某“W”型锅炉炉效低的综合治理

蔡 培，窦文杰

(1.国电科学技术研究院，江苏 南京 210031；2.国电荥阳煤电一体化有限公司，河南 郑州 450199)

1 概述

某厂锅炉为北京巴威公司引进美国巴威公司技术生产的B&WB-1025/17.4-M单汽包、单炉膛、一次中间再热、尾部双烟道、烟气挡板调温、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢悬吊结构、“W”型火焰燃烧方式、亚临界自然循环煤粉炉，配正压直吹式制粉系统， 4台BBD4060型双进双出钢球磨。摸底试验结果见表1。

通过摸底试验及对运行报表的分析，可以总结影响炉效的主要因素有：入炉煤质恶化，入炉煤灰分和挥发分明显高于设计煤种，低位发热量明显低于设计煤；机械未完全燃烧热损失过大。

表1摸底试验结果统计

项目工况1工况2工况3机组负荷/MW300270240收到基灰分/%34.2936.7536.91低位热值/kJ·kg-1191271788217367飞灰含碳量/%9.488.88.28机械未完全燃烧热损失/%6.667.277.30化学未完全燃烧热损失/%0.720.620.32排烟热损失/%6.076.025.61散热及其他热损失/%0.790.850.93锅炉热效率/%85.7685.2485.83

因飞灰及炉渣含碳量严重偏大，造成炉效计算中机械未完全燃烧热损失所占百分比已高于排烟热损失；化学未完全燃烧热损失较大；排烟温度偏高。

针对上述情况从锅炉设备和运行优化两方面进行分析处理，提出解决问题的办法。

2 锅炉漏点检查

通过内漏和外漏两方面检查，结果如下：

(1)炉底看火孔密闭不严。炉本大部分看火孔开关灵活，密闭性良好，但炉底看火孔存在关闭不严的问题，其中3个看火孔门脱落，处于常开位置。由于锅炉存在比较明显的掉渣问题，炉底看火孔开关频繁，经常有未关、关闭不严及落渣砸开等情况。

(2)尾部烟道存在漏点。锅炉A侧转向角及省煤器出口至脱硝系统转向处膨胀节存在漏点。

(3)磨煤机入口冷风门关闭不严。制粉系统实际运行中长期(冷)调温风门全关，磨煤机出口风粉混合物温度维持95～100℃。冷风门全关时，热风门前后空气温度存在15～25℃温差，最大温差达到30℃。经热平衡计算，冷风漏风量占热风量的10%左右。因锅炉处于热态运行，无法停机检修，仅通过手动盘紧冷风门处理。2台磨煤机风门前后温差降低至10℃左右，另2台变化不明显。

3 制粉系统优化调整

因入炉煤灰分的增加和低位发热量的降低，制粉系统出力明显受限，当煤质进一步恶化时，制粉系统满出力仍无法保证机组额定负荷运行。同样的因素亦造成煤粉细度无法满足燃烧要求。制粉系统优化调整主要集中在以下几个方面：煤粉细度调整、风粉分配均匀性调整、低负荷旁路风运行方式调整。

3.1 煤粉细度调整

经平头式煤粉取样装置取样分析，正常运行时该制粉系统磨制发热量18～19MJ/kg，收到基灰分含量35～40%的贫煤或无烟煤时，煤粉细度R90=7%～9%。经过磨煤机通风量、分离器挡板开度并优化了添加钢球方案。使得同等煤质下，B,D磨出口煤粉细度R90下降到5%～7%，其中A,C磨出口煤粉细度下降到5%左右。

3.2 风量及煤粉均匀性调整

在磨煤机通风量不变的前提下，调整一根煤粉管缩孔，都会对其他的粉管产生影响，而且冷热态以及是否带粉都会对管路的阻尼特性产生影响，所以必须反复多次调整才能达到理想的阻力平衡。

机组在较低负荷时，通过磨煤机倒换，对冷态磨煤机出口风速进行标定和调平，其调整幅度相对较大；机组较高负荷时再进行热态调平，调整幅度相对较小。最终调平结果，热态时同一台磨煤机各粉管风速偏差小于5%。

3.3 旁路风运行优化

实际运行中对旁路风的使用存在一定的误区，导致旁路风门处于常闭状态，同时因为冷却风门漏风及磨煤机入口热风通流面积偏小等原因，磨煤机高出力时煤粉分离器后风粉混合物温度长期偏低，磨煤机低出力时一次风速偏低。

BBD双进双出磨煤机制粉系统，利用旁路风将预干燥和输粉的两个功能结合起来，同时根据本制粉系统磨煤机出口温度偏低的特点，利用旁路风来适当调节分离器出口风粉温度。既满足了基本不变的磨内风煤比，也能保证低负荷下的煤粉输送能力，还能适当提高分离器出口风粉温度和一次风速。

磨煤机高负荷时，冷风门基本全关，通过适当调整旁路风门，基本可保持分离器出口风粉温度110℃以上。磨煤机较低负荷时，为保证筒内风煤比基本不变，磨煤机筒内通风量必须降低，为保证粉管煤粉携带能力，旁路风门的调节就必不可少。其调节原则以保证磨桶内风煤比基本不变，且分离器和一次粉管有足够的煤粉分离和携带能力。

4 控制系统优化

试验人员最初发现，该炉实际运行中，主要燃烧控制参数全手动控制。存在炉膛负压波动大，火检能量信号大幅波动，炉膛出口氧量变化明显。经分析确定该机组协调控制系统控制品质不佳，风机、风门、氧量矫正、炉膛负压、减温水等均无法投入自动，造成机组运行参数呈正弦波式扰动。

机组大修期间，对机组协调控制系统、送风机、一次风机、氧量校正回路、引风机、二次风门、分级风门、容量风门等系统的优化，极大的提高了锅炉燃烧控制系统的自动化程度，将主再热蒸汽参数，汽机调门，炉膛负压，风机开度，炉膛出口氧量及容量风门等参数稳定了下来。控制系统优化不仅仅稳定了燃烧控制参数，提高燃烧效率，同时也为燃烧调整试验打好了良好的基础。

因DCS系统部分工作站存在问题，控制系统优化仍遗留了部分缺陷，比如旁路风自动控制系统无法投用，主汽温度控制系统只能做控制参数优化，无法做控制逻辑优化等问题需留待大修解决。

5 锅炉运行参数优化

根据锅炉燃烧系统设计特点及实际运行情况可知，影响其燃烧特性的主要因素有：燃烧器参数设置、煤质、炉膛出口氧量、辅助风门开度、辅助风配风方式、燃料风门开度、燃尽风门开度、一次风量、煤粉细度、磨煤机投运组合等。由于燃烧器初始设置已由改造方调整完毕。为了减少试验次数，缩短试验时间，经分析决定减少参与变化调整的影响因素数量。确定炉膛出口氧量，二次风配风方式，燃尽风门开度及二次风箱压力作为调整因素。

受电厂煤质因素的影响，选取机组280MW、250MW和200MW负荷下进行对各因素进行了正交试验，本文仅以250MW负荷下的试验为例。

试验工况用L9(34)正交表比较合适，考虑到正交试验结果方差分析，最终选取L16(45)正交表。250MW试验因素水平见表2。

表2 250MW试验因素水平表

水平炉膛出口氧量/%二次风箱压力/MPa二次风门配风燃尽风门开度/%13.70.8均等024.11.0鼓腰3034.51.2缩腰50

通过试验得出如下结论：

(1)“炉膛出口氧量”测点安装不合理。虽然左右侧尾部烟道各有2个测点，但均安装在两侧墙，其代表性极差。此问题在预备性试验期间予以解决，“炉膛出口氧量”测点改为沿炉膛宽度方向代表点处安装，并对表盘氧量进行了标定。

(2)锅炉实际运行氧量偏低。预备试验发现，在运行氧量3.2%时，炉膛出口烟气CO含量大，试验时选择氧量大于运行氧量。

(3)维持一定的二次风箱压力对燃烧有利。试验发现，随着二次风箱压力的升高，锅炉效率有较明显的提高。但当二次风箱压力过高时炉膛火检不稳，且炉膛负压波动加剧，引风机调节幅度加大。

(4)二次风配风方式对提高炉效无明显影响，但中间燃烧器风门开大时(鼓腰)，NOx浓度明显升高。建议维持阶段均等配风运行方式。

(5)燃尽风门开度变化对炉效、蒸汽参数和NOx排放浓度均有直接影响。随着燃尽风门开大， NOx排放浓度下降，锅炉效率也下降。当燃尽风门开度50%时，虽然排放浓度能下降至650mg/m3左右，但锅炉飞灰含碳量达12%，且主汽压力下降明显，平均运行压力低于设计值1.85MPa。

根据正交试验分析结果的基础上组织了验证性试验，对锅炉运行参数对经济性的影响进行了验证并采用单因素法进一步总结了分级风的运行规律。电厂运行建议：当前煤质下，250MW时维持锅炉运行氧量3.7%～4.1%，二次风箱压力维持在1.0MPa左右，燃烧器二次风门采用均等布置，分级风门开度60%～70%，燃尽风门开度30%，并可根据脱硝系统入口NOx实际浓度进一步关小燃尽风。

6 结语

(1)燃用高灰低热值无烟煤时飞灰含碳量高是影响炉效的最大因素，针对此类锅炉的整改应以降低飞灰含碳量为重点。

(2)运行参数控制，制粉系统状态等影响燃烧氧量、煤粉炉膛停留时间、炉内混合强度、可接触有效比表面积等，均对锅炉经济性产生明显的影响。

(3)良好的自动控制系统是保证锅炉高效运行的重要前提。容量风门，氧量，炉膛负压等重要燃烧参数的大幅波动必然造成燃烧效率降低。

(4)常规工作，如炉膛漏点检查，风门内漏检查，严格的吹灰管理，定期在线测量元件校验，定期煤粉细度化验等对保证锅炉经济运行至关重要。

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