W形火焰锅炉燃烧烟煤后排烟温度升高原因及改进措施

程永峰

(华电国际莱城发电厂， 山东莱芜 271100)

W形火焰锅炉燃烧烟煤后排烟温度升高原因及改进措施

程永峰

(华电国际莱城发电厂， 山东莱芜 271100)

对某台锅炉由无烟煤改烧烟煤后，排烟温度异常升高的原因进行了分析，提出了降低排烟温度的措施。实践证明：经磨煤机出口风温由80 ℃提高至85 ℃，并加强受热面吹灰后，排烟温度下降了4～6 K，达到了预期效果。

W形火焰锅炉； 无烟煤； 排烟温度； 空气预热器

排烟损失是锅炉各项热损失中最大的一项，约5%～12%，影响排烟损失的主要因素是排烟温度。一般情况下，排烟温度每升高10 K，锅炉效率降低1%，相应多耗煤1.2%～2.4%。故降低排烟温度对锅炉的热经济性有重大的意义。

某厂锅炉由无烟煤改烧烟煤后排烟温度异常偏高，造成排烟热损失增大，降低了锅炉的经济性。笔者对排烟温度升高的原因进行查找分析，并提出了具体改造措施。

1 设备概况

某电厂300 MW机组采用W形火焰锅炉[1]，型号为DG1025/18.2-II10。该锅炉为双拱型单炉膛，燃烧器布置于下炉膛的前、后拱上，呈W形火焰燃烧方式，设计煤种为粤北地区红工无烟煤。

W形火焰锅炉燃烧系统采用双旋风分离式煤粉浓缩型燃烧器。该燃烧器由1个格条分配箱、2个旋风筒，2个主燃烧喷口、2个乏气挡板、2个乏气喷口和相应管道组成。24个旋风分离式煤粉浓缩型燃烧器分别错列布置在前、后拱上。

2 排烟温度升高问题

2.1 现象

该锅炉设计煤种为无烟煤，因煤炭采购问题，自2010年开始燃用烟煤。为分析该锅炉改烧烟煤后排烟温度变化情况，进行了2台锅炉排烟温度[2]统计。为了排除环境温度对排烟温度的影响，按照《电站锅炉性能试验规程》首先对排烟温度进行修正，把排烟温度全部修正到设计送风温度下进行比较。修正公式为：

(1)

式中：tpy为排烟温度，℃；tsf为设计送风温度，℃；tpyb为排烟温度实际值，℃；tpyp为表盘排烟温度，℃；tkyq为空气预热器进口烟气温度，℃；tsfp为表盘送风温度，℃。

锅炉运行参数见表1。

表1 运行参数

为了保证不同时间排烟温度比较的一致性，排烟温度表盘值取A、B侧温度较高的平均值，其他值所取的测点保持不变。图1为2011年1—5月2台锅炉排烟温度统计平均值。1号、2号机组在相同负荷的情况下，2号锅炉平均修正排烟温度比1号锅炉高出10 K左右。

图1 锅炉排烟温度图

2.2 原因分析

对锅炉改烧烟煤后，排烟温度升高的原因分析如下：

(1) 锅炉设计煤种[3]为粤北地区红工无烟煤，挥发分为10%，热值为16 800 kJ/kg。由于无烟煤采购困难，2号锅炉改烧烟煤，烟煤挥发分空气干燥基达到了25%。为保证机组安全运行，对磨煤机分离器出口煤粉温度限制不超过80 ℃，需要在磨煤机进口前掺入较低温度的冷空气，造成较低温度的一次风所占的比例增大，经过空气预热器换热的风量有所降低，从而导致吸热量减少、锅炉烟气温度相对升高。

(2) 磨煤机运行中，风、煤粉掺配比列不合适，与设计值相差甚远，按设计，BBD4060型单台磨煤机额定出力为60 t/h时，风量为96 t/h，现实运行中风量大于120 t/h。在相同的磨煤机分离器出口温度下，一次风量越大，则其中冷一次风量也增大；同时会造成送风量的降低，导致排烟温度升高。

(3) 为适应该煤种的变化，完全关闭了燃烧器的乏气挡板，使一次风煤粉浓度降低，着火推迟；加之烟煤含碳量降低，挥发分升高，火焰变长，火焰中心上移，致使锅炉排烟温度升高。

(4) 由表1可看出空气预热器前后烟气压差大，B侧尤其严重；空气预热器一、二次风压差大，回转式空气预热器换热不良，蓄热元件灰堵塞或损坏；空气预热器密封装置密封不良，A、B侧二次风量相差较大使二次风温偏差，影响空气预热器的传热，使排烟温度进一步升高。

(5) 尾部受热面偏少，如省煤器、空气预热器[4]。从运行参数可知，空气预热器出口的一、二次风温基本达到设计值，说明空气预热器受热面应该是够的；省煤器出口水温没有达到设计值，而且欠饱和度较多，初步判断省煤器受热面面积不够。

(6) 受热面结渣或积灰严重。炉膛水冷壁结渣或积灰，烟气尾部受热面积灰严重，受热面吸热减少造成排烟温度升高。

(7) 吹灰设备缺陷明显增加和处理不及时影响吹灰，以及低负荷吹灰减少等使积灰严重加剧，导致传热下降、排烟温度升高。

(8) 锅炉负荷和气温对排烟温度的影响。随着锅炉负荷升高，炉膛出口烟气温度升高，排烟温度也升高；气温升高，空气预热器吸热减少，造成锅炉排烟温度上升。

3 改进措施

针对锅炉排烟温度升高问题，采取以下改进措施：

(1) 首先保证炉膛内部不结焦和制粉系统运行安全，提升磨煤机一次风风粉混合物的温度，相对地降低冷风量。为了防止煤粉中挥发分爆燃，调整磨煤机分离器出口温度不要过高。因200 ℃时烟煤的挥发分会大量析出自燃，因此，磨煤机分离器出口温度的提高有一定潜力。试验证明：磨煤机分离器出口温度由80 ℃提高到85 ℃后，排烟温度可降低6～8 K。适当降低一次风率以降低冷风风量，因一次风率太低，易造成一次风管内积粉导致喷嘴堵塞。因此，要根据原始设计及在装设备的实际运行工况，通过试验来确定合理的风粉配比曲线；定期测量一次风喷口风速，并校验一次风量的测量系统，防止因测量误差导致磨煤机实际运行中一次风量偏大。

(2) 回转式空气预热器一般在冷端烟气侧配置一个吹灰器[5]，因为冷端积灰最多。热端吹灰器的选用与否，主要取决于锅炉燃料的品种和燃料的元素分析。由于2号锅炉燃用煤种发生了变化，建议在其热端烟气侧加装一个吹灰器，停炉时用水清洗空气预热器蓄热元件，更换破损蓄热元件，这样既可防止空气预热器蓄热元件堵灰，增加空气预热器的传热能力，降低排烟温度，又能防止锅炉开、停炉或低负荷运行时炉温过低，及由于油煤混烧，煤种挥发分高、灰颗粒堆积容易着火而引起的空气预热器火灾事故。

(3) 增大省煤器换热面积，同时由于给水温度的升高，燃料消耗量减少，烟气体积减少，可使排烟温度进一步降低。

(4) 加强吹灰设备维护管理，尽可能减少吹灰设备缺陷或缩短吹灰设备的消缺时间。加强吹灰运行管理，定期进行炉膛吹灰和尾部受热面吹灰，以加强炉膛和受热面吸热。

(5) 目前2号锅炉空气预热器热端扇形板密封间隙调节只能手动调节，不能根据机组负荷的变化而自动调节，空气预热器漏风严重。A、B侧空气预热器二次风量、二次风温偏差大，使排烟温度升高的同时增大了送、引风机电耗，因此建议改装为空气预热器间隙自动调节装置。

(6) 由于2号炉设计燃用无烟煤，磨煤机出口温度控制较高，因此空气预热器转向时先经过一次风，再经过二次风，一次风温高于二次风温。而一般燃用烟煤的电厂，空气预热器的转向均是先经过二次风，再经过一次风，二次风温高于一次风温。掺烧较高挥发分混煤，磨煤机出口温度降至80 ℃，目前磨煤机冷风开度一般都在40%以上。掺入冷风较多后，经过空气预热器的冷风变少，排烟温度升高。建议变换空气预热器的转向，先经过二次风再经过一次风，以提高二次风温和降低一次风温，达到降低排烟温度的目的。

4 结语

经过提高磨煤机出口温度、加强吹灰措施后，2号锅炉排烟温度与采取措施前相比，在同样工况下排烟温度已有4～6 K的下降，保证了机组安全经济运行，对同类机组燃用烟煤降低排烟温度有很好的参考作用。

至于增大省煤器换热面积、空气预热器热端烟气侧配置吹灰器、空气预热器的转向调整等措施，则需要进一步的论证、核算，并进行改造。

[1] 李衍平. 300 MW机组燃煤锅炉空气分级低NOx燃烧系统改造技术[J]. 黑龙江电力,2013,35(3):272-274.

[2] 梁学东,谢昆. 1 000 MW机组锅炉低热值煤种掺烧的经济性分析[J]. 热力发电,2014,43(11):1-5.

[3] 赵树美,李衍平. 1 000 MW机组锅炉水冷壁出口汽温偏差大的原因分析与对策[J]. 浙江电力,2014,33(3)：38-41.

[4] 周科,王晓旭,柳宏刚,等. 燃用高硫煤W火焰锅炉结焦与炉效综合治理[J]. 热力发电,2014,43(11):46-50.

[5] 张知翔,郭睿,王慧青. 空气预热器X比对排烟温度的修正方法[J]. 热力发电,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，助理工程师，从事火力发电厂集控运行方面的工作。

E-mail: lcdc009@163.com

TK22

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