超临界锅炉燃用印尼煤排烟温度高分析及应对措

摘　要： 国产超临界锅炉机组运行中,排烟温度普遍高于设计值，排烟温度升高,排烟损失增大,从而导致锅炉效率降低。本文针对某电厂超临界锅炉燃用印尼煤出现的排烟温度高的现象通过理论分析,并结合现场运行经验,对引起排烟温度升高的几种原因进行了分析,在保证机组安全性的前提下提出了一些解决的应对措施，以提高机组运行的经济性。

关键词：超临界锅炉；印尼煤；排烟温度高；经济性
某电厂#1、2号锅炉型号为DG1900/25.4-Ⅱ2 型，为东方锅炉厂制造的国产超临界参数，变压直流本生型锅炉，一次中间再热、单炉膛、尾部双烟道结构、采用烟气挡板调节再热汽温、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉。锅炉采用中速磨煤机冷一次风机正压直吹式制粉系统，配6台HP1003中速磨煤机，每台磨对应的6个粉管与前后墙对冲布置的6个分级燃烧低NOx旋流式HT-NR3煤粉燃烧器相连。设计煤种神府东胜煤，校核煤种晋北烟煤，设计煤种煤粉细度R90为25%。风烟系统由送风机和一次风机将冷空气送往两台空预器，冷风在空预器中与锅炉尾部烟气换热被加热成热风，热二次风一部分送往喷燃器助燃实现一级燃烧，一部分送往燃烬风喷口保证燃料充分燃烬。热一次风送往磨煤机和冷一次风混合调节实现煤粉的分离、干燥和输送。
　　#1、2锅炉空预器出口排烟温度设计值为132℃/126℃（修正前/后），入口烟气温度设计值为372℃。实际燃用印尼煤运行中空预器入口烟温370±10℃，排烟温度140±10℃，两台锅炉均存在排烟温度高于设计值的现象。
1.入炉煤质分析
　　文献[1]指出排烟温度大致与收到基水分Mt呈正比，与发热量Qnet，ar呈反比。因此，煤质偏离设计值较大是锅炉排烟温度较高的一个主要原因。
　　表1

　　表1列出了目前主要燃煤的基本煤质数据。由表可见，印尼煤为高水分、高挥发份/低热值煤种，Vdaf≥40%。从以往对印尼煤的研究结果来看，印尼煤燃烧特性反应迅速，属于极易着火、极易燃尽的煤种。入炉煤质影响到炉膛燃烧及制粉系统的运行方式，入炉煤热值、含水率、挥发份等指标对排烟温度影响较大。印尼煤水分高，烟气露点也相应提高，容易在空预器等低温部位产生低温腐蚀，为防止或减轻对低温受热面的腐蚀，最有效的办法就是提高空预器预热传热部件的壁温，而要提高壁温就要提高排烟温度和入口空气温度，最终都会使排烟温度升高，进而增大了排烟损失，锅炉经济性不可避免地降低。
　　因此，掺烧印尼煤比例应合理匹配，掺烧比率≯60 %,燃用上层燃烧器的情况下,通过机组自身调节功能的调整,能保证各辅机、锅炉正常稳定经济地运行。
2.运行工况的分析
2.1热值偏低时需运行6台制粉系统才能满足机组负荷要求，多投运一台磨煤机，会导致总的一次风率增加，制粉系统总冷风量增大，引起排烟温度升高。同时热值降低、含水率增大还会引起锅炉烟气量增大、也会影响到排烟温度升高。在变工况时可以采取及时停运磨煤机，以及尽量减少上层磨煤量从而使火焰中心点拉低，达到减低排烟温度的效果。
2.2燃用印尼煤等高挥发份煤种时，为了保证磨煤机的安全，一般都会控制磨煤机出口温度比正常煤种低10℃～15℃，一般而言，磨煤机出口温度每提高10℃，排烟温度可降低3℃～5℃。同时由于目前磨煤机一次风量测量不准，运行人员无法按照风煤曲线调整一次风量，只能通过一次风压（或风速）进行调整。而为了保证磨煤机的安全运行，一次风速控制偏高，在保证一定的磨煤机出口温度下，一次风量越高，则其中冷一次风量也增大，这样将会造成流经空预器的风量减小，从而导致排烟温度升高。磨煤机出口温度燃用正常煤种时控制在75℃，燃用印尼煤种时根据挥发份高低控制在58℃～64℃和65℃～69℃。随着整体入厂煤质热量的降低，磨煤机出口温度控制应可提高2℃～3℃、这对降低排烟温度有一定的好处。
2.3印尼煤灰分低，灰渣量相对较少，但是结渣是一个指数增长的过程，在结渣初期尤其应该加强吹灰，以防止结渣累积形成危害较大的渣块。增加锅炉受热面吹灰的次数，对降低锅炉排烟温度有一定的好处。但吹灰过于频繁，会增加炉管的磨损，影响炉管的使用寿命，同时也增加了机组的补水率（单支吹灰器汽耗量约5t/h）。根据不同季节环境温度的变化，综合考虑了排烟温度、机组补水率、炉管磨损程度及主/再热汽温维持稳定等因素，采用下表所示吹灰方式：

2.4煤粉过粗的会导致煤粉飞边或着火延迟，从而产生炉膛与分隔屏结渣，也不利于煤粉的早期燃尽造成锅炉排烟温度上升。国内其他电厂燃用高挥发分、低灰熔点煤种的运行经验表明，为减缓炉内结渣与高温腐蚀，适合的煤粉细度应控制不高于20%，磨煤机出口分离器挡板对煤粉细度有良好的调节作用。为满足煤粉细度不高于20%的要求，建议各磨分离器挡板开度调整至~30%
2.5根据国内电厂其他电厂的运行经验，燃用印尼煤氧量值控制在3.0%左右即可满足燃烧的需要，运行经济性较好。目前#１、#２号炉习惯运行氧量偏高，与设计氧量比较偏高约2个百分点，影响锅炉效率约1%，并要求控制左右两侧氧量偏差控制不大于0.5%。在不同层燃烧器风量分配方式中，可以采取束腰配风方式运行时，锅炉的排烟温度最低；同层燃烧器风量分配方式变化对排烟温度的影响较小。提高燃烧器二次风分配比率和降低三次风旋流强度均可降低锅炉排烟温度。
2.6环境温度影响。空预器入口风温高会引起排烟温度升高，在夏天，空预器入口风温高，传热温差小，烟气的放热量少，从而使排烟温度升高；同时制粉系统需要的热风减少，冷风增加，流经空预器的一次风量减少、引起排烟温度升高。这属于环境因素的影响、难以克服。
3.其他因素的分析
3.1设备设计缺陷
调研了国内近10台同类型机组，均存在排烟温度高于设计值的问题。一般都在140℃左右。主要原因是空预器的设计容量不够（包括换热元件的面积和材质），从实际运行中某些工况下空预器入口烟温低于设计值时，其排烟温度依然偏高的现象也可得到佐证。同时，空预器入口烟温并不是越低越好，过低的入口烟温，会影响到给水在省煤器中的温升，为了满足机组负荷的要求，反而会造成燃料量的增加，这将间接影响到排烟温度的升高。
3.2热工参数测量
本超临界锅炉热工测量准确率有偏差，尤其空预器入口氧量、风速风量标定等重要参数的偏差直接影响。由于烟气温度场及速度场的不均匀

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性，测点位置不当导致失实，测点的脏污或松动也会使测值失真。故测点要真实反映实际值，就必须经过标定，并尽量在不同方位多布置几个测点，以保证测量的精度和准确性。同时有合适机会对空气动力场进行全面的试验。
3.3掺烧管理因素
目前运行参数调整基本上还是处于相对较粗放阶段，达不到精细化的要求。这与运行调整技术、参数测量的精确控制与优化、设备运行状态（如制粉系统基本每年检修、调整一次。但随着运行时间的增加、磨辊与磨碗的磨损程度加深肯定会影响到煤粉细度及制粉出力、影响到排烟温度的升高等）有密切的关系。同时考核体系的导向也有一定的影响。
　　结论：通过分析得知,在提高运行调整技术，提高参数测量的精确性及优化设备运行状态的基础上，在掺烧甚至单烧印尼煤过程中降低锅炉排烟温度是有可能的。通过加强培训和监督，不断提高运行人员的精细化调整水平，尽量降低锅炉排烟温度，进一步提高锅炉运行的安全性和经济性。
参考文献：
[1] 朱全利.武汉大学.锅炉设备及系统．
[2] 朱立彤.锅炉燃烧运行优化调整技术[M].西安热工研究院出版．
[3] 李明亮.珠海发电厂燃煤锅炉印尼煤掺烧运行特性与优化.锅炉科技．

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