运行优化调整,提高锅炉效率

【摘 要】 本文以某电厂220MW燃煤机组670t超高压锅炉为例，通过分析影响燃煤机组锅炉运行经济性的主要因素，在实践中通过以改善锅炉的二次风运行方式为切入点，研究降低排烟热损失提高锅炉效率的方法。

【关键词】 锅炉 排烟温度 效率 二次风 低温省煤器

在电厂的能源消耗中，锅炉燃煤消耗占主要份额。如何降低锅炉消耗，提高锅炉运行效率，是电厂实现降低能源消耗的主要手段，有着极为重要的意义。因此，有必要对影响锅炉效率的因素进行分析，找出有效的运行方式，以提高锅炉效率，达到节能增效的目的。从热平衡计算热效率的方法中可以看出，设法减少锅炉的各项热损失，可有效地提高锅炉效率。对于大容量锅炉，可燃气体未完全燃烧热损失一般很小，降低该损失的意义不大；当锅炉设计和安装完毕，其散热面积和保温鉴件已定型，从运行角度降低散热损失也不大可能；灰渣物理热损失占总损失的比重甚小，可以不考虑。而排烟热损失和固体未完全燃烧热损失在锅炉各项热损失中所占的比例较大，在实际运行中其值变化也较大，因此，设法降低这两项损失是提高锅炉效率的有效途径。

1 现状调查与分析

以某电厂220MW机组为例，其锅炉是由哈尔滨锅炉厂生产的HG-670/140-13型锅炉，采用正压直吹式制粉系统，配备五台中速磨煤机，三台磨煤机运行可带额定负荷，两台备用。一次风采用煤粉百叶窗浓缩器，一次风口带有周界风。共有48只燃烧器，燃烧器四角布置，每角分12层对称布置在锅炉四角分隔仓大风箱中，四角切园燃烧方式，水平浓淡煤粉燃烧并配置降低氮氧化物（NOx）排放量的双向可调摆动式高位燃尽风喷口（0FA）。

在实际运行中由于有时煤质不好，人为地加大一次风量，使二次风量相对偏小，使得高温烟气的回流及卷吸能力下降，煤粉着火推迟，再加上热风温度比设计值偏低，使得整个燃烧过程推迟，火焰中心上移，造成燃烧不完全、排烟温度升高。同时，较大的一次风速使一次风管受煤粉的磨损速度加快，煤粉经磨穿处进入二次风道中，造成二次风带粉运行；二次风挡板开度不一致；一、二次风喷口变形、下陷等，造成燃烧不稳、火焰变为发散型，焦炭粒子燃尽条件变差，致使锅炉燃烧效率降低，不完全燃烧损失增大。

为了降低氮氧化物（NOx）排放量，满负荷时氧量仅有2.0%，要使燃料完全燃烧就必须供应炉膛适当的空气量，空气供应不足，燃料与空气不易混合，将会使飞灰可燃物增加，不同程度地存在着风量不足现象。

炉膛负压运行设计值为-30～-50Pa，而实际运行中，为了减少漏灰，人为将炉膛负压提高至-70Pa左右，这样做一方面增加了锅炉的漏风量，另一方面使火焰中心抬高，同时提高了烟气流速，缩短了煤粉颗粒在炉内的停留时间，使炉膛出口烟温升高。

该厂主要使用的是贫煤，由于这种煤着火温度高，燃烧火焰短，发热量高，燃烧持续时间长，一般挥发份>10%～20%，含碳量高达90%，含氢量一般在4%～4.5%，导致其煤粉着火推迟，难以燃尽，造成炉膛出口温度升高，引起排烟温度也同时升高。另外，煤的灰份高，同样造成着火困难，难以燃尽，可适当降低火焰中心，延长煤粉在炉膛内的停留时间以减少排烟损失。当煤粉中的水份增加时，应提高一次风的温度，使进入炉膛的燃料含水份减少，从而减少烟气量及排烟温度，提高锅炉效率。

排烟热损失是影响锅炉效率的一个重大因素，排烟热主要体现在排烟温度和排烟量。一般来说，排烟温度每上升10℃，则排烟热损失增加0.6%～1%。排烟量主要由过剩空气系数和燃料中的水分来决定，而燃料中的水分则由入炉煤成分来决定。以该电厂为例，锅炉采用四角布置切圆燃烧方式，能适应较多煤种，从贫煤到劣质烟煤的广泛煤种都能较好地燃烧。进入炉膛的燃料量增加时，虽然水冷壁的辐射受热面未变化，但由于炉膛温度升高，火焰向水冷壁的辐射传热增加，水冷壁因吸热量增多，管内产生的蒸汽量增加而使锅炉产汽量提高。炉膛内火焰的温度不是与燃料量的增加成正比的。锅炉从50%额定负荷到满负荷，炉膛内火焰的温度升高不超过200℃，炉膛内辐射传热量的增加最大不超过80%。由于进入炉膛的燃料增加一倍，而炉膛内水冷壁的辐射吸热量增加不到一倍。虽然负荷增加对流受热面的吸热量增加，但由于水冷壁的辐射吸热量占全部吸热量的95%，对流吸热量仅占5%，所以负荷增加，水冷壁的吸热量所占的比例下降。这必然导致炉膛出口烟温上升。

2 锅炉二次风的优化调整

锅炉效率是个函数指标，许多自变量都可引起它的变化，同时很多自变量之间是相互克制相互矛盾的，比如低氧量可以有效降低氮氧化物的排放，但同时会因为空气量不足影响锅炉效率。针对这种情况，以二次风为突破口，在运行中调整二次风门开度寻找能彼此兼顾的最优点。

煤粉气流着火后，二次风的投入方式对着火稳定性和燃尽过程起着重要作用，尤其要注意二次风穿透火焰的能力。锅炉负荷确定之后二次风量也就随之确定，由于燃烧器喷口结构未变，故二次风速只随二次风压变化。为了保证足够的二次风速，使二次风进入炉膛后能迅速参与燃烧，所以要严格控制炉膛四角二次风压达到额定。二次风是在煤粉气流着火后混入的。由于高温火焰的粘度很大，二次风必须以很高的速度才能穿透火焰，以增强空气与焦碳粒子表面的接触和混合，故通常二次风速比一次风速提高一倍以上。从燃烧角度看，二次风温愈高，愈能强化燃烧，并能在低负荷运行时增强着火的稳定性，也能够保证煤粉的充分燃尽。所以在运行和调整过程中，既要保证二次风压在规定的范围之内，也要尽可能的保证二次风温。二次风压力的维持并不是维持一个恒定值，而是随着锅炉蒸发量的变化而变化的，目前大多数机组采用的是维持二次风箱与炉膛负压差值的方法进行二次风压的维持。运行当中要严格维持二次风箱与炉膛的差压，因为这个差值如果维持太低，会降低二次风参与燃烧的程度，降低燃烧效率；如果差值维持太高，会造成送风机单耗增加，使机组运行经济性下降。

运行中可以通过对二次风门的开度调整来控制二次风箱压力和氧量在规定范围之内，而二次风门的开度调整对锅炉燃烧有着至关重要的影响，所以针对二次风门的开度试验分为三个工况进行。

第一种工况：在高氧量下，调整打开大部分二次风门，增加空气量。（见表1）

通过对炉内火焰情况观察，以及飞灰取样化验分析，这种工况下，主、再热汽参数能够维持正常值，但是氮氧化物含量很容易超标。

第二种工况：（见表2）

通过对各参数的比较、分析，发现这种调整方法对降低炉膛燃烧产生的NOX含量效果明显，但是对降低飞灰可燃物的效果并不明显，飞灰含碳量还是在2%～3%水平。

于是采取第三种工况：氧量依然按照负荷对应的氧量曲线维持。（见表3）

采用第三种配风工况的情况下，2号炉的飞灰含碳量可以维持在1.7%～2%的水平，而且数值较稳定，和以前相比下降明显。

按照理论计算：飞灰含碳量每降低1%，锅炉效率提高0.3%，发电煤耗会降低5.67g/Kw.h。第三种二次风配风方式可以将飞灰含碳量维持在1.7%～2%的水平，提高了锅炉效率。同时氮氧化物不超标，有利于环境保护。

3 结语

从改善运行人员操作手段入手，以二次风调节为主，分析了能降低排烟热损失，有效提高锅炉运行效率的手段。在不进行设备改造，不增加电厂支出的情况下，通过运行手段的调整，切实降低了排烟热，提高了锅炉效率。这不仅将提高了、经济效益，同时对节能减排、减少大气污染有着重要的现实意义。

参考文献：

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