电站锅炉排烟温度高的原因及处理对策分析

毕长冲 朱永后

神皖马鞍山发电公司 安徽 马鞍山 243000

引言

电站燃煤锅炉是火力发电厂的三大主机之一。锅炉效率、汽轮机效率、发电机效率共同构成了火力发电厂的总效率。在影响锅炉效率的众多参数中，排烟温度的高低将直接影响锅炉效率的高低。经验数据表明，对于300MW燃煤发电机组来说，锅炉排烟温度每上升X℃，供电煤耗就要上升Xg/kw·h，因此，将锅炉排烟温度有效控制在合理范围内，将是保证锅炉效率乃至火电厂总效率的重要一环。

为适应煤炭市场供需形势的变化和满足国家对燃煤锅炉环保排放的要求，自2011年起，神皖马鞍山发电公司相继完成了四台锅炉的掺烧烟煤改造和低氮燃烧器改造，将锅炉燃用煤种由初始设计的晋东南贫煤改为神华烟煤，并结合超低排放的需要同步进行了低氮燃烧器、SCR脱硝、湿式电除尘、MGGH等一揽子改造。由于是在原有设备基础上进行的技术改造，每台锅炉的自身设备及系统情况不尽相同，每次改造的技术路线也不完全一致，所以改造完成之后各台锅炉的性能参数出现了一定的差异，在锅炉排烟温度上表现得尤为明显。

1 问题现状

神华神皖马鞍山发电公司#3、4机组分别于2006年7月、2006年11月投产，配套锅炉设备均为东方锅炉（集团）股份有限公司生产的DG1036/17.5-Ⅱ型锅炉，锅炉形式为亚临界压力、一次中间再热、自然循环、单炉膛Π 型、全钢架悬吊结构、半露天布置、平衡通风、尾部双烟道、四角切圆燃烧、烟气挡板调节再热汽温、燃煤汽包炉。为配合锅炉脱硝改造和掺烧烟煤改造的整体需要，#3炉于2012年11月完成了低氮燃烧器改造，#4炉于2013年12月了完成低氮燃烧器改造，改造中均将原设计的四角切圆直流燃烧器改为低氮燃烧器，具体型式及结构尺寸不尽相同。运行中发现机组平均负荷接近、运行时间相同情况下#3炉排烟温度长期偏高于#4炉排烟温度约4℃[1]。

2 #3锅炉排烟温度高的原因分析

对比#3、#4炉的设备状况和运行条件，分析得出#3炉排烟温度高于#4炉的原因主要有以下几个方面。

2.1 设备结构差异的影响

从#3、#4炉喷燃器布置来看，#3炉最上层三次风喷口（M层，对应B、C制粉系统）中心线标高比#4炉高3.255米，次上层三次风喷口（L层，对应A、D制粉系统）中心线标高比#4炉高0.624米，#3炉最上层一次风喷口（I层）中心线标高比#4炉高0.561米，#3炉次上层一次风喷口（G层）中心线标高比#4炉高0.505米。也就是说，#3炉G、I层给粉机对应喷口位置和四套制粉系统对应的三次风喷口位置均高于#4炉，正常情况下，两套制粉系统运行且乏气均导入一次风箱时#3炉火焰中心就比#4炉高，当有3套、4套制粉系统运行时（尤其是对应M层三次风喷口的B、C制粉系统同时运行）三次风使排烟温度升高的影响更大。

2.2 煤种适应性的影响

#3炉因燃烧器结构与#4炉有所区别，对准2煤的适应性较#4炉差，火焰中心较高，炉膛出口烟温以及尾部烟道各受热面区域烟温均较#4炉偏高（尤其以#3炉前屏壁温偏高最为典型），造成#3炉排烟温度高于#4炉。

2.3 受热面吸热的影响

#3炉自2015年4月9日启动后一直运行，各级受热面均有不同程度积灰；而#4炉连续运行时间较短（2015年7月14日并网），况且#4炉在2015年6月的C修期间曾对受热面进行过彻底清理，受热面积灰较少。受热面积灰较多造成#3炉在同负荷情况下排烟温度高于#4炉排烟温度。

2.4 给水温度的影响

因2015年8月1至8月4日#3机组高加检修，#3炉给水温度月累240.1℃比#4炉月累251.4℃低11.3℃。给水温度低造成同负荷下锅炉所需燃料量增加，排烟温度升高。

2.5 锅炉漏风的影响

（1）空预器漏风将造成风机出力增加和排烟温度变化。如果漏风部位在空预器热端，将会造成排烟温度升高。

（2）制粉系统和锅炉本体不严密处漏风以及磨煤机入口冷风的使用将会造成实际进入锅炉总风量相同的条件下经过空预器的风量减少，最终造成锅炉排烟温度升高。

（3）炉底水封插板损坏、水封水位控制不当、排渣门及除渣设备故障均会造成炉底漏风增加，使锅炉氧量升高[2]。

3 研究内容和实施方案

3.1 研究内容

本技术攻关项目将全部应用于降低#3锅炉排烟温度。

3.2 实施方案

针对以上造成#3炉排烟温度高于#4炉的各个因素，我们从设备改造、设备消缺、运行方式优化、运行燃烧调整等方面展开技术攻关。

①参照#4炉进行#3炉燃烧器喷口调整，提高煤种适应性。②#3炉A修期间核对燃烧器喷口内部角度。③#3炉A修期间进行炉底漏风检查消缺。④进行#3炉空预器清灰、腐蚀的换热元件更换提高换热效果及柔性密封弹簧调整以减少漏风。⑤运行调整措施和运行方式优化：a.增加下层给粉机转速和配风调整（调整开大上层二次风门开度），降低火焰中心。b.加强#3炉吹灰过程监督和考核，保持受热面清洁，避免积灰结渣。尤其燃用准2煤种时，适当增加吹灰频次。c.根据#3炉燃烧器结构的现状， M层三次风喷口对应的B或C制粉系统的乏气直接进入炉膛时造成锅炉排烟温度升高的作用最明显。因此在粉仓粉位允许和制粉系统设备正常情况下，制粉系统运行方式安排时应尽量避免#3炉B、C制粉系统工作在非“乏气转移”方式下。d.低负荷时在锅炉汽温允许情况下优先停用I层给粉机，降低火焰中心。e.合理使用输粉机，必要时优先使用输粉机平衡A、B粉仓粉位，减少制粉系统启、停次数，避免启、停磨期间大量冷风进入炉膛造成排烟温度升高。f.做好制粉系统系统出力调整和磨后温度控制，尽量减少制粉系统掺入冷风造成排烟温度升高。g.维持合适的过量空气系数，避免因氧量过低燃烧区缺氧导致的火焰中心上移造成的排烟温度升高，同时也避免氧量过大导致的烟气量增加造成的锅炉排烟温度升高[3]。

4 实施效果

4.1 指标分析

2015年12月9日#3机组A修后启动。#3炉排烟温度已基本达到正常水平。#3炉平均负荷235MW，运行577h，排烟温度116.93℃；#4炉平均负荷255MW，运行248h，排烟温度119.68℃。

4.2 费用分析

（1）设备改造费用。①结合2015年#3机组A修工作计划，进行了#3炉水冷壁高温区和前屏过热器喷涂，在减轻受热面磨损、减少高温腐蚀的同时起到减少受热面积灰的作用。该项费用在#3机组A修费用中列支，未产生新增费用。②因公司工作总体安排和费用控制的考虑，本次#3机组A修未安排#3机组燃烧器整体更换和改造。

（2）设备消缺费用。结合2015年#3机组A修，对#3炉燃烧器各喷口进行了检查修复，校正了喷口位置和喷出角度，确保炉内空气动力场与设计数据一致。同时进行了#3炉空预器积灰清理、蓄热元件更换、密封检查和间隙调整等工作。另外还进行了#3炉炉底渣斗、水封以及排渣设备的检查消缺，消除了炉底局部漏风。

以上费用均在#3机组A修费用中列支，未产生新增费用。

（3）运行方式优化和运行方式调整所需费用。通过锅炉燃烧技术培训和运行技术交流，向运行人员宣贯了影响锅炉排烟温度的因素，明确了运行方式安排和燃烧调整的要点。因相关活动都是利用运行人员安全活动或休息时间以技术课或现场考问形式进行，故未产生直接新增费用[4]。

5 存在问题及改进建议

因公司工作总体安排和费用控制的考虑，本次#3机组A修未安排#3机组燃烧器整体更换和改造。由于喷燃器构造不同是造成#3炉排烟温度高于#4炉的最主要原因，所以降低#3炉排烟温度只是在运行方式安排、运行燃烧调整和设备消缺方面着手进行，关键指标的改善受到机组负荷、运行方式安排等因素制约，受设备健康水平和设备检修计划的影响较大。

建议结合#3机组检修工期和公司资本性投资计划的总体安排，择机将#3炉喷燃器进行彻底改造或整体更换，从设备结构角度降低#3炉火焰中心，从根本上保证#3炉排烟温度在合理范围。

6 结束语

通过此次针对#3炉排烟温度高的技术攻关，发现了系统本身存在的问题和部分设备缺陷，结合机组计划检修予以消除或改进，并针对性地优化了设备运行方式和运行调整策略。在没有大幅增加设备投资和施工费用的情况下主要技术经济指标得到了很大改善，说明本次技术攻关是成功的，为机组的安全经济运行奠定了良好的基础，同时也为锅炉设备的技改和新增系统设计提供了新的思路和经验，为提高电厂整体安全经济水平做出了贡献。