350MW锅炉低负荷运行优化措施

董武

摘 要：本文叙述了某发电公司4号锅炉（1165t/h）运行中出现的问题，针对出现的问题进行了分析并采取了措施，在保证安全的基础上通过大量的试验测试、分析和优化调整，保证了锅炉在低负荷的稳定燃烧，使氧量等能耗指标大幅度下降，取得了明显的经济效益，并对取得的成果进行分析总结。

关键词：锅炉；氧量；燃烧；优化；调整

中图分类号：TK227.1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）18-0195-02

300MW燃煤机组与600MW燃煤机组是现阶段我国电力企业应用较为广泛的燃煤机组。随着我国电力事业的不断发展，燃煤机组投入量得到大幅度提升。在此背景下，为促进电力企业优化发展，响应国家能源节约与环境保护号召，实现产能增效目的，实现低负荷下燃煤机组优化运行成为企业以及相关工作人员关注与思考的重点。基于此，某公司于2012年年初成立了300MW燃煤机组低负荷降本增效攻关小组，确立了攻关课题，作为小组的一员，现将锅炉专业优化调整采取的措施和取得的成果汇报如下：

1 300MW燃煤机组概况

发电厂所应用的4号锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司制造生产的HG-1165/17.5-HM3型锅炉。锅炉基本特征：亚临界参数，可实现自然循环、单炉膛平衡通风、固态排渣以及一次中间再热，锅炉整体形态表现为“全钢构架∏型汽包炉”；锅炉的燃烧方式：以四角切向燃烧方式为主要燃烧方式，配有5台MPS212HP-II中速磨煤机，每台MPS212HP-II中速磨煤机对应一层燃烧器；锅炉制粉系统：正压直吹式制粉系统；锅炉燃烧器；一次风喷口，可在锅炉系统中进行上下摆动，最大摆角为±30°（刻度50为水平，500为逐渐上扬；50100为逐渐下摆）；锅炉排渣方式：固态连续干式排渣（排渣系统漏风率不高于锅炉总风量的1%）。锅炉配有SCR系统（Selective Catalyst Reduction，选择性催化系统）用以满足锅炉运行中的脱硝需求。

2 原锅炉低负荷运行过程中存在的常见问题

为改造前的350MW锅炉，在低负荷运行过程中的问题主要体现在以下几方面：（1）锅炉运行过程中以甲侧炉墙为基准的燃烧器区域存在明显结焦现象，易导致甲侧渣斗处出现焦块堆积问题；（2）一次风机耗电率偏高，一次风管磨损严重；（3）磨煤机研磨部件、出口管等磨损严重；（4）350MW锅炉存在过热器超温问题，影响过热器运行效果；（5）氧量偏高；（6）吸风机耗电率偏高，满负荷时出力不足；（7）锅炉脱硝系统配置不科学，液氨应用量过大；（8）锅炉二次配风存在不合理性，易导致锅炉运行出现结焦问题。

3 措施及对策

3.1 降低一次风速（风压），减少炉膛结渣试验

工作经验总结发现，发电厂所应用的4号锅炉，自投产以来，多次因结渣问题，出现炉膛内气流不稳定现象，导致350MW锅炉内部燃烧不完全，从而降低锅炉应用性能，影响锅炉运行的安全与稳定。

小組讨论与研究发现，350MW锅炉运行过程中，炉膛内的结渣通常具有不均性特征，这在一定程度上增加了水冷壁传热热阻，加大水冷壁热量吸收难度，从而降低锅炉出力，影响350MW锅炉水循环系统运行的稳定与安全。与此同时，受炉膛内结渣不均匀问题的影响，炉内换热减弱将导致350MW锅炉炉膛出口烟温、蒸汽温的不断升高，为保障锅炉正常运行，需增加减温水的用量，不仅影响锅炉运行性能，也不利于水资源的节约。此外，大面积渣块的掉落，不可避免的对冷灰斗产生影响，导致水冷壁冷灰斗破损问题的产生。而水冷壁冷灰斗破损问题的产生，以导致锅炉出现大量热气、热渣以及热水的喷出，将在一定程度上对捞渣机品平台上工作的人员造成威胁，形成锅炉运行故障。另外，350MW锅炉低负荷运行过程中，随着一次风量的逐渐加大，煤粉气流要想达到着火温度，所需要的热量也相应增加，因此着火速度相应的减慢，火焰在锅炉内部的行程发生改变，易出现炉内燃料燃烧不完全问题的产生。而炉内燃料燃烧不完全将在一定程度上提升锅炉炉膛出口烟温度，使炉膛出口出现结渣现象，同时影响过热器、再热器的正常运行。

针对上述问题，对350MW锅炉进行改造，即在保证煤粉管道不沉积煤粉的前提下，尽可能减小一次风量。

小组工作人员在三月八日组织开展了350MW锅炉燃烧优化调整试验工作。在此过程中，对350MW燃煤机组系统中的磨煤机风门开度与一次风机偏置方式进行了适当的调整，即将原有机组中的磨煤机出口风俗从原来的32m/s调整为25m/s；将一次风压从10kpa调整为8kpa；将同等负荷运行条件下的一次风机电流减小了12A，有效实现了一次风量的减少，一次风险约减少100t/h。与此同时，综合分析锅炉运行过程中，可能存在的影响因素，如不同煤质的着火性、磨煤机给煤量等，对锅炉磨煤机出口温度以及出口风速进行了科学管控，其中温度控制在55℃以上，出口风速控制在22m/s左右。

试验对比分析发现，经过调整后的锅炉，在运行过程中一次风机耗电率降低了0.25%；磨煤机出口管路与一次风管在运行过程中的磨损程度在不同程度上等到改善；锅炉结焦问题、大焦块掉落堆渣问题得到改善。

3.2 提高再热汽温控制过热汽温试验

目前，在国内摆动式燃烧器技术尚未成熟，再加上设备原因造成摆动式燃烧器经常卡涩甚至卡死，直接影响燃烧，造成燃烧不稳，锅炉负荷带不上等现象，同时在异常和事故情况下，燃烧器摆角必须在水平位置，否则油枪投不上。因此，在锅炉改造过程中，通过调整燃烧器摆角进行锅炉性能优化的行为相对较少，从而导致350MW锅炉改造后运行过程中仍无法满足再热汽温设计标准要求。因此，在进行锅炉改造时，应注重再热气温的提升，实现对过热气温的有效控制。此外，公司2011年10月份因再热吹灰器故障将再热管束吹漏，造成机组非停后，再热吹灰器一直没有投入运行。针对这种情况，一方面应加强燃烧器的检修工作，注重对燃烧器活动构建进行检查，保证油枪在锅炉运行过程中的科学应用；另一方面，加强吹灰器运行管控，做到投入有人监视，完全退出后断电，防止发生意外。

小组工作人员于三月十三日，对4号炉燃烧器摆角进行了调整：（1）将号炉燃烧器摆角由原来的50°调整为40°用以提高火焰中心位置。带燃烧器摆角稳定后（2小时）提高再热汽温，约3℃；（2）在次日对4号炉燃烧器摆角进行再次调整，由40°调整为30°，在此过程中再热汽温又一次提高，提高3～4℃，在再热器运行体系中投入长吹灰器，此时再热汽温由520℃提高到了540℃。

试验对比分析发现，当负荷为185MW时，调整后的锅炉，吹灰前甲侧排烟为133℃，吹灰后甲侧排烟为130℃，温度降低了3℃；吹灰前乙侧排烟为128℃，吹灰后乙侧排烟为124℃，温度降低了4℃。与此同时，一级甲乙侧的过热减温水由21/19t/h下降到12/8t/h；二级甲乙侧的过热减温水由原来的8/9t/h下降到2/3t/h。有效实现了过热汽温超温问题的改善（调整后超温现象出现过两次），实现再热汽温的有效提高（约提升16℃）。

3.3 降低氧量及其调整试验

锅炉运行过程中，当炉膛出口运行氧量产生变化时，与之相关的因素指标参数（包括灰渣不完全燃烬的碳含量、送引风机总耗电量、排烟温度、减温水量等）也将发生改变。对此，在进行锅炉低负荷运行优化过程中，可通过适当改变炉膛出口氧量进行实践。

在本次试验中，设计减少送风量与控制锅炉本体漏风量实现氧量的降低。即小组工作人员于4月2日开始，对锅炉送风机性能进行研究，提过改善送风机自动调节逻辑，减少送风量。在此过程中，实现55%负荷条件下与40%负荷负荷条件下送风量的减少，分别降低氧量2.3%与5.5%。与此同时，通过调整干排渣系统冷却风门（由40个全开调整为20个）减少送风量。在此过程中，冷却风量约减少4000m3/h，虽然氧量降低的不明显，但也产生了一定作用。

3.4 一、二次风配比调整试验

锅炉低负荷运行过程中。一、二次风混合特性在一定程度上对着火和燃烧存在重要影响。通常情况下，过早送入二次风，锅炉着火点将推迟，过晚送入二次风，着火需氧量不足。对此，可通过调整一、二次风配比，进行二次风送入时机的科学有效把控。

小组工作人员于4月22日对锅炉低负荷运行现状进行了研究分析，发现45%负荷條件下，当送风量由490t/h减少至330t/h时，虽然氧量降到了5%以下，但是锅炉运行过程中出现明显的燃烧不稳定问题。追其原因，在于一、二次风配比不合理。对此，小组成员于4月28日，对锅炉一、二次风配比进行了调整。即，将小备用燃烧器风门关至2%，将小粉层风门关至25%，在保证冷却燃烧器喷口作用正常发挥的基础傻瓜，提高风箱压差，以“下托上压”的形式进行配风。

试验对比分析表明：燃烧器出口煤粉流运行情况得到有效控制，提升锅炉燃烧的稳定性；燃烧器区域热负荷得到有效降低，避免两侧烟温偏差问题的产生，改善锅炉结焦问题；风机电耗量降低，实现锅炉运行经济效益的提升。

3.5 降低吸风机耗电率试验

降低吸风机耗电率在一定程度上也可改善锅炉低负荷运行性能。即小组工作人员将风机入口负压由原来的-200pa调整到了-400pa。试验对比分析表明：风机入口负压的改变虽然使风机电流得到提升（约3A），但锅炉中吸风机电流有所减少（约7A）。与此同时，一次风机与送风机风量的降低，有效实现了吸风机电耗问题的改进，且主汽流量、吸风机电流以及静叶开度均满足350MW锅炉低负荷运行需求。

3.6 降低脱硝系统NOx入口含量试验

根据国家“十二五”减排计划，新建机组必须要控制NOx的排放量。减少NOx的生成主要是控制氧量，再次是优化燃烧，实现送风量以及一、二次风配比的科学管控。在此过程中，可采用如下方法进行锅炉调整：在负荷一定的条件下，改变磨煤机数量，用以减少磨煤机出口煤粉浓度；在锅炉配风方式一定的条件下，提升一次风含粉量，用以控制NOx的生成；通常情况下，降低1%的氧量，可减少60-80mg/Nm3NOx的生成。因此，可通过降低锅炉机组脱硝系统NOx入口含量（由750mg/Nm3降至450mg/Nm3）与液氨使用量（由100kg/h降至了60kg/h），保证国家对NOx排放环保指标要求的满足，降低了发电成本。

4 结语

通过2个月来对4号锅炉燃烧调整的优化，解决了锅炉设备及运行方式存在的问题，使锅炉燃烧维持在最佳工况，使锅炉主要经济指标有了较大提高，使锅炉机组调峰运行能力进一步增强，使深度调峰运行的可靠性提高，为350MW锅炉机组长期安全稳定运行奠定了坚实的基础。