300MW机组锅炉安全经济运行问题剖析

郑鑫

摘 要： 近年来，随着我国科学技术的不断进步，室燃炉技术取得了突飞猛进的进步，并以负荷调节性强、燃料适应性广，改造成本低、废物破坏率高等优点在全国范围内得到了广泛使用。但实际运行过程中仍然存在锅炉结渣、受热面超温、排烟温度高等问题，导致工作效率等受到严重影响。基于此，本文以某电厂300MW機组锅炉为对象，分析探讨了该厂锅炉的运行现状以及存在的问题，并提出了几点关于如何解决锅炉运行中锅炉结渣、排烟温度高等问题的意见和建议，以期为同类型的锅炉开展技术诊断提供帮助。

关键词：300MW机组锅炉 安全 经济 运行

在我国电力行业改革不断深入，能源环境问题不断严峻的大环境下，为应对激烈的市场竞争环境和竞争模式，我国各大电厂均致力于机组安全经济运行水平的提高，为此各种锅炉燃烧、运行机制不断涌现，200MW、300MW的大容量机组逐渐成为电网中的主力机组，但受到设计制造、运行管理等多方面因素的影响，大部分电厂机组仍然存在可用率低、非计划停用事故多等现象，过热器、再热器爆管事故等广泛存在，严重影响了电厂的安全及经济运行。为确保300MW机组锅炉机组有效运行，提高运行安全性和经济性，对锅炉安全经济运行问题进行深入剖析势在必行。

一、设备概况

以该电厂使用的300MW机组锅炉（厂家：哈尔滨锅炉厂，型号：HG-1025/17.5-YM26亚临界自然循环汽包炉）为研究对象，共2台；设计燃用烟煤。安装5台HP1003型中速磨煤机，制粉系统采用速度为中速的磨煤机直吹式制粉系统；选用基于CE传统的大风箱结构燃烧器，在大风箱内部放入数量适中的隔板，使用隔板分隔大风箱至若干小风室，同时将一定数量的燃烧器喷嘴布置与各小风室的出口处，每只燃烧器包含6种18个风室以及17个喷嘴；设置调节喷嘴摆动幅度，使一次风喷嘴的上下摆动幅度在20°左右，二次风喷嘴的上下摆动幅度在在30°左右，此外，对于顶部燃尽的风室，使其喷嘴向上的摆动幅度在30°左右，向下的摆动幅度在5°左右，从而确保燃烧中心区域的位置能够得到灵活改变和调节，避免炉膛各辐射受热面的吸热量不均，进而有效调节锅炉的再热汽温；燃烧器喷嘴分别置于上端部风室、顶部燃尽风室、油风室、煤粉风室、中间空气风室以及下端部风室；一次风燃烧器均采用水平浓淡煤粉燃烧技术。

二、安全经济运行问题及原因

通过观察和研究，笔者发现该电厂的300MW机组锅炉在运行中主要存在以下4个方面的问题：

首先，锅炉的排烟温度在较长时间内均保持在较高水平，排烟温度难以得到及时有效的降低，导致锅炉运行成本增加，不符合经济效益的要求；此外，排烟温度的居高不下，还使得布袋除尘器的安全性能极大下降，给布袋除尘器的运行带来了严重的不良影响。分析原因，笔者认为主要有以下几点：① 炉底漏风。该厂的300MW机组锅炉采用的是干排渣系统，在锅炉设计中，已经考虑了排烟温度148℃时，炉底漏风带来的5℃的影响，但试验发现，当炉底关断门全部关闭时，锅炉排渣完全暂停，此时炉底漏风情况最轻微，排烟温度大致可降低8℃左右，也就是说相较于设计，炉底漏风造成的实际影响偏高了3℃左右，为此，可以认为尽管炉底漏风不是导致锅炉排烟温度长时间保持在较高水平的主要原因，但尽量减少炉底漏风有利于排烟温度的降低。② 受热面受到沾污。实验发现，工况13排烟温度为165.60℃，吹灰后，排烟温度降低了3.34℃，表明当受热面受到沾污时，锅炉内的排烟温度将升高。③ 空预器换热能力差。THA工况空预器入口烟温的设计值为398℃，排烟温度值为148℃，烟气温度降为250℃，但经测试，实际值相较于设计值偏低14.6℃左右，表明空预器的换热能力差是导致锅炉排烟温度高的最主要原因。

其次，锅炉炉膛易结渣，同时这也是该电厂的300MW机组锅炉的主要问题，严重阻碍了锅炉的安全高效运行，分析原因，笔者认为主要有以下几点：①锅炉燃料煤具有易结渣的特性。该电厂所使用的燃料为烟煤，而烟煤本身就属于结渣性能强的煤种。②灰颗粒向水冷壁的广泛传播。锅炉运行过程中，直径在10μm以下的数量较少的灰颗粒在向水冷壁进行传播时，多采用扩散和热迁移的传播方式，这就直接导致了灰颗粒形成水冷壁管上的初始沉积层；而同时数量更多的直径在10μm以上的灰颗粒向水冷壁进行传播时，多采用惯性传播的传播方式，二者共同作用下，锅炉炉膛结渣不可避免。为解决这一问题，笔者认为有效控制和改变灰颗粒向水冷壁这一传播途径是关键，如设计中合理把握切圆尺寸，避免切圆设计过大或过小，运行中避免切圆偏移等。③炉膛温度难以控制。炉膛温度难以控制主要是灰渣自身温度、灰渣水冷壁冷却过程以及炉膛温度水平导致的。第一，灰渣在向水冷壁进行传播的过程中会随着时间而慢慢冷却，在这一过程期间，如若锅炉发生了严重的结渣现象，那么炉内温度将显著降低，进而可导致灰渣冷却速度将明显放缓，而灰渣的冷却速度的放缓又会导致锅炉结渣加剧，如此反复，形成恶性循环；第二，关于炉膛温度水平，通过试验观察，笔者发现，炉膛温度水平的有效控制防止锅炉结渣的关键，燃烧器上方的吹灰器一直到水冷壁上为垂直方向上锅炉热负荷最高的地方，这直接导致了该区域也是锅炉最易结渣的位置，加上该锅炉四角切圆的燃烧方式，使得垂直方向的锅炉热负荷呈现逐渐增大的趋势，二者共同作用下，使得锅炉结渣加剧。此外，炉底排渣非常困难，进一步导致了锅炉运行的安全性大大降低。

再次，锅炉运行过程中低温过热器的管壁易出现超温现象，导致低温过热器管壁因超温而爆管的风险增加，分析原因，主要是由于炉内热偏差导致的。

最后，磨煤机中含有大量的石子煤，石子煤热量的大幅度损失，直接导致了锅炉热效率显著降低，最高可降低2%左右，严重影响了锅炉运行的经济效益。分析原因，主要在于风环的设计风速偏低。

三、问题解决途径

1.减少锅炉结渣量

通过对运行参数进行适当调整以控制、减少锅炉结渣量。首先，控制氧量，确保锅炉在运行过程中保持较高的氧量，是空预器入口的实测氧量保持在4.5%左右；其次，降低煤粉粗细程度，煤粉越粗，向水冷壁传播的灰颗粒越多，使用较细的煤粉细度，有利于避免灰颗粒积聚，进而控制炉内结渣。再次，调整燃烧器功率分配，降低上层燃烧器功率，增加下层燃烧器功率。最后，控制周界风，锅炉满负荷的情况，投入全部周界风。

2.降低锅炉排烟温度

在空气预热器的预留层增加蓄热原件；治理漏风，尤其重点控制炉底漏风，封堵漏风点，干排渣机进风口设置调节挡板；改造燃烧器，清洁水冷壁，减少污垢；采用低压省煤器系统，利，减少低压加热器抽汽，提高机组效率。

3.避免低温过热器管壁超温

投入使用燃尽风，削弱炉膛出口烟气的残余旋转，避免低温过热器管壁超温。研究发现，两层燃尽风全开后，管壁温度可大幅度降低，为此，燃尽风的反切控制是有效避免低过管壁超温的有效手段。

4.减少磨煤机石子煤量

风环改造，提高风环风速，解决石子煤量大的问题。值得注意的是，在对风环进行改造时，应当保持磨煤机通风量不变，避免一次风速因风环的改造而发生变化。此外，风环风速提高必然会导致制粉系统阻力提高、制粉电耗增加，但相较于改造提高的锅炉热效率，收益是非常大的。

四、结束语

该电厂300MW机组锅炉在运行过程中主要存在锅炉排烟温度较高、锅炉炉膛易结渣、低温过热器管壁易超温、磨煤机中石子煤量大等问题，通过适当提高运行氧量、降低煤粉细度、风改造、增加下层燃烧器功率等途径可有效解决以上问题，提高300MW机组锅炉安全经济运行效率。

参考文献

[1]梁志刚.300MW机组锅炉燃烧系统改进优化[J].科学之友，2012，（5）：13-15.

[2]张品一.浅谈300MW亚临界锅炉燃烧调整[J].中文信息，2016，（8）：268-269.

[3]赵津津.300MW机组过热蒸汽温度控制系统建模与仿真[D].郑州大学，2013.

[4]李建勋.煤粉细度对300MW锅炉运行的影响[J].山西焦煤科技，2012，36（3）：50-52.

[5]陈珣，段学农，汪毅刚等.某电厂300MW机组锅炉引风机改造选型的经济性和安全性分析[J].节能，2014，33（2）：35-39.