锅炉排烟温度高的解决方案

锅炉排烟温度高解决方案姚伟民（国投哈密能源开发有限责任公司）摘要：针对印尼Indramayu电厂锅炉排烟温度高的问题，生产部门从技术方面进行了查找分析，提出了卓有成效的解决方案，使锅炉排烟温度自175℃降低至正常值141℃，为机组正常运行及项目正常运作解决了主要问题。关键词：排烟温度，磨煤机，喷燃器，空气预热器正文：印尼INDRAMAYU电厂位于印尼中爪哇省，设计为3×330MW燃煤火电机组，锅炉为北京巴布科克·威尔科克斯有限公司生产的B&WB-1050/18.44-M型亚临界压力、一次中间再热、自然循环、单炉膛、平衡通风、前后墙对冲燃烧、固态排渣、露天布置、全钢架全悬吊结构的燃煤锅炉，尾部竖井下设置两台三分仓容克式空气预热器。机组采用复合滑压运行或定压运行，锅炉带基本负荷，并具有一定的调峰能力，调峰范围为40%～100%BMCR。该锅炉额定负荷工况下设计烟温为141℃，然而在#1炉调试期间，当负荷升至250MW时，其排烟温度即达170~175度，因此负荷一度难以超越260MW，因为这一问题的制约，机组性能试验及机组移交的问题不能如期进行，如果在试验过程中烟温仍不能调整到正常范围，将造成相关试验指标不达标，不但面临巨额考核罚款，而且影响中国机组的国际信誉。针对这一问题，本人组织生产技术人员进行了分析、查找，出具了调整方案，生产部门按照措施调整，有效解决了这一重大问题。本文就该项目锅炉排烟温度高的分析解决过程进行了总结。1.锅炉形式介绍1.1.总体布置炉膛由膜式水冷壁构成，上部布置屏式过热器，炉膛折焰角上方有二级过热器，在水平烟道处布置了垂直再热器，尾部竖井由隔墙分成前后两个烟道，前部布置水平再热器，后部为一级过热器和省煤器。在分烟道底部设置了烟气调节挡板装置，以保持再热蒸汽出口温度。烟气通过调节挡板后汇集在一起，经两个尾部烟道引入左右各一的回转式空气预热器。为了清除炉膛入尾部受热面的结渣和积灰，锅炉设置有吹灰系统。1.2.主要设计参数锅炉以最大连续负荷（BMCR工况）为设计参数，当电负荷为330MW时需要的锅炉额定蒸发量（BRL工况，对应汽轮机TMCR工况）为969t/h，蒸汽出口压力为18.28MPa。主要参数如下表：工况主要参数BMCRBRL过热蒸汽流量(t/h)1050969过热蒸汽出口压力(MPa)18.4418.28过热蒸汽出口温度(℃)543543再热蒸汽流量(t/h)929.4883.6再热蒸汽进口压力(MPa)4.4254.203再热蒸汽出口压力(MPa)4.2354.023再热蒸汽进口温度(℃)344338再热蒸汽出口温度(℃)543543给水温度(℃)258255排烟温度(℃)141139锅炉计算效率（低位）93.11％93.24％1.3.燃烧系统概述1)一次风流程：外界空气经一次风机加压后，自风机出口气流即被分为两部分，一部分经空气预热器加热至380~390℃，成为热一次风进入制粉系统；另一部分作为调温风用于控制磨煤机出口温度，与热一次风混合后进入磨煤机，这两种温度的风用来对磨煤要出口温度进行调整。2)二次风流程：外界空气经送风机加压后被送入三分仓式回转式空气预热器的二次风加热仓，温度加热达到370~380℃，之后经二次风总风箱进入设置在炉膛前后墙的分隔风箱内，通过燃烧器送入炉膛进行助燃。3)制粉系统：锅炉采用配中速变压加载磨煤机的正压直吹式制粉系统，从磨煤机出来的一次风气流经煤粉管道和燃烧器喷入炉膛燃烧。4)燃烧器：燃烧器为B&W公司标准的双调风DRB-XCL型旋流燃烧器，中间为一次风管，外侧包围有内、外两层二次风管，内、外二次风两股气流通过调风器和旋流叶片分别控制各自的风量和旋流强度，以调节一、二次风的混合，在喷燃器入口端有可以轴向调整的二次风总风门。5)烟气流程：从炉膛出来的热烟气依次流经屏式过热器、高温过热器、高温再热器，之后向下进入尾部竖井的前后两个平行烟道，分别流经低温再热器和一级过热器与省煤器，最后引入左右各一的回转式空气预热器后进入电除尘器，经脱脱硫装置后经引风机排至烟囱。1.4.煤质资料：锅炉燃用煤种为印尼褐煤。燃煤元素分析表：元素分析（%）设计煤种碳Car47.65氢Har3.36氧Oar14.21氮Nar0.77硫Star0.23灰Aar3.78水分Mt30.00空气干燥基水分Mad20.00干燥无灰基挥发分Vdaf52.85低位发热量Qdwy（KJ/Kg）17584可磨性系数HGI451.5.灰熔点特性：温度状态温度值变形温度DT1150℃软化温度ST1200℃熔化温度FT1300℃2.锅炉排烟温度高的影响1)锅炉排烟温度高，增加了排烟热损失。排烟热损失是锅炉热损失最大一项，而本锅炉排烟温度高达170℃以上，超出设计温度30多度，排烟损失巨大，导致锅炉效率严重下降，造成极大浪费。2)锅炉排烟温度高，影响了性能试验的如期进行。因为排烟温度降低不下来，锅炉出力一直提高不到额定值，而锅炉效率、厂用电率、漏风系数、飞灰可燃物等多项试验均需在额定工况下进行。3)如果烟温高的问题不解决，即使将负荷勉强升至额定值开始性能试验，如果排烟温度仍然处在较高水平，必将造成多项指标不能达标，对试验结果影响很大，必将面临性能考核方面的高额罚款。4)锅炉排烟温度一度偏高运行，将引起过热器、预热器、电除尘、引风机等设备超过设计温度的受热，将会引起膨胀过限、密封受损，直接影响设备的性能和使用寿命。5)排烟温度高问题不能解决，机组调试工作不能往前进行，对中印双方的合作关系造成极大负面影响，印方表示对中国机组性能以及中国技术人员水平产生了质疑，这将直接影响国际信誉！3.排烟温度高原因分析及解决方案：为了解决这一制约项目执行的重大问题，监理、调试及生产部门共同研讨、尝试解决方案，通过定期吹灰、加强排污、改变磨煤机组合及出力、改变配风方式、调整煤粉细度等等，虽然有些效果，但仍无突破性进展，没有解决根本问题，烟温依然在170℃，负荷依然不能加至额定值。为此，本人组织技术力量，对该锅炉运行情况进行了认真细致的查找和分析，出具了有针对性地出具了调整方案，并安排生产部门遵照实施，经过约20小时的试验和调整，终于将排烟温度降低到设计值，解决了这一困扰日久的难题。现将原因分析及解决方案总结如下：3.1.原因一：锅炉底部漏风量过大。1)现场情况：经过现场检查，发现该锅炉底部漏风量较大，主要有三处漏风部位，保守估计漏风截面约在1.2~1.6m2左右。分别是：a)冷渣斗底部排渣插板门边缘缝隙。这些缝隙没有满焊密封，有多处宽约20mm、长约1500mm，漏风截面合计约0.4m2；b)铰带冷却风口。锅炉钢绞带冷却方式为自然风冷却，所以在冷渣机的两侧均布置有42个冷却风口，但这些风口的调节挡板全部都在全开位置，而未根据运行需要进行调整，漏风截面总计约0.4m2。c)冷渣机头部有一个长方形冷却风口及一个圆形捅渣孔，漏风截面合计约0.2m2。2)原因分析：以上三处漏风，运行中将在炉膛负压作用下漏入大量冷风，使炉膛温度降低，为了维持外界负荷将需要增大燃料以提高蒸发量，则排烟温度将升高；另外漏风还将使炉膛火焰中心上移，进一步使排烟温度升高。而且的锅炉的底部漏风较其他部位漏风影响更大，这些漏风同时还增加了排烟量，排烟温度升高和排烟量增大均造成排烟热损失增大、锅炉效率降低。3)解决方案：a)将排渣门连接处焊缝过大处进行密封，安排维修部门将冷渣斗底部插板门所有缝隙中加入钢筋或扁铁后焊接严密。b)因为锅炉燃煤灰份较小，只有5%左右，设计每小时最大产灰渣总量为8.8T/h，其中渣量只有3T/h左右，就地观察干排渣系统钢绞带上渣量也很少，因此无须全开所有冷却风口对钢带进行冷却，经过调试，根据冷却需要关闭三分之二冷却风口，大量减少了冷却风用量。c)将干渣机顶部观察窗加装开关的检查门，正常运行时关闭，需要观察时再短时打开，减少了这一部分漏风。3.2.原因二：磨煤机出口风温低1)现场情况：锅炉燃用煤为印尼褐煤，挥发份高达40%，磨煤机出口风温应控制在75℃以下。然而，因为曾经出现过存煤自燃将给煤机端盖爆裂的事件，调试单位为了安全起见，将磨煤机出口温度控制在不超过60℃运行，磨煤机调温冷风门开度控制在30~40%，使制粉系统冷风掺入比例过大。2)原因分析：磨煤机出口即为携带燃料的一次风，一次风温度低时，一方面使燃料在在进入炉膛后燃烧延迟，排烟温度升高。另一个方面因掺入了较多调温冷风来控制磨煤机出口温度，将使经过空气预热器的风量减少，对烟气的换热量减少，烟气温度必然偏高。3)解决方案：根据磨煤机出口温度，关少甚至关闭调温用的冷风门，调整好冷热风的配比，在保证安全的前提下，尽可能使用热风制粉、尽可能提高磨煤机出口风温。按照这一宗旨，经过循序渐进地试验调整，磨煤机出口风温最终维持在70~75℃范围内，使进入制粉系统的干燥风基本都经过预热器，加强了对烟气的吸热，使烟气温度得到降低。3.3.原因三：一次风量偏大，与二次风配比不合理。1)现场情况：一次风机出力较高，送风机出力较小，使一次风率约在30%~35%，使一次风的风煤比增大，即降低了煤粉浓度，导致煤粉不易及时着火燃烧，燃烧延迟，焰心上移。2)原因分析：在负荷不变的情况下，一次风量偏大时，造成风速过大、煤粉浓度偏小，同时煤粉细度偏粗，使着火延迟，火焰中心抬高，炉膛出口烟温偏高高，最终使排烟温度升高。3)解决方案：减小一次风机出力，降低一次风量，一次风量减小的同时，增加送风机出力以提高二次风量，弥补一次风减少量，即改变了一、二次风比例，使一次风率降低到25%~30%的水平，总风量以控制氧量在3.5~5%范围内来保证。一次风量降低的同时，风速也相应降低，煤粉细度必将随之降低（设计为R90=30%）；因为燃料量不变，所以煤粉浓度必将提高。一次风速降低、煤粉细度降低、煤粉浓度提高都是利于着火和燃烧的条件，烟温必将随之降低。3.4.原因四：DRB-XCL型双调风旋流燃烧器各风门未调试至最佳状态1)现场情况：锅炉前后墙各有12只双调风喷燃器，共24只，每个喷燃器上面各有三个风门，检查发现其开度各不相同，说明有大部分喷燃器未调试到最佳状态，从烧油期间因油的不完全燃烧冒黑烟较大即可证明，在燃用煤粉时也会因配风不合理而不能及时着火和燃烧。2)原因分析：DRB-XCL喷燃器上部有一个调整总风量的轴向调整档板和内外两个可调整二次风量及旋流强度的切向档板，如果调整不到位，将会造成着火不及时、燃烧不充分、烟气可燃物增大等问题，也就造成了烟气温度的升高。3)解决方案：组织人员就地对喷燃器二次风门及内外旋流风盘进行了逐个试验调整，并与盘前DCS界面进行了对照，保持内二次风调风档板开度在30~45%，外二次风调风档板开度在40~55%，保持适当的一、二次风速、风率，建立良性的炉内空气动力场和和燃烧工况。特别注意的是，燃料挥发份偏高，调整中必须注意喷燃器壁温变化，以防止过度调整而烧坏喷燃器。4.小结通过我方的认真分析和研究，对锅炉排烟温度高的原因有了科学有据的结论，并出具了切实高效的解决方案，在中印双方技术人员的见证下，经过现场实际运用，效果立竿见影。最终，#1炉排烟温度自170℃高温降低并维持于135~145℃范围，负荷也顺利提高至330MW额定负荷，及时展开了#1机组的性能试验工作。作者简介：姚伟民，（1970—），男（汉族），山西平陆人，高级工程师，从事火力发电厂生产和技术管理，曾任西北发电集团印尼项目经理，现任国投哈密电厂生产副厂长。联系方式：地址：新疆哈密市建设西路68号罗钾大厦913室E-mail：[e-mail]电话：[phone]