600MW亚临界锅炉排烟温度高的原因分析及对策
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600MW亚临界锅炉排烟温度高的原因分析及对策
【摘 要】排烟温度偏高会造成锅炉效率下降,影响锅炉运行的经济效益。对国华电力公司某电厂600MW亚临界锅炉燃用神华煤锅炉结焦、尾部受热面积灰原因进行分析。指出影响排烟温度高的因素主要有锅炉系统漏风、炉内燃烧区域的合理燃烧、制粉系统的运行方式以及掺冷风量的多少，并提出相应的对策。实践表明排烟温度达到设计值，锅炉运行效率超过设计值。
【关键词】结焦；烧积灰；排烟温度；漏风
Analysis and Countermeasure for High Temperature of 600MW Boiler
【Abstract】High temperature of flue gas can decrease the efficiency of boiler
and power plant．The main factors influencing the temperature of flue gas，such as air
leakage into furnace，proper burning in the furnace，the operating mode of coal
pulverizating system，the amount of the cold air is analyzed and the corresponding
measure is put forward．The operation Shows that the temperature of flue gas is
reduced and the efficiency of boiler rose．
【Key words】Boiler coking；Ｂurning ash；Ｔhe temperature of exhaust gas；Ａir leakage
０ 引言
电站锅炉排烟温度偏高一直是影响其经济运行的主要原因，为了减小低温腐蚀，排烟温度一般设计为130～150℃，但由于尾部受热面积灰、腐蚀、漏风和燃烧工况的影响，实际运行排烟温度大都高于设计值20℃以上。而排烟温度每升高10~15℃，锅炉熟效率要下降1％[1]。因此排烟温度过高严重影响了锅炉的经济运行。
１ 设备概况
河北国华沧东发电有限责任公司一期工程安装2台SG－2008/540亚临界参数汽包炉。采用控制循环、一次中再热、单炉膛、四角切圆燃烧方式、燃烧器摆动调温、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构、露天布置燃煤锅炉。锅炉的制粉系统采用中速磨冷一次风机正压直吹式系统。该锅炉设计煤种为神府东胜煤。
2 原因分析及处理措施
2.1 锅炉受热面结焦、积灰
锅炉分隔屏结焦分析：分隔屏在炉膛上部属于烟气辐射死区，该处温度在600MW通过红外线测温仪测得温度1100～1200℃恰好在目前燃用神华煤熔点范围，而分隔屏与分隔屏，分隔屏与后屏之间恰好又未设计吹灰器，所以分隔屏结焦是必然的。
省煤器烧积灰分析：燃烧神华煤属于低灰熔点、高碱金属（CaO）含量较高，尾部积灰几率较高，通常锅炉设计烟气中含水分小于等于8％尾部积灰几率较低，因神华煤全水分在14－16％，再加上为避免受热面积灰，本体吹灰因素，进入对流竖井烟气中水蒸汽必然升高。对流竖井受热面积灰是无法避免的，对于神华煤当发生受热面积灰后，因灰中游离CaO含量较高，与烟气中SO3即易形成CaSO4沉积物，通常在700℃该反应进行得最多，而因管壁形成CaSO4沉积物，积灰会进一步加剧，通常在400～1000℃范围内积灰可形成烧积灰（类似陶瓷状）。因神华煤本身问题，出现烧积灰的现象是必然的。
受热面结焦、积灰是导致锅炉排烟温度升高主要原因之一，其对排烟温度影响主要体现在传热方面。从烟气到汽水侧的传热过程中，受热面表面层积物的导热系数较其它介质要小得多，因而其所引起得附加热阻在总传热热阻中占主导地位，较为轻度结焦和积灰便会使传热量大幅度下降。而炉膛积灰厚度由1mm增加到2mm时，传热量减少28％，当受热面有3mm积灰就可造成炉膛传热量下降将近40％，相应炉膛出口烟温升高近300℃。为了弥补结焦和积灰引起受热面吸热不足，在一定负荷下需要增加燃料量，从而造成各段烟温进一步升高，锅炉排烟温度也进一步升高。
克服受热面结焦、积灰得最有效措施之一是吹灰。#1、#2锅炉各安装炉膛短吹灰器90台，水平烟道及尾部受热面长杆吹灰器44台，空预器出口长杆吹灰器2台。从表1参数可以看出锅炉吹灰后排烟温度下降明显：
表1 #1锅炉吹灰前后参数（600MWW）
加强吹灰可以预防锅炉结焦和受热面积灰，但加强吹灰必须考虑到对受热面冲刷，建议在运行电厂采取在吹灰器区域进行喷涂以预防吹灰冲刷和磨损，同时在确保吹灰效果的同时通过优化燃烧调整，减缓锅炉结焦和积灰是降低吹灰器使用频度可靠保证。通过多方面调整试验，在运行调整上采取以下调整措施：喷燃器摆角自动改为手动，根据机组负荷高低摆角调节范围为：20～80％（±18°）；锅炉氧量根据负荷在400MW以下维持4.5～5％，在400MW以上维持3.5～4.5％；磨煤机出口温度由60～65℃，改为70℃；BC层启转二次风根据负荷开度范围30～69％，OFA、FF层二次风开度根据BC层开度大小进行对应调整，调整范围20～80％。根据不同磨煤机运行方式，通过燃烧调整试验，分别找出了不同工况下二次风挡板开度，经过以上燃烧调整手段，空预器出口烟温在100％燃烧神华煤前提下，在600MW相同负荷下由148～156℃，降低到136～142℃。分隔屏结焦得到控制，锅炉烟风参数和汽水参数均能达到设计要求。
2.2 一次风中掺入冷风量过多
一次风中冷风和炉膛漏风是一样的，由公式αL=ΔαL+Δαzf＋ΔαLf＋β■■可知在炉膛出口过量空气系数αL不变的情况下，一次风中掺入冷风使得流过空预器的热风减少，空预器吸热量降低，导致排烟温度升高[2]。造成冷风量过多原因有以下几个方面：
一次风率高：沧电公司制粉系统因测点风量不准，一次风量自动调节不能投入，磨煤机在正常运行时出口温度控制通过热风调节门和冷风调节门控制，控制原理冷热风门同时调节，冷热风门开度之和110％。这样在低负荷期间为保证磨煤机出口温度不超温，冷一次风量必然升高。
降低一次风率是降低锅炉排烟温度的有效措施，但需要注意：一次风率降低，一次风速太低，可能使一次风管内积粉。为此须尽可能地使同层一次风管中的风速相同，为最大限度地降低一次风率创造条件。通常锅炉冷态所做的一次风速调平，只是调节煤粉管节流孔板，使并列的管道在纯空气流动状态达到阻力相等，但这并不能做到锅炉正常运行时，同层一次风管内流速相等。这是因为送粉管道的阻力与煤粉浓度有关，它随着煤粉浓度的增加而增加，且增幅相对较大。一次风送粉管道阻力公式可表达为：
ΔΡ＝〔Σξ1＋Σξ2（1＋ku）〕ρw2/2
式中：ΔΡ——一次送粉管道阻力；
ξ1——磨煤机出口分离器前管道阻力系数；
ξ2——磨煤机出口分离器后管道阻力系数；
ρ——热空气密度；
w——一次风速；
u——煤粉浓度；
k——常数，随着管道不同而不同；
由上式可以看出：在煤粉浓度u发生变化时，因ΔΡ相等，影响同层一次风管内一次风速的是Σξ2。因此，只要同层一次风管的Σξ2相同即可保证u变化时同层一次风管内一次风速仍相同。
