超临界350 MW机组锅炉排烟温度高的原因分析及对策

(大唐华中电力试验研究院，郑州 450000)

0 引 言

用反平衡法计算锅炉热效率时，其热损失包括：排烟热损失(q2)、气体未完全燃烧热损失(q3)、固体未完全燃烧热损失(q4)、锅炉散热损失(q5)、灰渣物理显热损失(q6)、其他热损失(qoth)等。其中q2是最主要的一项热损失，对于大中型锅炉约为4%～8%，常占总热损失的50%以上[1-2]，因此降低q2对提高锅炉运行经济性至关重要。影响q2的主要因素是空预器出口烟气容积及排烟温度[1]，降低后者是降低q2的主要措施之一。影响排烟温度的因素较多，主要包括燃用煤质、锅炉燃烧工况及受热面污染情况，空预器蓄热元件沾污堵灰情况，炉膛漏风量，制粉系统掺入冷风量，锅炉给水温度，空预器入口风温等。部分研究者针对降低排烟温度进行了一系列研究。黄卫军[3]分析某660 MW机组锅炉排烟温度偏高的原因主要有磨煤机入口冷风及密封风量偏高排挤流经空预器的空气流量，硫酸氢铵沾污堵塞蓄热元件降低空预器换热效率等。宋大勇等[4]分析某HG-1900/25.4-HM2型锅炉排烟温度比设计值偏高的原因主要有低温再热器侧烟气挡板开度过小、尾部烟道受热面积灰严重、磨煤机出口温度设定值偏低及总体一次风率偏高、空预器入口风温偏高等，并提出了相应的运行调整措施。柳扣林等[5]通过对锅炉尾部受热面进行改造使高负荷下过热器减温水量下降100 t/h，同时降低了空预器入口烟温及排烟温度。以上研究也表明，造成锅炉排烟温度偏高的因素较多，准确诊断原因是下一步通过运行调整或改造治理工作针对性降低排烟温度的关键[6]。

某电厂2号锅炉为上海锅炉厂有限公司设计制造的超临界参数变压运行直流炉，型号SG-1139/25.4-M4401。采用四角切圆燃烧方式，炉膛四角布置5层共20只直流燃烧器，煤粉燃烧器上方布置2层紧凑燃尽风(CCOFA)及3层分离燃尽风(SOFA)。采用冷一次风机正压直吹式制粉系统，配5台HP863型中速磨煤机，BMCR工况下4台运行1台备用。锅炉尾部设2台豪顿华工程有限公司的29VNT1990型三分仓容克式空气预热器。2台SCR脱硝反应器采用高温高尘布置方式，位于省煤器和空预器之间。

该电厂2号炉排烟温度比1号炉及设计值偏高较多，2017年9月对前期检查发现的受损的空预器热端蓄热元件进行了修复更换，但10月启动后锅炉排烟温度无明显变化。

1 问题概况

2015年10月2号炉空预器冷端蓄热元件改造后排烟温度即出现升高现象，统计数据对比情况见表1。可以看出，两台炉排烟温度差异初期表现不突出，2016年11月之后差异明显增大，在机组负荷较低时比较明显。

表1不同时段1、2号锅炉排烟温度对比

机组负荷180 MW 时1、2号炉DCS参数对比情况见表2。1号炉平均排烟温度112.0 ℃，2号炉平均排烟温度135.9 ℃，2号炉比1号炉高23.9 ℃。

表2 180 MW负荷时1、2号锅炉DCS参数对比

2 排烟温度高原因分析

通过对比分析，DCS指示的锅炉排烟温度与其后烟气温度有对应关系，只是2号炉空预器出口到引风机入口烟气温降幅度较大，见表3。

表4为网格法实测的锅炉平均排烟温度与DCS指示值对比，1号炉B侧指示值比实测值偏低2 ℃，其他偏差都在1 ℃以内。

表4网格法测量的排烟温度与DCS指示值对比

通过以上分析，1、2号炉排烟温度指示值准确性较好。

锅炉燃烧方式的差别主要通过烟气量、烟温的变化影响排烟温度，但两台炉省煤器出口氧量、空预器入口烟温基本一致，因而该因素不是主要原因。

180 MW工况1、2号炉空预器性能参数与原设计50%THA工况对比见表5。可以看出，1、2号炉空预器入口烟温基本一致(为提高低负荷时SCR入口烟温，1、2号炉均装有省煤器烟气旁路(省煤器入口引烟气至SCR入口)，因此，低负荷时空预器入口烟温比设计值高)，1号炉烟气温降、一、二次风温升与设计值接近，而2号炉在平均烟气温降比设计值低25.4 ℃的情况下，平均一次风温升反而比设计值高11.5 ℃，平均二次风温升也比设计值高17.9 ℃。

表5低负荷时1、2号锅炉空预器性能参数与设计值对比

通常因空预器换热面积减小(蓄热元件损坏等)、积灰堵塞、旁路密封差等原因造成排烟温度高的，也伴随着热风温度低，只有流经空预器的空气流量与烟气流量比例偏低时，排烟温度升高的同时也会引起热风温度升高。

X比为流经空预器的空气热容量与烟气热容量之比，因空气、烟气的比热容在小范围内变化均很小，因此，X比也可以表征空预器的空气、烟气流量比[7-8]。用可靠性较高的在线温度参数及实测的空预器漏风率计算空预器X比对比情况见表6。可以看出，1号炉空预器X比与设计值基本一致，而2号炉X比偏低较多。2号炉X比偏低幅度可导致排烟温度升高10～20 ℃。

表6 1、2号锅炉空预器X比与设计值对比

由以上分析，空预器X比(空气、烟气流量比)偏低是导致2号炉排烟温度高的主要原因。流经空预器的空气流量偏低时，空气流速降低，传热系数下降，使总的传热量减少；另外，由于蓄热元件传热面积不变，空预器出口热风温度也会升高，传热温差下降，造成传热量进一步减少，排烟温度进一步升高[9]。

3 X比偏低原因分析

在其他条件不变的情况下，增减锅炉风量也会同步增减烟气量，并不会造成空预器X比较大变化。对于给定的锅炉、燃煤条件，相同负荷下，燃烧所需风量基本一致，造成空预器X比偏低的原因一般为锅炉掺入冷风或漏入冷风量大，从而排挤流经空预器的空气流量。

一般通过控制氧量来控制进入炉膛的风量，本炉氧量测点装设在省煤器出口，因而省煤器出口前进入锅炉烟气的冷风量增加都有可能引起空预器X比偏低，主要可能为：控制磨煤机出口温度掺入制粉系统的冷风，炉底干渣机漏入冷风，炉底水封不严漏入冷风，炉膛及烟道不严漏入冷风，其他系统进入的冷风等。

1、2号炉磨煤机出口温度均较高，磨进口冷风门基本不开，磨进口混合风温也与热一次风温偏差不大，制粉系统掺入冷风量大基本可排除。

经检查炉底水封及干渣机不存在明显问题，前期进行液压关断门关闭试验时，关断门开启和关闭对2号炉排烟温度没有明显影响，也可以基本排除炉底漏风量大。

炉膛及省煤器出口前的烟道密封情况需进行详细排查，后者主要包括转向室至省煤器出口处烟道，省煤器旁路烟道入口，省煤器灰斗与主烟道衔接处等。

其他系统(如火检冷却风、小油枪助燃风、吹扫风等)进入锅炉的冷风量一般较少，但也不排除因各种异常原因造成冷风量增大的可能，也需进行排查。

4 结束语

2号锅炉排烟温度高的主要原因是空预器X比偏低，由省煤器出口前进入锅炉烟气的冷风量大引发。通过排查发现主燃区上部二次风道护板烧损等多处漏风点，经重新焊接修复后低负荷下换算到设计进口空气温度下的排烟温度降低约13℃。可继续检查省煤器出口前的漏风点，以进一步降低排烟温度。