W形火焰鍋爐燃燒煙煤后排煙溫度升高原因及改進措施

程永峰

(華電國際萊城發電廠， 山東萊蕪 271100)

W形火焰鍋爐燃燒煙煤后排煙溫度升高原因及改進措施

程永峰

(華電國際萊城發電廠， 山東萊蕪 271100)

對某臺鍋爐由無煙煤改燒煙煤后，排煙溫度異常升高的原因進行了分析，提出了降低排煙溫度的措施。實踐證明：經磨煤機出口風溫由80 ℃提高至85 ℃，并加強受熱面吹灰后，排煙溫度下降了4～6 K，達到了預期效果。

W形火焰鍋爐； 無煙煤； 排煙溫度； 空氣預熱器

排煙損失是鍋爐各項熱損失中最大的一項，約5%～12%，影響排煙損失的主要因素是排煙溫度。一般情況下，排煙溫度每升高10 K，鍋爐效率降低1%，相應多耗煤1.2%～2.4%。故降低排煙溫度對鍋爐的熱經濟性有重大的意義。

某廠鍋爐由無煙煤改燒煙煤后排煙溫度異常偏高，造成排煙熱損失增大，降低了鍋爐的經濟性。筆者對排煙溫度升高的原因進行查找分析，并提出了具體改造措施。

1 設備概況

某電廠300 MW機組采用W形火焰鍋爐[1]，型號為DG1025/18.2-II10。該鍋爐為雙拱型單爐膛，燃燒器布置于下爐膛的前、后拱上，呈W形火焰燃燒方式，設計煤種為粵北地區紅工無煙煤。

W形火焰鍋爐燃燒系統采用雙旋風分離式煤粉濃縮型燃燒器。該燃燒器由1個格條分配箱、2個旋風筒，2個主燃燒噴口、2個乏氣擋板、2個乏氣噴口和相應管道組成。24個旋風分離式煤粉濃縮型燃燒器分別錯列布置在前、后拱上。

2 排煙溫度升高問題

2.1 現象

該鍋爐設計煤種為無煙煤，因煤炭采購問題，自2010年開始燃用煙煤。為分析該鍋爐改燒煙煤后排煙溫度變化情況，進行了2臺鍋爐排煙溫度[2]統計。為了排除環境溫度對排煙溫度的影響，按照《電站鍋爐性能試驗規程》首先對排煙溫度進行修正，把排煙溫度全部修正到設計送風溫度下進行比較。修正公式為：

(1)

式中：tpy為排煙溫度，℃；tsf為設計送風溫度，℃；tpyb為排煙溫度實際值，℃；tpyp為表盤排煙溫度，℃；tkyq為空氣預熱器進口煙氣溫度，℃；tsfp為表盤送風溫度，℃。

鍋爐運行參數見表1。

表1 運行參數

為了保證不同時間排煙溫度比較的一致性，排煙溫度表盤值取A、B側溫度較高的平均值，其他值所取的測點保持不變。圖1為2011年1—5月2臺鍋爐排煙溫度統計平均值。1號、2號機組在相同負荷的情況下，2號鍋爐平均修正排煙溫度比1號鍋爐高出10 K左右。

圖1 鍋爐排煙溫度圖

2.2 原因分析

對鍋爐改燒煙煤后，排煙溫度升高的原因分析如下：

(1) 鍋爐設計煤種[3]為粵北地區紅工無煙煤，揮發分為10%，熱值為16 800 kJ/kg。由于無煙煤采購困難，2號鍋爐改燒煙煤，煙煤揮發分空氣干燥基達到了25%。為保證機組安全運行，對磨煤機分離器出口煤粉溫度限制不超過80 ℃，需要在磨煤機進口前摻入較低溫度的冷空氣，造成較低溫度的一次風所占的比例增大，經過空氣預熱器換熱的風量有所降低，從而導致吸熱量減少、鍋爐煙氣溫度相對升高。

(2) 磨煤機運行中，風、煤粉摻配比列不合適，與設計值相差甚遠，按設計，BBD4060型單臺磨煤機額定出力為60 t/h時，風量為96 t/h，現實運行中風量大于120 t/h。在相同的磨煤機分離器出口溫度下，一次風量越大，則其中冷一次風量也增大；同時會造成送風量的降低，導致排煙溫度升高。

(3) 為適應該煤種的變化，完全關閉了燃燒器的乏氣擋板，使一次風煤粉濃度降低，著火推遲；加之煙煤含碳量降低，揮發分升高，火焰變長，火焰中心上移，致使鍋爐排煙溫度升高。

(4) 由表1可看出空氣預熱器前后煙氣壓差大，B側尤其嚴重；空氣預熱器一、二次風壓差大，回轉式空氣預熱器換熱不良，蓄熱元件灰堵塞或損壞；空氣預熱器密封裝置密封不良，A、B側二次風量相差較大使二次風溫偏差，影響空氣預熱器的傳熱，使排煙溫度進一步升高。

(5) 尾部受熱面偏少，如省煤器、空氣預熱器[4]。從運行參數可知，空氣預熱器出口的一、二次風溫基本達到設計值，說明空氣預熱器受熱面應該是夠的；省煤器出口水溫沒有達到設計值，而且欠飽和度較多，初步判斷省煤器受熱面面積不夠。

(6) 受熱面結渣或積灰嚴重。爐膛水冷壁結渣或積灰，煙氣尾部受熱面積灰嚴重，受熱面吸熱減少造成排煙溫度升高。

(7) 吹灰設備缺陷明顯增加和處理不及時影響吹灰，以及低負荷吹灰減少等使積灰嚴重加劇，導致傳熱下降、排煙溫度升高。

(8) 鍋爐負荷和氣溫對排煙溫度的影響。隨著鍋爐負荷升高，爐膛出口煙氣溫度升高，排煙溫度也升高；氣溫升高，空氣預熱器吸熱減少，造成鍋爐排煙溫度上升。

3 改進措施

針對鍋爐排煙溫度升高問題，采取以下改進措施：

(1) 首先保證爐膛內部不結焦和制粉系統運行安全，提升磨煤機一次風風粉混合物的溫度，相對地降低冷風量。為了防止煤粉中揮發分爆燃，調整磨煤機分離器出口溫度不要過高。因200 ℃時煙煤的揮發分會大量析出自燃，因此，磨煤機分離器出口溫度的提高有一定潛力。試驗證明：磨煤機分離器出口溫度由80 ℃提高到85 ℃后，排煙溫度可降低6～8 K。適當降低一次風率以降低冷風風量，因一次風率太低，易造成一次風管內積粉導致噴嘴堵塞。因此，要根據原始設計及在裝設備的實際運行工況，通過試驗來確定合理的風粉配比曲線；定期測量一次風噴口風速，并校驗一次風量的測量系統，防止因測量誤差導致磨煤機實際運行中一次風量偏大。

(2) 回轉式空氣預熱器一般在冷端煙氣側配置一個吹灰器[5]，因為冷端積灰最多。熱端吹灰器的選用與否，主要取決于鍋爐燃料的品種和燃料的元素分析。由于2號鍋爐燃用煤種發生了變化，建議在其熱端煙氣側加裝一個吹灰器，停爐時用水清洗空氣預熱器蓄熱元件，更換破損蓄熱元件，這樣既可防止空氣預熱器蓄熱元件堵灰，增加空氣預熱器的傳熱能力，降低排煙溫度，又能防止鍋爐開、停爐或低負荷運行時爐溫過低，及由于油煤混燒，煤種揮發分高、灰顆粒堆積容易著火而引起的空氣預熱器火災事故。

(3) 增大省煤器換熱面積，同時由于給水溫度的升高，燃料消耗量減少，煙氣體積減少，可使排煙溫度進一步降低。

(4) 加強吹灰設備維護管理，盡可能減少吹灰設備缺陷或縮短吹灰設備的消缺時間。加強吹灰運行管理，定期進行爐膛吹灰和尾部受熱面吹灰，以加強爐膛和受熱面吸熱。

(5) 目前2號鍋爐空氣預熱器熱端扇形板密封間隙調節只能手動調節，不能根據機組負荷的變化而自動調節，空氣預熱器漏風嚴重。A、B側空氣預熱器二次風量、二次風溫偏差大，使排煙溫度升高的同時增大了送、引風機電耗，因此建議改裝為空氣預熱器間隙自動調節裝置。

(6) 由于2號爐設計燃用無煙煤，磨煤機出口溫度控制較高，因此空氣預熱器轉向時先經過一次風，再經過二次風，一次風溫高于二次風溫。而一般燃用煙煤的電廠，空氣預熱器的轉向均是先經過二次風，再經過一次風，二次風溫高于一次風溫。摻燒較高揮發分混煤，磨煤機出口溫度降至80 ℃，目前磨煤機冷風開度一般都在40%以上。摻入冷風較多后，經過空氣預熱器的冷風變少，排煙溫度升高。建議變換空氣預熱器的轉向，先經過二次風再經過一次風，以提高二次風溫和降低一次風溫，達到降低排煙溫度的目的。

4 結語

經過提高磨煤機出口溫度、加強吹灰措施后，2號鍋爐排煙溫度與采取措施前相比，在同樣工況下排煙溫度已有4～6 K的下降，保證了機組安全經濟運行，對同類機組燃用煙煤降低排煙溫度有很好的參考作用。

至于增大省煤器換熱面積、空氣預熱器熱端煙氣側配置吹灰器、空氣預熱器的轉向調整等措施，則需要進一步的論證、核算，并進行改造。

[1] 李衍平. 300 MW機組燃煤鍋爐空氣分級低NOx燃燒系統改造技術[J]. 黑龍江電力,2013,35(3):272-274.

[2] 梁學東,謝昆. 1 000 MW機組鍋爐低熱值煤種摻燒的經濟性分析[J]. 熱力發電,2014,43(11):1-5.

[3] 趙樹美,李衍平. 1 000 MW機組鍋爐水冷壁出口汽溫偏差大的原因分析與對策[J]. 浙江電力,2014,33(3)：38-41.

[4] 周科,王曉旭,柳宏剛,等. 燃用高硫煤W火焰鍋爐結焦與爐效綜合治理[J]. 熱力發電,2014,43(11):46-50.

[5] 張知翔,郭睿,王慧青. 空氣預熱器X比對排煙溫度的修正方法[J]. 熱力發電,2014,43(11):116-119.

Cause Analysis and Countermeasures for High Exhaust Gas Temperature of a Bituminous Coal-fired W-flame Boiler

Cheng Yongfeng

(Laicheng Power Plant, Huadian Power International Co., Ltd., Laiwu 271100, Shandong Province, China)

To reduce the exhaust gas temperature of a W-flame boiler changing from burning anthracite into burning bituminous coal, an analysis was conducted to the causes leading to the temperature rise of exhaust gas, and subsequently corresponding countermeasures were proposed and taken. Results show that by increasing outlet air temperature of the pulverizer from 80 ℃ to 85 ℃ and by strengthening soot blowing on related heating surfaces, the exhaust gas temperature has been lowered by 4～6 K as expected.

W-flame boiler; anthracite; exhaust gas temperature; air preheater

2015-01-20

程永峰(1984—)，男，助理工程師，從事火力發電廠集控運行方面的工作。

E-mail: lcdc009@163.com

TK22

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1671-086X(2015)04-0273-03