火力发电厂锅炉优化调整案例分析

姚力　武生　任兵

【摘  要】火电机组在日常生产过程中存在很多设备或者运行问题，导致机组运行的不安全和不经济。本文主要列举了中速磨煤机调整策略、超临界机组启动超温问题调整策略、空气预热器防堵策略。

【关键词】飞灰含碳量;启动超温;空预器堵塞

1.部分中速直吹式制粉系统运行一次风量偏高调整

2018年以来，我公司相继对部分中速直吹式制粉系统进行检查和现场测试，检查发现大部分机组运行人员未保证机组安全运行，盲目提高一次风运行风压，提高一次风运行风量，导致锅炉飞灰含碳量偏高，且排烟温度偏高，辅机电耗增高，降低了机组运行经济性，甚至会导致屏过等受热面超温问题，影响机组运行安全性。

造成中速直吹式制粉系统运行一次风偏高的主要原因有：

（1）机组制粉系统布局紧凑，入口风量测量点安装位置不能按照标准（测量上游直管段为测量截面当量直径的8倍，下游为测量面当量直径的3倍）安装，往往导致表盘监测值低于实际运行风量，致使实际运行一次风量偏高。（2）随着市场煤价的提高，掺烧经济煤种成为各厂势在必行的举措，经济煤种的掺烧，导致磨煤机长期处于高出力，甚至超出力运行工况，运行人员为防止磨煤机堵塞问题发生，盲目提高运行一次风压，加大运行一次风量。（3）由于机组燃用煤种的变化，加之冷热风门风门特性的变化，部分机组的制粉系统自动仍为基建初期的协调系统，已不能适用目前燃用煤种，往往导致磨煤机运行风量偏高。

一次风量过高对机组经济和安全性的影响：

（1）由于运行一侧风压的提高，一方面会导致空气预热器一次风侧与烟气差压增大，导致空气预热器漏风率升高;另一方面会增高一次风机和引风机电耗;此外还会导致制粉系统煤粉细度增高，飞灰含碳量增大。（2）由于运行一次风量的增加，会导致炉内燃烧变差，且着火一定程度上会推迟，导致减温水量增加，甚至会引起屏过超温问题;此外，一次风量的增加，在满足磨煤机干燥出力的前提下，为降低磨煤机出口风粉温度在规定范围内，需增高冷风投入量，导致空气预热器一次风旁通风量增加，机组排烟温度会明显增高;高负荷工况下，部分机组引风机出力受限，导致系统总风量无法提高，一次风量过大，会导致二次风量输入受限，运行氧量偏低，高温腐蚀及飞灰含碳量增加等系列问题产生，严重影响机组运行经济性和安全性。

运行一次风量过高，会对机组运行安全性和经济性造成严重影响，为防止和解决该问题发生，针对中速直吹式制粉系统提出以下几点建议：

对中速直吹式制粉系统各磨煤机风量进行冷态和热态标定，并对运行风量进行系数标定，并进行系数修正;对各粉管进行热态调平，降低各粉管出力偏差，对容易堵塞的粉管进行结构调整或加装吹扫风，提高磨煤机运行安全性。对制粉系统进行运行风压优化，对运行风压合理控制，通过优化试验得出最优运行一次风压。加强运行管理工作，合理制定优化小指标竞赛内容。对现有的制粉系统协调系统进行优化，针对标定后的风量进行fx运行曲线调整。

2.超临界机组启动初期汽温控制优化

某电厂为600MW级超临界机组，锅炉为东方锅炉厂生产的前后墙对冲锅炉，由于燃用煤种变化，且无炉水循环泵，锅炉水动力循环较差，导致在机组启动初期產汽量不足，导致屏过级末过超温，启动期间需要投入辅助减温水系统，但辅助减温系统调节能力较差，容易导致减温水过喷，造成蒸汽带水。

通过设备改造和运行调整方式，成功解决该问题：

（1）启动初期投运高压加热器，提高给水温度，增强锅炉产汽量，在降低受热面超温问题的同时，缩短了机组投运脱硝系统和并网时间。

（2）过热器一级减温水系统进行旁路小流量调节系统，最大减温水流量10t/h，（最大承压给水压力30MPa，给水温度288.5℃设计），由于仅启动初期投运，减温水与过热汽最大差压按照20MPa设计，一级减温水温度60℃设计，为降低调整门后减温水压力，将电动调整门后管道采取增加一个变径的异性接管（使用锻件加工），达到降压目的。

3.空气预热器防堵措施

由于机组燃煤含硫量的逐渐提高，灰含量的逐步增加，NOx排放值的逐步降低，导致空气预热器冷端积灰严重，造成空气预热器阻力增大，风机电耗及空气预热器漏风率逐步增加。所以如何解决空气预热器堵塞问题十分必要。

我们建议配合精准喷氨改造的同时，对空气预热器进行两段式受热原件改造，必要时可以进行热风再循环改造。

烟气中的氨气、三氧化硫、水蒸汽在合适的温度下形成硫酸氢铵，约30%硫酸氢铵在182-147℃之间以小液滴的形成在蓄热元件上聚集，同时粘附大量飞灰，当从烟气侧转入空气侧，在热一次风（温度在300℃左右）的作用下，将蓄热元件上聚集的硫酸氢铵迅速升温至200℃左右，同时沿着从下至上流动，温度场始终处于200℃以上，热一次风将硫酸氢铵气化，并混合进入二次风热风端，被热二次风携带进入炉膛进行高温分解，经过加热风道加热的蓄热元件将不再存在硫酸氢铵，积灰不在粘附，蓄热元件放热能力增强，当再次进入烟气侧，蓄热元件吸热能力增强，锅炉排烟温度比未改造前将有所降低;当在烟气侧新聚集了硫酸氢铵的蓄热元件再次进行加热分仓时，硫酸氢铵会再次被加热气化携带进入炉膛，空预器蓄热元件将不会发生堵塞。

采用的在空预器冷二次风转子底部，做一个加热分仓，分仓角度约为7.5°，在分仓的二次侧增加一个15°的扇形板;从空预器热一次风道引出热风，经过热风隔绝门、伸缩节、热风调节门后，接入空预器冷二次风加热分仓内，风道与风门均做保温，加装保温护板。本方案加热位置在烟气进入二次风侧紧靠二次风与烟气之间的扇形板处。

4结束语

通过以上的内容能够了解到，火电机组随着燃煤变化，机组的适应性和运行人员的适应性亟待提高。我们必须针对性的提出运行优化或者设备改造技术，增加机组运行的经济性和安全性。希望本文案例可以对广大电厂同仁提供有价值的建议。

参考文献：

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[2]黄万峰.火力发电厂锅炉节能降耗的对策与措施探究[J].低碳世界，2014，09：64-65.

[3]胡红军.电厂锅炉运行中节能降耗技术的应用策略[J].科技经济导刊，2018，2632：99.

（作者单位：国电科学技术研究院有限公司）