掺炉烟系统应用研究

孙金龙

摘   要：为保障330 MW机组锅炉制粉系统的安全运行，通过制粉系统掺入炉烟，将煤粉磨制和输送过程中干燥剂的氧质量分数控制在安全范围内，根除爆燃隐患，保证磨煤机和制粉系统的安全运行，同时可通过降低一次风氧浓度来降低锅炉燃烧氮氧化合物生成，减少喷氨量，缓解预热器堵塞和SCR负荷过重。增加炉膛烟气流量，提高炉膛出口及各段烟气温度，提高预热器入口烟温下移结晶区，有利于吹灰疏堵，提高低负荷下主、再热温度，增加机组的经济性。

关键词：掺炉烟;烟气余热回收;排烟温度;制粉系统;换热

华电国际电力股份有限公司十里泉发电厂 6号锅炉是由哈尔滨锅炉厂有限责任公司生产的HG-1021/18.2-TM9型锅炉，为亚临界压力一次中间再热自然循环汽包炉，采用平衡通风及四角切圆燃烧技术。最大连续蒸发量为1 021 t/h，过热器、再热器出口气温为540 ℃，给水温度为278.4 ℃。锅炉制粉系统采用4台350/600钢球磨，负压运行、中储式、乏气送粉。满负荷运行时，投运6层煤粉喷嘴。锅炉最大瞬间压力为（±8 917）Pa。

除尘器原由兰州电力修造厂生产制造，每台炉配两台双室三电场电除尘器，2011年改为由福建龙净环保股份有限公司一电二袋式电袋复合除尘器，2016年由中国华电科工集团有限公司进行增加5 m滤袋空间的超低排放改造，电袋复合除尘器入口为4个3.6 m×3 m的矩形烟道，总长度约15 m。

2016年进行了锅炉热一次风自适应装置改造，利用汽轮机的部分凝结水作为冷却介质，把去制粉系统的热一次风温度从预热器出口温度降低到磨煤机进口混合风的温度，从而避免向制粉系统掺入冷风以及减小排粉机单独运行时的冷风量，结果使预热器增加风量、排烟温度降低。在煤质、负荷变化（如煤中水分降低）时，通过调节热一次风冷却装置的传热功率，改变热一次风温的降低幅度，保证磨煤机出口温度在设定范围。通过改造，降低锅炉排烟温度5 ℃，缓解了部分锅炉排烟温度高的难题。

掺炉烟改造是通过制粉系统掺入炉烟，将煤粉磨制和输送过程中干燥剂的氧浓度控制在安全范围内，根除爆燃隐患，保证磨煤机和制粉系统的安全运行;同时，可通过降低一次风氧浓度来降低锅炉燃烧氮氧化合物生成，减少喷氨量，缓解预热器堵塞和SCR负荷过重;降低一次风氧浓度基础上提高二次风量，提高二次风刚性不足，缓解水冷壁结焦、高温腐蚀和蠕胀;增加炉膛烟气流量，提高炉膛出口及各段烟气温度，提高预热器入口烟温下移结晶区，利于吹灰疏堵，提高低负荷下主、再热温度[1-4]。

1    系统原理

掺炉烟系统如图1所示，将B引风机出口的炉烟抽取，经过炉烟风机、管道送到每个磨煤机入口，以降低磨煤机入口混合气体的含氧量，起到防爆的作用。

烟气取烟口在B引风机出口位置，并设有导流板。靠近取风口位置安装一个截止门，截止门与取风口之间的管道要有5°的斜度，截止门高于取风口。抽取的炉烟进入炉烟风机，炉烟风机设计全压3 kPa，设计风量5万m3/h，炉烟风机出口管道穿过电除尘区域，进入磨煤机厂房，分成4路掺入磨煤机入口热风管道。保证在不同的工况下都能掺入不同比例的炉烟，磨煤机内部氧气质量分数可控制在15%以下。

把炉烟分成4路分别掺入4台磨煤机的入口，可以兼顾4台磨煤机处于不同运行状态下的炉烟掺入量灵活可调，例如两台运行磨煤机的炉烟掺入量较少，保持相对高的氧浓度利于燃烧，一台磨煤机处于启停状态，可以在启停磨的不同阶段灵活增减掺烟量，使磨煤机出口氧质量分数随着冷风掺入量的变化保持在一定的范围内。为提高磨煤机出口温度和灵活配煤提供安全条件[5-6]。

2    系统保护设计

2.1  系统设备安装

炉烟风机进、出口安装电动隔绝门，4路支管安装电动调节门，可独立调节每台磨煤机的炉烟掺入量，每台磨煤机入口母管安装一套氧化锆氧量计，可监测每台磨煤机入口容量风氧量的变化。在炉烟风机出口管道位置安装一台压力变送器，在炉烟风机出口DN600直管段安装一台炉烟流量差压变送器，用靠背管插入DN600炉烟管道内测量动压，DCS计算烟气流速和流量[7-8]。

炉烟风机采用变频启动、工频运行。炉烟风机安装在B引风机东侧，变频器控制器安装在炉烟风机旁边。风机采用工频运行，运行人员通过手动調节磨煤机入口炉烟调门开度，调节进入磨煤机的烟气流量和磨煤机入口氧量。

2.2  系统保护设计

（1）炉烟风机跳闸条件是炉烟风机运行且发生锅炉MFT。

（2）当炉烟风机停止运行时，连锁（连锁信号保持60 s即可）全关炉烟风机入口电动门、炉烟风机出口电动门、4台炉烟调节门。连锁关闭先后顺序为：炉烟风机入口电动门、烟风机出口电动门、4台炉烟调节门。

（3）炉烟风机启动允许条件是锅炉无MFT、炉烟风机入口电动门全关和烟风机出口电动门全开，炉烟风机启动后，连锁打开其入口电动门。

（4）当发生MFT时，停止烟气余热循环水管道泵，关闭烟气余热换热器凝结水侧来水电动门，关闭烟气余热换热器凝结水侧回水电动门。

目前掺炉烟系统经过相关调试，已经投入运行，并且系统运行良好，各项指标均达到设计要求，有力地保障了制粉系统的安全、稳定和经济运行。

3    结语

为降低锅炉排烟温度，减少锅炉烟气热损失，提高锅炉效率，同时保障锅炉制粉系统的安全运行，采用掺炉烟系统，通过在B吸风机出口引出炉烟，掺入制粉系统的磨煤机入口，不仅保证制粉系统空气的氧质量分数在安全控制范围，还提高了制粉系统的安全性和经济性。

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