kg左右。據測算，煤質發熱量每變化1000kJ/kg，影響鍋爐熱效率約0.15個百分點，可見煤質變化對機組的經濟性影響非常大，電廠在購煤及配煤過程中應充分考慮。

（3）飛灰可燃物對鍋爐熱效率的影響。

由于試驗中240MW時，飛灰可燃物達到了5.94％，造成鍋爐熱效率偏低。據測算，飛灰可燃物每變化0.1個百分點，影響鍋爐熱效率約0.4個百分點，因此，在運行過程中應進行燃燒優化調整，保證鍋爐機組的經濟性。

3.2 空氣預熱器漏風試驗

在300MW電負荷下，進行了空氣預熱器漏風測試。使用煙氣分析儀測量空氣預熱器出、入口氧量，進而計算漏風系數及漏風率，結果詳見表3-2。根據《節能技術監督導則》DL/T 1052-2007規定，回轉式空氣預熱器漏風率應小于10％，測試結果表明，A、B空氣預熱器漏風系數分別為0.162、0.140，漏風率分別為12.65％、10.91％，兩側平均漏風率為11.78％，超出標準規定。

表3-2：空氣預熱器漏風測試結果

空氣預熱器漏風的大小對鍋爐機組的經濟性有著很大影響，漏風大，不但使鍋爐效率降低，并會增大風機電耗。熱端漏風率每升高0.1個百分點，影響鍋爐效率降低0.2～0.3個百分點。因此在運行生產中，要根據空氣預熱器密封系統、磨損狀況、一次風壓控制等方面進行針對性治理、優化、改造，降低空氣預熱器漏風，保證機組經濟性。

4 A級檢修后鍋爐試驗結果及分析

4.1 鍋爐熱效率試驗

機組負荷在300MW工況下，修正前鍋爐熱效率為91.375％，修正后鍋爐熱效率為91.460％；機組負荷在240MW工況下，修正前鍋爐熱效率為92.410％，修正后鍋爐熱效率為92.213％；機組負荷在180MW工況下，修正前鍋爐熱效率為92.484％，修正后鍋爐熱效率為92.726 ％，詳見表4-1。

表4-1：額定負荷下鍋爐熱效率試驗結果

4.2 空氣預熱器漏風試驗

在300MW負荷下，進行了空氣預熱器漏風測試。使用煙氣分析儀測量空氣預熱器出、入口氧量，進而計算漏風系數及漏風率。試驗表明：機組負荷在300MW負荷下，左、右兩側的空預器風率分別為6.482％、6.923％。試驗結果詳見表4-2。

表4-2：空氣預熱器漏風測試結果

4.3 空預器入口NOX排放量的測試結果

在熱效率試驗對應的負荷下，在空預器入口測量其NOX的排放量，測量結果見表4-3。

表4-3：NOX排放量測試結果

(備注：折算到標準下的NOX排放量為折算到6％氧量下干煙氣下的NOX排放量。)

5 結論

5.1 鍋爐熱效率對比分析

A修前，機組負荷在300MW、270MW、240MW時，鍋爐熱效率分別為92.581％、91.926％、90.524％。A修后，機組負荷在300MW、240MW、180MW時，鍋爐熱效率分別為91.375％、92.41％、92.484％。A級檢修后，300MW負荷時鍋爐熱效率較低，主要原因是為降低NOX的排放量，該負荷下的建議運行氧量為2.3～3.3％，試驗期間的運行氧量為2.65％，引起飛灰、底渣的含碳量較大，其中，飛灰含碳量為5.46％，較修前增加2.57％，底渣含碳量為8.21％，較修前增加1.91％，固體不完全燃燒損失2.654％，較修前增加1.49％，致使機組熱效率下降。

5.2 空預器漏風率對比分析

A修前，機組負荷在300MW負荷下，A、B空氣預熱器漏風率分別為12.65％、10.91％，平均漏風率為11.78％。A修后，機組負荷在300MW負荷下，A、B空氣預熱器漏風率分別為 6.482％、6.923％，平均漏風率為6.703％，較A修前低5.08個百分點，降幅達到43％，空預器漏風治理效果顯著。

5.3 NOX排放量分析

在300MW負荷下NOX排放量為424.25 mg/m3；在240MW負荷下的NOX排放量為513.15 mg/m3；在180MW負荷下的NOX排放量為533.3 mg/m3。在脫硝效率為82％時，對應的NOX排放量分別為76.4 mg/m3、92.4 mg/m3、96.0 mg/m3，均能滿足《火電廠大氣排放標準》（GB13223-2011）中對NOX的排放要求（標準為100 mg/m3）。

6 建議

1）在300MW負荷下，運行氧量偏低，固體不完全燃燒損失偏大，致使機組熱效率下降，建議在該負荷下，在滿足NOX排放的前提下，運行氧量采用高限值，提高燃料的完全燃燒程度。

2）應對一、二次風配風進行系統地調整，嚴格控制一次風率，增加二次風量，二次風采用“兩頭大，中間小”的配風方法，既要降低飛灰和底渣的含碳量，又要控制NOX排放濃度，保障機組的經濟性、安全性和環保性。

3）根據煤質和負荷變化，合理控制一次風壓，降低磨煤機中一次冷風用量，并設法消除鍋爐本體及煙道各處漏風。

4）定期化驗煤粉細度，通過調整磨煤機分離器折向擋板、磨煤機通風量等手段，控制煤粉細度在合格范圍內。

5）鍋爐定期吹灰，保持鍋爐受熱面清潔，提高傳熱效率。

6）加強燃料質量管理，把好燃料采購關，防止不合格的燃料入廠。加強燃煤混煤配煤管理，提高入爐煤混配的均勻性，使鍋爐穩定運行，保證機組的經濟性。

劉群杰（1977-），男，山西運城人，2002畢業于太原理工大學熱能動力專業，工程師。