提高300MW单元机组锅炉运行效率的探讨.doc

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/% 50.00 52.46 40.96收到基氢/% 3.14 3.18 2.78收到基氮/% 1.19 0.89 0.61收到基氧/% 10.27 9.28 12.27收到基硫/% 0.45 0.63 0.95低位发热量/（kJ.kg -1）18880 20842 14720收到基灰分/% 26.45 24.10 13.43收到基水分/% 8.50 9.64 29.5空气干燥基水分/% 6.12 3.85 14.71干燥无灰基挥发分/% 38.6 33.31 46.8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*/m 3.h-1 占锅炉总风量/%1 磨煤机通风量 3×79071.3 23.682 掺入冷风量 3×21932.6 6.573 漏风量 3×14793.7 4.414 停磨掺冷风量 1×58275.6 5.825 总冷风量（2+3+4） 168292.9 16.806 掺入冷风（2+4） 124073.4 12.39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，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，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）/m 3.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)/m 3.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/m 3.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：15332779183邮箱地址：jtwutingyu@ wuty2。