電站鍋爐排煙溫度高的原因及處理對策分析

畢長沖 朱永后

神皖馬鞍山發電公司 安徽 馬鞍山 243000

引言

電站燃煤鍋爐是火力發電廠的三大主機之一。鍋爐效率、汽輪機效率、發電機效率共同構成了火力發電廠的總效率。在影響鍋爐效率的眾多參數中，排煙溫度的高低將直接影響鍋爐效率的高低。經驗數據表明，對于300MW燃煤發電機組來說，鍋爐排煙溫度每上升X℃，供電煤耗就要上升Xg/kw·h，因此，將鍋爐排煙溫度有效控制在合理范圍內，將是保證鍋爐效率乃至火電廠總效率的重要一環。

為適應煤炭市場供需形勢的變化和滿足國家對燃煤鍋爐環保排放的要求，自2011年起，神皖馬鞍山發電公司相繼完成了四臺鍋爐的摻燒煙煤改造和低氮燃燒器改造，將鍋爐燃用煤種由初始設計的晉東南貧煤改為神華煙煤，并結合超低排放的需要同步進行了低氮燃燒器、SCR脫硝、濕式電除塵、MGGH等一攬子改造。由于是在原有設備基礎上進行的技術改造，每臺鍋爐的自身設備及系統情況不盡相同，每次改造的技術路線也不完全一致，所以改造完成之后各臺鍋爐的性能參數出現了一定的差異，在鍋爐排煙溫度上表現得尤為明顯。

1 問題現狀

神華神皖馬鞍山發電公司#3、4機組分別于2006年7月、2006年11月投產，配套鍋爐設備均為東方鍋爐（集團）股份有限公司生產的DG1036/17.5-Ⅱ型鍋爐，鍋爐形式為亞臨界壓力、一次中間再熱、自然循環、單爐膛Π 型、全鋼架懸吊結構、半露天布置、平衡通風、尾部雙煙道、四角切圓燃燒、煙氣擋板調節再熱汽溫、燃煤汽包爐。為配合鍋爐脫硝改造和摻燒煙煤改造的整體需要，#3爐于2012年11月完成了低氮燃燒器改造，#4爐于2013年12月了完成低氮燃燒器改造，改造中均將原設計的四角切圓直流燃燒器改為低氮燃燒器，具體型式及結構尺寸不盡相同。運行中發現機組平均負荷接近、運行時間相同情況下#3爐排煙溫度長期偏高于#4爐排煙溫度約4℃[1]。

2 #3鍋爐排煙溫度高的原因分析

對比#3、#4爐的設備狀況和運行條件，分析得出#3爐排煙溫度高于#4爐的原因主要有以下幾個方面。

2.1 設備結構差異的影響

從#3、#4爐噴燃器布置來看，#3爐最上層三次風噴口（M層，對應B、C制粉系統）中心線標高比#4爐高3.255米，次上層三次風噴口（L層，對應A、D制粉系統）中心線標高比#4爐高0.624米，#3爐最上層一次風噴口（I層）中心線標高比#4爐高0.561米，#3爐次上層一次風噴口（G層）中心線標高比#4爐高0.505米。也就是說，#3爐G、I層給粉機對應噴口位置和四套制粉系統對應的三次風噴口位置均高于#4爐，正常情況下，兩套制粉系統運行且乏氣均導入一次風箱時#3爐火焰中心就比#4爐高，當有3套、4套制粉系統運行時（尤其是對應M層三次風噴口的B、C制粉系統同時運行）三次風使排煙溫度升高的影響更大。

2.2 煤種適應性的影響

#3爐因燃燒器結構與#4爐有所區別，對準2煤的適應性較#4爐差，火焰中心較高，爐膛出口煙溫以及尾部煙道各受熱面區域煙溫均較#4爐偏高（尤其以#3爐前屏壁溫偏高最為典型），造成#3爐排煙溫度高于#4爐。

2.3 受熱面吸熱的影響

#3爐自2015年4月9日啟動后一直運行，各級受熱面均有不同程度積灰；而#4爐連續運行時間較短（2015年7月14日并網），況且#4爐在2015年6月的C修期間曾對受熱面進行過徹底清理，受熱面積灰較少。受熱面積灰較多造成#3爐在同負荷情況下排煙溫度高于#4爐排煙溫度。

2.4 給水溫度的影響

因2015年8月1至8月4日#3機組高加檢修，#3爐給水溫度月累240.1℃比#4爐月累251.4℃低11.3℃。給水溫度低造成同負荷下鍋爐所需燃料量增加，排煙溫度升高。

2.5 鍋爐漏風的影響

（1）空預器漏風將造成風機出力增加和排煙溫度變化。如果漏風部位在空預器熱端，將會造成排煙溫度升高。

（2）制粉系統和鍋爐本體不嚴密處漏風以及磨煤機入口冷風的使用將會造成實際進入鍋爐總風量相同的條件下經過空預器的風量減少，最終造成鍋爐排煙溫度升高。

（3）爐底水封插板損壞、水封水位控制不當、排渣門及除渣設備故障均會造成爐底漏風增加，使鍋爐氧量升高[2]。

3 研究內容和實施方案

3.1 研究內容

本技術攻關項目將全部應用于降低#3鍋爐排煙溫度。

3.2 實施方案

針對以上造成#3爐排煙溫度高于#4爐的各個因素，我們從設備改造、設備消缺、運行方式優化、運行燃燒調整等方面展開技術攻關。

①參照#4爐進行#3爐燃燒器噴口調整，提高煤種適應性。②#3爐A修期間核對燃燒器噴口內部角度。③#3爐A修期間進行爐底漏風檢查消缺。④進行#3爐空預器清灰、腐蝕的換熱元件更換提高換熱效果及柔性密封彈簧調整以減少漏風。⑤運行調整措施和運行方式優化：a.增加下層給粉機轉速和配風調整（調整開大上層二次風門開度），降低火焰中心。b.加強#3爐吹灰過程監督和考核，保持受熱面清潔，避免積灰結渣。尤其燃用準2煤種時，適當增加吹灰頻次。c.根據#3爐燃燒器結構的現狀， M層三次風噴口對應的B或C制粉系統的乏氣直接進入爐膛時造成鍋爐排煙溫度升高的作用最明顯。因此在粉倉粉位允許和制粉系統設備正常情況下，制粉系統運行方式安排時應盡量避免#3爐B、C制粉系統工作在非“乏氣轉移”方式下。d.低負荷時在鍋爐汽溫允許情況下優先停用I層給粉機，降低火焰中心。e.合理使用輸粉機，必要時優先使用輸粉機平衡A、B粉倉粉位，減少制粉系統啟、停次數，避免啟、停磨期間大量冷風進入爐膛造成排煙溫度升高。f.做好制粉系統系統出力調整和磨后溫度控制，盡量減少制粉系統摻入冷風造成排煙溫度升高。g.維持合適的過量空氣系數，避免因氧量過低燃燒區缺氧導致的火焰中心上移造成的排煙溫度升高，同時也避免氧量過大導致的煙氣量增加造成的鍋爐排煙溫度升高[3]。

4 實施效果

4.1 指標分析

2015年12月9日#3機組A修后啟動。#3爐排煙溫度已基本達到正常水平。#3爐平均負荷235MW，運行577h，排煙溫度116.93℃；#4爐平均負荷255MW，運行248h，排煙溫度119.68℃。

4.2 費用分析

（1）設備改造費用。①結合2015年#3機組A修工作計劃，進行了#3爐水冷壁高溫區和前屏過熱器噴涂，在減輕受熱面磨損、減少高溫腐蝕的同時起到減少受熱面積灰的作用。該項費用在#3機組A修費用中列支，未產生新增費用。②因公司工作總體安排和費用控制的考慮，本次#3機組A修未安排#3機組燃燒器整體更換和改造。

（2）設備消缺費用。結合2015年#3機組A修，對#3爐燃燒器各噴口進行了檢查修復，校正了噴口位置和噴出角度，確保爐內空氣動力場與設計數據一致。同時進行了#3爐空預器積灰清理、蓄熱元件更換、密封檢查和間隙調整等工作。另外還進行了#3爐爐底渣斗、水封以及排渣設備的檢查消缺，消除了爐底局部漏風。

以上費用均在#3機組A修費用中列支，未產生新增費用。

（3）運行方式優化和運行方式調整所需費用。通過鍋爐燃燒技術培訓和運行技術交流，向運行人員宣貫了影響鍋爐排煙溫度的因素，明確了運行方式安排和燃燒調整的要點。因相關活動都是利用運行人員安全活動或休息時間以技術課或現場考問形式進行，故未產生直接新增費用[4]。

5 存在問題及改進建議

因公司工作總體安排和費用控制的考慮，本次#3機組A修未安排#3機組燃燒器整體更換和改造。由于噴燃器構造不同是造成#3爐排煙溫度高于#4爐的最主要原因，所以降低#3爐排煙溫度只是在運行方式安排、運行燃燒調整和設備消缺方面著手進行，關鍵指標的改善受到機組負荷、運行方式安排等因素制約，受設備健康水平和設備檢修計劃的影響較大。

建議結合#3機組檢修工期和公司資本性投資計劃的總體安排，擇機將#3爐噴燃器進行徹底改造或整體更換，從設備結構角度降低#3爐火焰中心，從根本上保證#3爐排煙溫度在合理范圍。

6 結束語

通過此次針對#3爐排煙溫度高的技術攻關，發現了系統本身存在的問題和部分設備缺陷，結合機組計劃檢修予以消除或改進，并針對性地優化了設備運行方式和運行調整策略。在沒有大幅增加設備投資和施工費用的情況下主要技術經濟指標得到了很大改善，說明本次技術攻關是成功的，為機組的安全經濟運行奠定了良好的基礎，同時也為鍋爐設備的技改和新增系統設計提供了新的思路和經驗，為提高電廠整體安全經濟水平做出了貢獻。