劉群杰

（大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 大同 030002）

蒲洲發(fā)電2號鍋爐A級檢修前后試驗(yàn)分析

劉群杰

（大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 大同 030002）

本文介紹了蒲洲發(fā)電分公司2號鍋爐A級檢修前后鍋爐熱效率試驗(yàn)、空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率試驗(yàn)及NOX排放試驗(yàn)。通過對A級檢修前后鍋爐熱效率、空預(yù)器漏風(fēng)率進(jìn)行對比分析，找出了A修后影響鍋爐熱效率的主要因素，提出了運(yùn)行調(diào)整建議；對NOX排放濃度與《火電廠大氣排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）對比分析，2號鍋爐脫硝改造后，NOX排放濃度達(dá)到國家要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。

鍋爐；效率；空氣預(yù)熱器；漏風(fēng)

1 前言

蒲洲發(fā)電分公司2號機(jī)組為300MW亞臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，2012年進(jìn)行了A級檢修，并進(jìn)行了低氮燃燒器改造、空預(yù)器漏風(fēng)治理和脫硝改造。為掌握2號爐A修前的實(shí)際運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)鍋爐存在的問題，以及考察鍋爐A級檢修、改造后的經(jīng)濟(jì)性，在A級檢修前后分別進(jìn)行了該爐的熱效率試驗(yàn)以及空預(yù)器漏風(fēng)試驗(yàn)、NOX排放試驗(yàn)，通過對比分析，為下一步運(yùn)行調(diào)整指明了方向。

2 設(shè)備規(guī)范及技術(shù)數(shù)據(jù)

蒲洲發(fā)電分公司2×300MW機(jī)組鍋爐選用哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司制造的HG-1060/17.5-YM31型亞臨界一次中間再熱自然循環(huán)汽包爐，采用美國燃燒工程公司（CE）的技術(shù)設(shè)計(jì)。鍋爐為亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、自然循環(huán)汽包爐，采用平衡通風(fēng)直流式擺動燃燒器，四角切圓燃燒方式，燃用煙煤。鍋爐最大連續(xù)負(fù)荷(即BMCR)為設(shè)計(jì)參數(shù)，鍋爐的最大連續(xù)蒸發(fā)量為1060t/h，機(jī)組負(fù)荷為300MW(即額定工況)時(shí),鍋爐的額定蒸發(fā)量為1008t/h。

2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)及技術(shù)規(guī)范

表2-1：鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)及技術(shù)規(guī)范

表3-1：不同電負(fù)荷下鍋爐熱效率試驗(yàn)結(jié)果

2.2 燃燒系統(tǒng)

鍋爐采用四角切圓燃燒，每角共裝設(shè)十四層噴嘴，五層煤粉燃燒器，七層二次風(fēng)，兩層燃燼風(fēng)。每層煤粉燃燒器周圍配有周界風(fēng)，在七層二次風(fēng)中配有三層輕油燃燒器。煤粉燃燒器自下而上編號為A、B、C、D、E，二次風(fēng)噴嘴自下而上編號為AA、AB、BC、CC、DD、DE、EE，燃燼風(fēng)噴嘴自下而上編號為OF1、OF2，油層燃燒器布置在AB、BC、DE二次風(fēng)燃燒器中心。每組燃燒器自下而上編號為AA、A、AB、B、BC、C、CC、DD、D、DE、E、EE、OF1和OF2。燃燼風(fēng)層燃燒器擺角為+30°～-5°，煤粉燃燒器擺角為±20°，二次風(fēng)燃燒器擺角為±30°。

鍋爐配5臺北京電力設(shè)備廠生產(chǎn)的ZGM95G型中速磨煤機(jī),采用正壓直吹式制粉系統(tǒng),每臺磨供4個(gè)一次風(fēng)噴口,5臺磨共計(jì)5層供20個(gè)一次風(fēng)噴口，在BMCR工況時(shí),4臺磨煤機(jī)運(yùn)行，一臺備用。

3 A級檢修前鍋爐試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 鍋爐熱效率試驗(yàn)

機(jī)組負(fù)荷在300MW、270MW、240MW時(shí)，鍋爐熱效率分別為92.581％、91.926％、90.524％（詳見表3-1）。

1）從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，負(fù)荷在240MW時(shí)，鍋爐排煙熱損失為5.155％。隨著負(fù)荷的增加，鍋爐排煙熱損失逐漸增加。負(fù)荷270MW時(shí)，鍋爐排煙熱損失最大，為6.028％。隨后，隨著負(fù)荷的增加，鍋爐排煙損失逐漸減小。負(fù)荷300MW時(shí)，鍋爐熱排煙熱損失為5.672％。

2）負(fù)荷在240MW時(shí)，鍋爐固體不完全燃燒熱損失為3.549％。隨著負(fù)荷的增加，鍋爐固體不完全燃燒熱損失逐漸漸小，負(fù)荷280MW時(shí)，鍋爐固體不完全燃燒熱損失最小，為1.0％。隨后，隨著負(fù)荷的增加，鍋爐固體不完全燃燒熱損失逐漸增加。負(fù)荷300MW時(shí)，鍋爐固體不完全燃燒熱損失為1.164％。

3）負(fù)荷在240MW時(shí)，鍋爐散熱損失為0.544％。隨著鍋爐負(fù)荷的增加，鍋爐散熱損失逐漸降低。負(fù)荷300MW時(shí)，鍋爐散熱損失為0.416％。

4）負(fù)荷在240MW時(shí)，鍋爐灰渣物理熱損失為0.228％。隨著鍋爐負(fù)荷的增加，鍋爐灰渣物理熱損失逐漸增加。負(fù)荷270MW時(shí)，鍋爐灰渣物理熱損失最大，為0.363％。隨后，隨著鍋爐負(fù)荷的增加，鍋爐灰渣物理熱損失逐漸減小。負(fù)荷300MW時(shí)，鍋爐灰渣物理熱損失為0.167％。

5）負(fù)荷在240MW時(shí)，鍋爐熱效率為90.524％。隨著負(fù)荷的增加，鍋爐熱效率逐漸增加。負(fù)荷300MW時(shí)，鍋爐熱效率為92.581％，但較鍋爐設(shè)計(jì)計(jì)算熱效率93.44％低0.859個(gè)百分點(diǎn)。影響鍋爐熱效率的因素主要有以下方面：

（1）排煙溫度對鍋爐熱效率的影響。

該爐在300MW時(shí)排煙溫度設(shè)計(jì)值126.7℃，實(shí)際138.8℃，高于設(shè)計(jì)值12℃，影響鍋爐效率約0.6個(gè)百分點(diǎn)，主要與二次風(fēng)配風(fēng)方式、磨煤機(jī)運(yùn)行方式，及空氣預(yù)熱器熱端漏風(fēng)有關(guān)。

（2）煤質(zhì)變化對鍋爐熱效率的影響。

該爐設(shè)計(jì)煤種發(fā)熱量為21630kJ/kg，試驗(yàn)中270MW、240MW時(shí)，入爐煤發(fā)熱量較設(shè)計(jì)煤種低1810～4650kJ/kg左右。據(jù)測算，煤質(zhì)發(fā)熱量每變化1000kJ/kg，影響鍋爐熱效率約0.15個(gè)百分點(diǎn)，可見煤質(zhì)變化對機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性影響非常大，電廠在購煤及配煤過程中應(yīng)充分考慮。

（3）飛灰可燃物對鍋爐熱效率的影響。

由于試驗(yàn)中240MW時(shí)，飛灰可燃物達(dá)到了5.94％，造成鍋爐熱效率偏低。據(jù)測算，飛灰可燃物每變化0.1個(gè)百分點(diǎn)，影響鍋爐熱效率約0.4個(gè)百分點(diǎn)，因此，在運(yùn)行過程中應(yīng)進(jìn)行燃燒優(yōu)化調(diào)整，保證鍋爐機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

3.2 空氣預(yù)熱器漏風(fēng)試驗(yàn)

在300MW電負(fù)荷下，進(jìn)行了空氣預(yù)熱器漏風(fēng)測試。使用煙氣分析儀測量空氣預(yù)熱器出、入口氧量，進(jìn)而計(jì)算漏風(fēng)系數(shù)及漏風(fēng)率，結(jié)果詳見表3-2。根據(jù)《節(jié)能技術(shù)監(jiān)督導(dǎo)則》DL/T 1052-2007規(guī)定，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率應(yīng)小于10％，測試結(jié)果表明，A、B空氣預(yù)熱器漏風(fēng)系數(shù)分別為0.162、0.140，漏風(fēng)率分別為12.65％、10.91％，兩側(cè)平均漏風(fēng)率為11.78％，超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

表3-2：空氣預(yù)熱器漏風(fēng)測試結(jié)果

空氣預(yù)熱器漏風(fēng)的大小對鍋爐機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性有著很大影響，漏風(fēng)大，不但使鍋爐效率降低，并會增大風(fēng)機(jī)電耗。熱端漏風(fēng)率每升高0.1個(gè)百分點(diǎn)，影響鍋爐效率降低0.2～0.3個(gè)百分點(diǎn)。因此在運(yùn)行生產(chǎn)中，要根據(jù)空氣預(yù)熱器密封系統(tǒng)、磨損狀況、一次風(fēng)壓控制等方面進(jìn)行針對性治理、優(yōu)化、改造，降低空氣預(yù)熱器漏風(fēng)，保證機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。

4 A級檢修后鍋爐試驗(yàn)結(jié)果及分析

4.1 鍋爐熱效率試驗(yàn)

機(jī)組負(fù)荷在300MW工況下，修正前鍋爐熱效率為91.375％，修正后鍋爐熱效率為91.460％；機(jī)組負(fù)荷在240MW工況下，修正前鍋爐熱效率為92.410％，修正后鍋爐熱效率為92.213％；機(jī)組負(fù)荷在180MW工況下，修正前鍋爐熱效率為92.484％，修正后鍋爐熱效率為92.726 ％，詳見表4-1。

表4-1：額定負(fù)荷下鍋爐熱效率試驗(yàn)結(jié)果

4.2 空氣預(yù)熱器漏風(fēng)試驗(yàn)

在300MW負(fù)荷下，進(jìn)行了空氣預(yù)熱器漏風(fēng)測試。使用煙氣分析儀測量空氣預(yù)熱器出、入口氧量，進(jìn)而計(jì)算漏風(fēng)系數(shù)及漏風(fēng)率。試驗(yàn)表明：機(jī)組負(fù)荷在300MW負(fù)荷下，左、右兩側(cè)的空預(yù)器風(fēng)率分別為6.482％、6.923％。試驗(yàn)結(jié)果詳見表4-2。

表4-2：空氣預(yù)熱器漏風(fēng)測試結(jié)果

4.3 空預(yù)器入口NOX排放量的測試結(jié)果

在熱效率試驗(yàn)對應(yīng)的負(fù)荷下，在空預(yù)器入口測量其NOX的排放量，測量結(jié)果見表4-3。

表4-3：NOX排放量測試結(jié)果

(備注：折算到標(biāo)準(zhǔn)下的NOX排放量為折算到6％氧量下干煙氣下的NOX排放量。)

5 結(jié)論

5.1 鍋爐熱效率對比分析

A修前，機(jī)組負(fù)荷在300MW、270MW、240MW時(shí)，鍋爐熱效率分別為92.581％、91.926％、90.524％。A修后，機(jī)組負(fù)荷在300MW、240MW、180MW時(shí)，鍋爐熱效率分別為91.375％、92.41％、92.484％。A級檢修后，300MW負(fù)荷時(shí)鍋爐熱效率較低，主要原因是為降低NOX的排放量，該負(fù)荷下的建議運(yùn)行氧量為2.3～3.3％，試驗(yàn)期間的運(yùn)行氧量為2.65％，引起飛灰、底渣的含碳量較大，其中，飛灰含碳量為5.46％，較修前增加2.57％，底渣含碳量為8.21％，較修前增加1.91％，固體不完全燃燒損失2.654％，較修前增加1.49％，致使機(jī)組熱效率下降。

5.2 空預(yù)器漏風(fēng)率對比分析

A修前，機(jī)組負(fù)荷在300MW負(fù)荷下，A、B空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率分別為12.65％、10.91％，平均漏風(fēng)率為11.78％。A修后，機(jī)組負(fù)荷在300MW負(fù)荷下，A、B空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率分別為 6.482％、6.923％，平均漏風(fēng)率為6.703％，較A修前低5.08個(gè)百分點(diǎn)，降幅達(dá)到43％，空預(yù)器漏風(fēng)治理效果顯著。

5.3 NOX排放量分析

在300MW負(fù)荷下NOX排放量為424.25 mg/m3；在240MW負(fù)荷下的NOX排放量為513.15 mg/m3；在180MW負(fù)荷下的NOX排放量為533.3 mg/m3。在脫硝效率為82％時(shí)，對應(yīng)的NOX排放量分別為76.4 mg/m3、92.4 mg/m3、96.0 mg/m3，均能滿足《火電廠大氣排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）中對NOX的排放要求（標(biāo)準(zhǔn)為100 mg/m3）。

6 建議

1）在300MW負(fù)荷下，運(yùn)行氧量偏低，固體不完全燃燒損失偏大，致使機(jī)組熱效率下降，建議在該負(fù)荷下，在滿足NOX排放的前提下，運(yùn)行氧量采用高限值，提高燃料的完全燃燒程度。

2）應(yīng)對一、二次風(fēng)配風(fēng)進(jìn)行系統(tǒng)地調(diào)整，嚴(yán)格控制一次風(fēng)率，增加二次風(fēng)量，二次風(fēng)采用“兩頭大，中間小”的配風(fēng)方法，既要降低飛灰和底渣的含碳量，又要控制NOX排放濃度，保障機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性、安全性和環(huán)保性。

3）根據(jù)煤質(zhì)和負(fù)荷變化，合理控制一次風(fēng)壓，降低磨煤機(jī)中一次冷風(fēng)用量，并設(shè)法消除鍋爐本體及煙道各處漏風(fēng)。

4）定期化驗(yàn)煤粉細(xì)度，通過調(diào)整磨煤機(jī)分離器折向擋板、磨煤機(jī)通風(fēng)量等手段，控制煤粉細(xì)度在合格范圍內(nèi)。

5）鍋爐定期吹灰，保持鍋爐受熱面清潔，提高傳熱效率。

6）加強(qiáng)燃料質(zhì)量管理，把好燃料采購關(guān)，防止不合格的燃料入廠。加強(qiáng)燃煤混煤配煤管理，提高入爐煤混配的均勻性，使鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行，保證機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

劉群杰（1977-），男，山西運(yùn)城人，2002畢業(yè)于太原理工大學(xué)熱能動力專業(yè)，工程師。