提高300MW单元机组锅炉运行效率的探讨

降低300MW单元机组锅炉排烟温度的探讨袁楠，梁存库（内蒙古国电能源新丰热电厂，内蒙古，丰镇012100）［摘要］随着电力工业的迅速发展，如何有效利用煤炭资源、降低发电成本、，节能减排、提高企业竞争力，成为重要的研究课题。由于我国煤种多变，而且劣质煤较多，又由于市场因素、经济因素、人为因素的影响，往往运行的煤种和设计的煤种有差别给设计和运行都带来一定的困难，产生了一些严重影响，安全运行的重大问题，如炉膛结渣，过热器、再热器超温爆管，水冷壁高温腐蚀和排烟温度升高等。特别是调峰运行和目前煤质变化对锅炉甚至整个电厂影响很大，各种运行参数、运行费用、发电成本都将发生变化。本文就针对新丰热电厂公司目前投产的2×300MW燃煤锅炉机组制粉系统运行方式对降低排烟温度的影响情况进行探讨，总结了一些DG1065/18.2-Ⅱ6型锅炉锅炉在机组正常调整、操作等方面关于节能降耗，提高机组效率的方法，值得从事生产人员借鉴。［关键词］燃煤锅炉降低排烟温度制粉系统1设备概况：内蒙古国电新丰热电厂（以下简称新丰电厂）2台锅炉为东方锅炉厂生产的DG1065/18.2-Ⅱ6型亚临界、一次中间再热、自然循环汽包锅炉，其燃烧系统为单炉膛、平衡通风，摆动燃烧器、四角切圆燃烧，固态排渣煤粉炉；制粉系统为中速磨正压直吹式，每台炉配5台ZGM95G磨煤机。锅炉100%负荷设计冷热风温20摄氏度/320摄氏度，排烟温度130摄氏度，排烟热损失6.68%，锅炉效率90.52%，燃料消耗量164.24t/h，设计一次风喷嘴出口风速27m/s，一次风风量388000立方米/小时（60摄氏度）二次风喷口风速45m/s，二次风风量1460000立方米/小时（310摄氏度），总风量为1001760立方米/小时（标准状态下）。2号炉长期以来存在排烟温度过高的问题，排烟温度达150-160摄氏度，大大超出设计值130摄氏度，过高的排烟温度使机组运行经济性受到严重影响。为此从分析制粉系统的运行参数和方式入手，对2号炉排烟温度过高的原因进行分析和计算，并按计算结果对其进行了改造。2存在问题及分析设计煤种为准格尔地区烟煤，现烧准格尔地区烟煤，包头煤以及褐煤，煤种成份略有变化，发热量由原来的18350kj/kg变为现在的17180kj/kg。锅炉设计和现在实际煤种见表2-1。项目设计煤种校核煤种燃用褐煤煤种收到基碳/%ar/%50.0052.4640.96收到基氢/%3.143.182.78收到基氮/%1.190.890.61收到基氧/%10.279.2812.27收到基硫/%0.450.630.95低位发热量/（kJ.kg-1）188802084214720收到基灰分/%26.4524.1013.43收到基水分/%8.509.6429.5空气干燥基水分/%6.123.8514.71干燥无灰基挥发分/%38.633.3146.8为了解排烟温度变化对锅炉效率的影响，对2号炉在不同温度下的排烟损失进行计算，结果可看出，排烟温度升高对锅炉的效率影响很大，排烟温度160摄氏度时其排烟损失比130摄氏度提高3.63%。分析2号炉排烟温度高的原因，除锅炉漏风和空气预热器漏风对排烟温度有一定影响外，原设计磨煤机没有再循环风，磨煤机出口温度和磨煤机通风量采用冷风调整是影响排烟温度高的一个主要原因。为满足磨煤机通风量、一次风率和磨煤机出口温度的要求，制粉系统实际运行时掺入的冷风量相当大。制粉系统掺入冷风越大，则通过空气预热器的风量就越小（在相同的锅炉负荷和氧量条件下），即空气预热器吸热量减小，排烟温度上升。2.1现有制粉系统风量为分析2号炉制粉系统对排烟温度的影响，对2号炉制粉系统进行校核计算。按设计煤种，满负荷时，计算燃料消耗量为184.24t/h，设计磨煤机型号为ZGM95G，额定出力40t/h，共配5台磨煤机，则制粉出力为200t/h。按此配比，满负荷时5台磨必须连续运行，与实际运行时4台运行，1台备用不符。根据内蒙古电力试验研究所的测试，当燃用发热量为22.080kj/kg的煤时，满负荷下燃煤量为159.44t/h，折算到发热量为17180kj/kg的设计煤种，燃煤量为184.24t/h，考虑到参数和锅炉效率，与锅炉热力计算书中基本相符。因此，实际运行时4台运行，1台备用的运行方式，磨煤机实际出力46.06t/h。根据以上计算说明和锅炉设计运行参数，确定校核计算的条件为，磨煤机出力：46t/h；磨煤机运行方式：4台运行、1台备用；煤种：表1实际煤种；热/冷风温：320摄氏度/20摄氏度；磨煤机入/出口风温：210摄氏度/70摄氏度；磨煤机漏风系数：0.25。按以上条件，对制粉系统进行计算，计算结果见表2。计算中，对于停运磨煤机，一次风有磨煤机入口热风和掺冷风组成，根据规程，磨煤机入口风温控制在210摄氏度以下，按100摄氏度计算，取热风温度320摄氏度，冷风温度20摄氏度。由表2，磨煤机干燥风量，折算到燃烧器出口风量（80摄氏度）时，1台磨的风量为96449.6立方米/小时。以冷风作为调整磨煤机入口温度，则全部干燥剂作为一次风，与设计1套制粉系统的一次风量97000立方米/小时相符，这时一次风风速为25.9m/s。由表2-2可清楚地看出，如果以冷风调整磨煤机入口温度，表2-2制粉系统通风量序号项目风量*/m3.h-1占锅炉总风量/%1磨煤机通风量3×79071.323.682掺入冷风量3×21932.66.573漏风量3×14793.74.414停磨掺冷风量1×58275.65.825总冷风量（2+3+4）168292.916.806掺入冷风（2+4）124073.412.39则掺入磨煤机入口的冷风占锅炉总风量的6.57%，总的冷风量为168292.5立方米/小时（标准状态下），占锅炉总风量的16.8%。去掉磨煤机漏风，掺入冷风为124073.4立方米/小时（标准状态下），占锅炉总风量的12.93%。2.2一次风系统改造根据上述计算，制粉系统掺入的冷风量达12.39%，这些没有通过空气预热器加热的冷风将对锅炉排烟温度产生影响，为降低锅炉排烟温度，应尽可能减少制粉系统冷风的掺入量。但在现有制粉系统条件下，减少冷风的掺入量会导致磨煤机出口温度升高，而要保持磨煤机出口温度则会使磨煤机通风量下降，使一次风速度和磨煤机通风出力都下降。因此在同时要满足制粉系统出力和一次风速度2个条件的要求下，必须对制粉系统和一次风管进行改造，磨煤机增加再循环管。经分析计算，实现制粉系统基本不掺入冷风时的一次风率为23.6%（设计31.8%）。改造后一次风管管径取ф377mm×10mm，一次风风管风速25m/s。燃烧器出口风速和原设计基本一致，喷口风速取为26m/s。一次风喷口缩小的面积用供入周界风代替，面积增加了90%，原二次风喷口结构基本保持不变。周界风量的增加，使燃烧器本身对燃烧的调节性能增加，这样可提高锅炉对煤种和负荷的适应范围。为取得更好的改造效果，有效地利用周界风，把乙层燃烧器改为浓稀相燃烧器。这样一方面可减少锅炉启动的点火用油量，节约点火成本；另一方面使锅炉的低负荷燃烧稳定性增强，同时也有益于炉膛内燃烧强度和温度水平的提高。2.3改造后制粉系统冷风量经制粉系统和一次风系统改造，1台磨煤机对应的一次风量为752000立方米/小时（60摄氏度），在保证一次风风速的条件下，用磨煤机再循环风调整磨煤机的通风量，关闭冷风门，用热风干燥煤并通过调整热风量控制磨煤机出口温度。这样可使进入磨煤机的冷风至少减少21936.2立方米/小时（标准状态下，1台磨煤机），由于一次风管减小，一次风风量也同样减少，经计算减少的冷风量为14772.2立方米/小时（标准状态下）。改造后合计可减少进入制粉系统冷风量87570.5立方米/小时（标准状态下），占锅炉总风量的8.05%。3改造后对排烟温度影响由以上计算可知，通过制粉系统和一次风系统改造，可降低掺入制粉系统的冷风量。在一定的锅炉和煤种条件下，这些原来直接掺入的冷风将通过空气预热器加热后进入炉膛，因此通过空气预热器的风量增加，排烟温度可降低。下面采用计算和试验相结合的方法分析减少冷风后对排烟温度的影响。3.1对降低排烟温度的预测引用改造前内蒙古电力试验研究所对2号炉的试验数据，对降低排烟温度进行预测计算，计算结果见表3-1。表3-1降低排烟温度3.2实际排烟温度下降改造后，根据内蒙古电力试验研究所的试验结果，在300MW负荷下，冷空气温度为31摄氏度时，锅炉排烟温度为140.9摄氏度。由改造前试验数据可知，改造前在冷空气温度为9摄氏度时，排烟温度为153摄氏度。即使这样，排烟温度也下降了13.9摄氏度。由于锅炉进行了大修，锅炉受热面的传热条件得到改善，因此，改造后由于冷风掺入减少对排烟温度的影响还必须根据试验数据通过计算得到。试验数据及计算结果见表3-2。由表3-2可以看出，改造后由于掺入制粉系统冷风量减少，项目数据来源数值进口烟气温度/摄氏度试验362.5进口、出口空气温度/摄氏度试验9.0/282.0改造前、后掺冷风率/%计算16.80/8.75改造前排烟温度/摄氏度试验153改造后排烟温度/摄氏度计算140可使排烟温度下降139摄氏度，超出改造前预测13.1摄氏度的2.1摄氏度，折算成锅炉效率，可提高锅炉效率0.823%。3.3经济性分析2号炉此次大修要对一次风管全面更新，因此投入的费用实际只包括一次风风管道设计费、再循环风管材料及设计费和改造可行性研究费共计106.6万元。根据改造前的试验数据，燃煤量为147.9t/h，锅炉效率86.1263%，所以锅炉效率提高0.823%可节煤1.4t/h，按机组年运行6000h，燃煤价格150元/t计，则直接经济效益为126万元/a，投资的回收年限为0.846a。⒅表3-2改造后试验及计算结果项目数据来源数值空气预热器进口烟气温度/摄氏度试验332.5空气预热器进、出口空气温度/摄氏度试验31/308磨煤机进口热、冷风温/摄氏度试验292/10磨煤机通风量（1台）/m3.h-1试验76513.1再循环风量(1台)试验18070.3一次风速/m.s-1计算24.7磨煤机漏风系数选定0.25磨煤机漏风量(一台)/m3.h-1计算15302.6磨煤机漏风风率（占总风量）%计算4.63排粉风机入口温度/摄氏度试验100停磨掺冷风量/m3.h-1计算40208.6*停磨掺冷风率/%计算4.05改造后总冷风率/%计算8.68实际冷风率下降/%计算8.12实际排烟温度/摄氏度试验139实际降低排烟温度/摄氏度计算15.2参考文献1、杨明华.电站锅炉运行经济性分析及性能优化华北电力大学（北京）20022、曹伟，赵虹.制粉系统运行方式对降低排烟温度的影响研究.热力发电，2000，000(004)：45-46,49作者简介：李志强，男，助理工程师，内蒙古京泰发电有限责任公司，从事电力企业运营管理工作。作者简介：武亭玉（1975.12），男，工程师，内蒙古工业大学电力学院动力工程专业毕业，现从事电力企业运营工作。姓名：武亭玉单位：内蒙古京泰发电有限责任公司联系电话：[phone]邮箱地址：[e-mail][e-mail]邮编：010300