300MW燃煤锅炉一次风优化探析

摘 要： 锅炉是火电厂发电的主要工具之一，锅炉运行情况的优劣直接关系到电厂最终的效益，而锅炉运行中排烟热损失是所有热损失中最大的一项，可占总热损失的60%-70%左右，为此，寻找有效途径，优化锅炉一次风，改善排烟温度，降低机组标准煤耗，提高电除尘效率对于企业减少热损失意义重大。基于此，本文分析现阶段我国电厂300MW燃煤锅炉的运行现状，并提出了几点关于如何解决锅炉运行中排烟温度普遍偏高等问题的意见和建议，旨在调整锅炉燃烧、提高燃烧经济性，以供相关企业参考。

关键词：300MW燃煤锅炉 一次风 优化 自适应调节

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2016）12-0301-02

电力的使用使人们物质生活水平得到了较大改善，近年来，随着我国经济的不断发展，人们日常的生活、生产与电力的关系不断密切，电厂传统的仅仅以保障用电安全、用电稳定为生产目的的生产方式已不能很好的满足人民日益增长的电力需求；此外，环境的变化、资源的稀缺以及国家对节能减排指标要求的日益严格，也使得火力发电企业的发展和生存变得困难重重，单纯依靠传统的操作规程手段，已无法实现生产成本控制要求。因此，为确保我国经济和社会的可持续发展以及企业的自身发展，火力发电企业应将节能增效作为改革的一个重要的方向，不断改善技术，确保发展符合经济需要和社会需要。目前，我国燃煤电站多使用300MW、600MW机组，二者中又以300MW机组数量最多，对300MW燃煤锅炉机组进行燃烧优化调整试验研究对于锅炉机组运行安全性和经济性的提高有着重要意义。

一、300MW燃煤锅炉机组燃烧系统及排烟温度高的原因

1.系统组成

本文以某电厂#8机组锅炉热力系统为研究对象，所使用的煤种为大同烟煤，并以神华混煤作为校核煤种。锅炉型号为DGIO25/18.2-Ⅱ4，该锅炉为全钢架、全悬吊结构，亚临界参数、自然循环汽包炉、四角切圆燃烧，燃用烟煤、平衡通风、固态排渣。炉膛由膜式水冷壁以及水冷壁上部的折焰角组成，高热负荷区由内螺纹管组成，t膛断面尺寸为13335x12829mm，顶棚管中心线标高6l000mm，汽包中心线标高65000mm。壁式再热器布置与炉膛两侧墙靠水冷壁和下部前墙的向火侧，炉膛出口处配备过热器，水平烟道内配备中温、高温再热器及高温过热器。两台三分仓回转式空气预热器分别布置与尾部烟道。正常工况下以一级减温器作为主调，三级减温器作为微调，二级减温器作为备用或调节左右侧汽温偏差。主蒸汽以二级喷水减温方式为主，并配备事故喷水降温，以提高系统运行安全性。再热器三级，分别为壁式再热器、中温再热器、高温再热器；过热器六级，分别为顶棚过热器、全大屏过热器、包墙过热器、低温过热器、后屏过热器、高温过热器。

1.1燃烧过程

燃料锅炉系统设备众多、结构复杂，燃煤电站在利用燃料锅炉发电时，主要是通过燃煤的燃烧热量来加热给水，输出达到一定压力和温度的主蒸汽，进而为电厂发电机组提供必要能量。燃煤燃烧过程主要步骤如下：① 锅炉燃烧所需的燃料通过给煤机送至入磨煤机，磨煤机中再将燃料磨制成细度适中的煤粉。② 一次风机分两路吸入输送燃料，一路直接进入磨煤机，作为冷一次风；一路经空气预热器加热后进入磨煤机，作为热一次风。在磨煤机中，冷、热两路一次风与煤粉充分混合，共同将煤粉经燃烧器送入炉膛。③ 送风机将二次风送入空气预热器，空气预热器对二次风进行加热后在再经过必要数量的风箱、风挡板后进入炉膛，进入风箱、风挡板的二次风再与煤粉混合，以确保煤粉能够得到完全燃烧。④ 燃煤在燃烧过程中可产生一定的热量，给水经该热量加热后可输出符合一定压力和温度要求的主蒸汽，进而为电厂汽轮发电机组提供发电动力。⑤ 利用烟道转换燃煤燃烧过程中与空气混合产生的高温烟气，即通过烟道中的过热器、再热器、省煤器以及空气预热器对热量进行必要交换，该举措可确保高温烟气携带的热量不被浪费，转换后的高温烟气最后通过引风机经烟囱排入大气，燃煤过程结束。

1.2排烟温度高的原因

导致锅炉排烟温度过高的原因有很多，常见的如设计燃用煤质与实际使用的燃烧煤质之间存在较大偏差，空气预热器（与煤器受热面偏小、炉膛漏风、吹灰器布置不合理等。此外，对于300MW燃煤锅炉来说，导致排烟温度过高还有一个最重要的原因，即磨煤机出口温度设置上限，出于制粉系统安全考虑，大多数300MW燃煤锅炉磨煤机的出口温度往往有一个安全上限，若制粉热风温度大于所需风温，则制粉系统将自动掺入冷风进行运行，且该部分冷风量往往大于预设计值，使得有组织风量下降，最终导致排烟温度上升。

二、300MW燃煤锅炉燃烧特性

300MW燃煤锅炉在燃烧过程中可受到多方面的影响，包括煤的燃烧特性、四角切圆燃烧的动力特性、飞灰含碳量等。煤的燃烧特性又具体包括煤的常规特性对燃烧的影响以及煤粉气流着火特性对燃烧的影响2方面；四角切圆燃烧的动力特性又具体包括稳定的空气动力场对燃烧的影响、木炉空气动力场的动力特性对燃烧影响2方面；飞灰含碳量对又包括炉膛氧量对飞灰含碳量的影响、炉膛温度对飞灰含碳量的影响、一二次风的扰动和混合对飞灰含碳量的影响、锅炉的运行负荷对飞灰含碳量的影响、制粉系统运行方式对飞灰含碳量的影响、炉膛内的燃烧时间对飞灰含碳量的影响6方面。

其中，一、二次风的扰动与混合对飞灰含碳量的影响主要体现在以下方面，煤粉在进行燃烧时大多为多相燃烧，并以煤粉表面作为燃烧反应的主要“场所”，空气到煤粉表面的扩散速度以及煤粉燃烧反应速度是决定燃烧反应速度的关键因素。为此，为确保燃煤完全燃烧，提高电厂燃煤经济效益，不仅需要设置保证温度足够的炉温、供应适量的空气，同时还必须寻找有效途径，使一、二次风良好配合，确保煤粉与空气能充分混合，以便将空气及时输送指煤粉燃烧表面，帮助燃烧。此外，完全燃烧不经包括着火后的燃烧阶段，同时也应当包括燃尽阶段，可燃物和氧的数量是随着燃烧的进行而不断减少的，至燃尽阶段，可燃物和氧的数量以基本降至最低点，且煤粉表面可被灰包裹，此时利用一、二次风加强混合扰动，可有效增加煤粉和空气的接触机会，使燃烧更为彻底。

三、300MW燃煤锅炉一次风调试

选用与设计煤种相近的煤种，保持锅炉各参数稳定，整个运行期间一次风压、锅炉运行氧量等保持不变，自动控制系统投入自动，热工人员要对各磨煤机风量、差压、一次风流量等测点进行吹扫，确保实验结果准确。

试验分别在不同机组负荷下完成。每个工况下，均确保二次风配风方式保持不变，单独对一次风压进行调整；机组投入CCS自动状态，负荷保持不变，一次风机调整一次，风压随之改变一次；同时二次风门挡板的开度保持不变，稳定运行1h后，测飞灰可燃物含量。试验中若有异常，则马上停止实验。

试验显示，一次风压变化对飞灰含碳量有显著影响，以负荷26OMW为例，当负荷保持稳定且其他条件不变的情况下，当一次风压从7.SKPa上升至8.SKPa时，飞灰含碳量呈下降趋势，但一次风压若继续升高，则飞灰含碳量又呈升高趋势。据此，同一负荷下，有使飞灰含碳量最小的最佳一次风压。其次，在负荷、二次风稳定的情况下，一次风压越高，则一次风速变化趋势越大，煤粉着火推迟。

四、300MW燃煤锅炉一次风优化的意义

按照以上步骤对300MW燃煤锅炉一次风进行优化后，试验数据显示，其排烟温度得到了有效降低，平均下降温度在5℃左右，可节约标准煤1660t，若按煤价780元/t计算，则每年可为企业节约成本130万元左右；同时，锅炉效率也得到了显著提高，平均提高幅度约为0.2%左右；此外，节约企业成本的同时，对于机组经济性、机组使用寿命的提高亦有着重要意义，能够较大幅度的降低制粉系统的掺冷风量，提高布袋除尘器运行寿命。

总之，适度增加煤粉气流混合物中的一次风压，不仅可相应的增大一次风量，使着火热增大，同时，还可以延迟着火过程，降低燃煤消耗量。此外，能够有效解决发电厂300MW燃煤锅炉组制粉系统掺入冷风，而导致的排烟温度过高的问题，具有重要的指导意义及较高的借鉴价值。

五、结束语

综上所述，在负荷一定的情况下，一次风压的变化对锅炉飞灰含碳量的影响较大，对中速磨直吹式制粉系统而言，可关闭冷风门，并将一次风门保持在在50%的开度，以确保煤粉煤粉细度均匀，提高综合效益；此外，炉效率受锅炉掺烧低热值煤的影响，为使机组能保持较好的经济性，可进行制粉系统、燃烧系统优化调整试验。

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