地方電站鍋爐經(jīng)濟性偏低原因分析

李 圣 ，金光亮，張 航， 朱峻濤，楊 坤

(1.中國石化撫順石油公司熱電廠，遼寧 撫順 113006；2.中國石化撫順石油公司，遼寧 撫順 113008)

地方電站鍋爐主要以供熱、供汽為主，以發(fā)電為輔，單臺鍋爐容量在75～410 t/h[1-3]。受運行管理水平、檢修維護(hù)水平以及鍋爐主輔設(shè)備運轉(zhuǎn)狀態(tài)等因素制約，鍋爐經(jīng)濟性普遍偏低，主要表現(xiàn)在鍋爐不能滿負(fù)荷運行、鍋爐熱效率偏低、設(shè)備臨檢工作量偏大等。本文著重歸納、分析了部分鍋爐主輔設(shè)備在運行中存在的問題，并提出合理的診治措施，對鍋爐節(jié)能降耗具有一定參考作用。

1 鍋爐概況

表1列出了部分電站鍋爐設(shè)備概況和主要設(shè)計參數(shù)。4臺鍋爐中除NG-410-9.8-M2型采用雙假想切圓、回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器、燃用劣質(zhì)煙煤外，其它3臺鍋爐均采用單假想切圓、管式空氣預(yù)熱器、燃用煙煤。表中SG220/9.8-M295型鍋爐，原設(shè)計除塵器為水膜式除塵器，后改為布袋式除塵器。

表1 部分鍋爐概況和主要設(shè)計參數(shù)

2 鍋爐運行中存在的問題

2.1 鍋爐達(dá)不到滿負(fù)荷運行狀態(tài)

鍋爐達(dá)不到滿負(fù)荷運行狀態(tài)不僅會造成資源浪費，還會給母管制鍋爐的負(fù)荷調(diào)配帶來不利影響，對于供熱資源短缺的企業(yè)，會存在短期供熱緊張的局面，嚴(yán)重時會影響企業(yè)產(chǎn)值和利潤。鍋爐達(dá)不到滿負(fù)荷運行狀態(tài)主要存在以下幾個方面原因。

2.1.1 引風(fēng)機出力不足

a. 尾部煙道阻力增大

大部分地方電站鍋爐的尾部煙道沒有吹灰裝置或吹灰裝置吹灰效果差，空氣預(yù)熱器堵灰嚴(yán)重。某廠220 t/h鍋爐運行到大修中后期，尾部水平煙道積灰達(dá)該處煙道深度的三分之一，造成尾部煙道阻力增大。

某廠于2005年將220 t/h鍋爐的水膜除塵器改為布袋式除塵器，改造后除塵器阻力增至1 900 Pa，比原設(shè)計除塵器阻力增大了500 Pa。

b. 鍋爐本體及尾部煙道漏風(fēng)偏大

鍋爐本體火孔、人孔門變形，縫隙較大，冷灰斗與撈渣機之間的連接處焊口開焊，給煤機檢修孔敞口運行，尾部煙道的空氣預(yù)熱器及除塵器漏風(fēng)偏大，使得大量冷風(fēng)從不同位置漏進(jìn)爐內(nèi)，鍋爐煙氣量增大，超出引風(fēng)機出力范圍，從而造成引風(fēng)機出力不足。例如某廠空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率達(dá)20%以上，而新投產(chǎn)機組的鍋爐或改造后空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)率一般不超過8%。某廠電除塵器漏風(fēng)率達(dá)7.5%，而設(shè)計漏風(fēng)率僅為3%。

2.1.2 燃煤趨劣造成鍋爐達(dá)不到滿負(fù)荷運行狀態(tài)

部分地方電站為了節(jié)約成本燃用含灰分和水分較大、發(fā)熱量較低的煤，從而造成鍋爐不能滿出力運行。

a. 制粉系統(tǒng)碾磨出力不足

某廠由于煤質(zhì)太差，220 t/h鍋爐的2套制粉系統(tǒng)24 h連續(xù)運行也難以滿足鍋爐滿出力運行要求，有時制粉系統(tǒng)出力僅能維持鍋爐出力在150～160 t/h。

b. 制粉系統(tǒng)干燥出力不足

由于煤的水分太高，在磨煤機入口熱風(fēng)門全開、冷風(fēng)門全關(guān)的情況下，磨煤機出口溫度仍然難以維持在設(shè)計溫度60 ℃以上。為了維持磨煤機出口溫度不低于60 ℃，需降低磨煤機出力，從而限制了鍋爐運行出力。

2.2 鍋爐熱效率偏低

按照GB10184—2015《電站鍋爐性能試驗規(guī)程》[4]，采用反平衡方法計算鍋爐熱效率如下：

ηt=1-(Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Qoth)/Qin

(1)

式中：ηt為鍋爐熱效率，%；Q2為排煙熱損失，kJ/kg；Q3為可燃?xì)怏w未完全燃燒熱損失，kJ/kg；Q4為固體未完全燃燒熱損失，kJ/kg；Q5為鍋爐散熱損失，kJ/kg；Q6為灰渣物理熱損失，kJ/kg；Qoth為其它損失，kJ/kg；Qin為燃料輸入熱量，kJ/kg。

從鍋爐熱效率計算公式可以看出，Q2、Q3、Q4為可控?zé)釗p失，根據(jù)對多臺鍋爐的診斷試驗數(shù)據(jù)歸納，排煙熱損失偏大是造成鍋爐熱效率偏低的主要原因，而導(dǎo)致排煙熱損失偏大的主要原因是排煙溫度偏高。

表2是部分鍋爐排煙溫度、排煙熱損失及鍋爐熱效率匯總表，可以看出4臺鍋爐的實測排煙溫度均比設(shè)計排煙溫度高20 ℃以上，其中WG-130/9.8-4型鍋爐的實測排煙溫度比設(shè)計排煙溫度高40 ℃，使鍋爐熱效率降低近2%。因此降低排煙溫度能夠有效提高鍋爐熱效率，從而提高鍋爐運行經(jīng)濟性。

表2 部分鍋爐排煙溫度、排煙熱損失及鍋爐熱效率

2.2.1 鍋爐漏風(fēng)對空氣預(yù)熱器排煙溫度的影響[5]

圖1是NG-410-9.8-M2型鍋爐的爐膛壓力對排煙溫度的影響關(guān)系曲線，可以看出隨著爐膛負(fù)壓升高，排煙溫度隨之升高，要想獲得較低的排煙溫度，必須保持較低的爐膛負(fù)壓。

圖1 爐膛壓力對排煙溫度的影響關(guān)系曲線

爐膛負(fù)壓越大，其本體漏風(fēng)越多，實踐證明，爐膛漏風(fēng)系數(shù)每增加0.1，排煙溫度將提高3～8 ℃[6]。因此，減少爐本體漏風(fēng)，將會有效降低排煙溫度，提高鍋爐熱效率，提高機組經(jīng)濟性。爐頂棚密封效果不好、火孔關(guān)閉不嚴(yán)及冷灰斗水封效果不好是鍋爐漏風(fēng)大的主要原因。另外，鍋爐尾部煙道的漏風(fēng)也會造成排煙溫度升高，其中空氣預(yù)熱器漏風(fēng)占比最大。因此，加強漏風(fēng)治理，提高檢修質(zhì)量是降低排煙溫度的關(guān)鍵，運行期間適當(dāng)減小爐膛負(fù)壓也是減少爐膛漏風(fēng)、降低排煙溫度的方法之一。

2.2.2 吹灰器投運對排煙溫度的影響

受熱面積灰是鍋爐運行的常見現(xiàn)象，特別是機組接近大修期間，煙道和受熱面積灰相當(dāng)嚴(yán)重，使引風(fēng)機出力下降，受熱面換熱效果變差，排煙溫度升高。清除尾部受熱面積灰一般采用吹灰器，有的地方電站鍋爐在尾部煙道采用了聲波吹灰器，有的則根本沒有安裝吹灰器。

圖2是NG-410-9.8-M2型鍋爐聲波吹灰器對排煙溫度的影響關(guān)系曲線。鍋爐吹灰從15：00開始，15：45結(jié)束，從爐膛到尾部煙道吹掃一次需45 min。吹灰器投運后的排煙溫度僅比投運前降低1 ℃，吹灰效果不明顯，說明鍋爐尾部煙道安裝的聲波吹灰器已經(jīng)不能有效清除煙道的積灰和堵灰，排煙溫度偏高也就成為必然。

鍋爐經(jīng)過長時間運行后，管式空氣預(yù)熱器堵灰問題是比較普遍的現(xiàn)象，這也是造成排煙溫度上升的一個重要因素。

圖2 某廠吹灰器投運對排煙溫度影響趨勢圖

2.3 煤質(zhì)趨劣對鍋爐經(jīng)濟性的影響[7]

a. 鍋爐熱效率降低。煤質(zhì)變差，鍋爐灰渣可燃物含量升高，固體未完全燃燒熱損失增大，爐膛火焰中心上移，從而使排煙溫度升高，造成鍋爐熱效率下降。

b. 鍋爐燃油成本增加。煤質(zhì)變差，鍋爐燃燒穩(wěn)定性也隨之變差，使燃油成本大幅度上升。

c. 鍋爐主要輔機電耗增加。煤質(zhì)變差，會造成制粉系統(tǒng)、煙風(fēng)系統(tǒng)、灰渣系統(tǒng)等輔機電耗增加，使廠用電率變高。

d. 安全隱患增大。煤質(zhì)變差，易造成尾部受熱面磨損加劇，從而發(fā)生受熱面泄漏，灰渣系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)以及煙風(fēng)系統(tǒng)超負(fù)荷運行，機組低負(fù)荷穩(wěn)燃能力變差，安全運行無法保障，這將使機組安全隱患增大。

3 結(jié)束語

造成地方電站鍋爐經(jīng)濟性偏低的因素是多方面的，其中排煙溫度過高是主要原因之一。鍋爐燃燒煤質(zhì)變差，不僅難以滿足企業(yè)用汽用電需求，還會增大煙風(fēng)系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、灰渣系統(tǒng)以及鍋爐尾部受熱面檢修的工作量，消耗大量人力物力，增加運營成本，這是造成鍋爐經(jīng)濟性偏低的另一個重要原因。鍋爐尾部煙道采用蒸汽吹灰器吹掃受熱面積灰或堵灰是降低排煙溫度的有效手段。加強對鍋爐本體及制粉系統(tǒng)漏風(fēng)治理，也能在一定程度上降低排煙溫度。燃用發(fā)熱量較低的煤種短期看能夠提高企業(yè)經(jīng)濟性，但長期看并不合適，需要從運營成本、檢修成本、主輔機運營壽命等統(tǒng)籌考慮。