鄭鑫

摘 要： 近年來，隨著我國科學技術的不斷進步，室燃爐技術取得了突飛猛進的進步，并以負荷調節(jié)性強、燃料適應性廣，改造成本低、廢物破壞率高等優(yōu)點在全國范圍內得到了廣泛使用。但實際運行過程中仍然存在鍋爐結渣、受熱面超溫、排煙溫度高等問題，導致工作效率等受到嚴重影響?；诖?，本文以某電廠300MW機組鍋爐為對象，分析探討了該廠鍋爐的運行現(xiàn)狀以及存在的問題，并提出了幾點關于如何解決鍋爐運行中鍋爐結渣、排煙溫度高等問題的意見和建議，以期為同類型的鍋爐開展技術診斷提供幫助。

關鍵詞：300MW機組鍋爐 安全 經濟 運行

在我國電力行業(yè)改革不斷深入，能源環(huán)境問題不斷嚴峻的大環(huán)境下，為應對激烈的市場競爭環(huán)境和競爭模式，我國各大電廠均致力于機組安全經濟運行水平的提高，為此各種鍋爐燃燒、運行機制不斷涌現(xiàn)，200MW、300MW的大容量機組逐漸成為電網中的主力機組，但受到設計制造、運行管理等多方面因素的影響，大部分電廠機組仍然存在可用率低、非計劃停用事故多等現(xiàn)象，過熱器、再熱器爆管事故等廣泛存在，嚴重影響了電廠的安全及經濟運行。為確保300MW機組鍋爐機組有效運行，提高運行安全性和經濟性，對鍋爐安全經濟運行問題進行深入剖析勢在必行。

一、設備概況

以該電廠使用的300MW機組鍋爐（廠家：哈爾濱鍋爐廠，型號：HG-1025/17.5-YM26亞臨界自然循環(huán)汽包爐）為研究對象，共2臺；設計燃用煙煤。安裝5臺HP1003型中速磨煤機，制粉系統(tǒng)采用速度為中速的磨煤機直吹式制粉系統(tǒng)；選用基于CE傳統(tǒng)的大風箱結構燃燒器，在大風箱內部放入數(shù)量適中的隔板，使用隔板分隔大風箱至若干小風室，同時將一定數(shù)量的燃燒器噴嘴布置與各小風室的出口處，每只燃燒器包含6種18個風室以及17個噴嘴；設置調節(jié)噴嘴擺動幅度，使一次風噴嘴的上下擺動幅度在20°左右，二次風噴嘴的上下擺動幅度在在30°左右，此外，對于頂部燃盡的風室，使其噴嘴向上的擺動幅度在30°左右，向下的擺動幅度在5°左右，從而確保燃燒中心區(qū)域的位置能夠得到靈活改變和調節(jié)，避免爐膛各輻射受熱面的吸熱量不均，進而有效調節(jié)鍋爐的再熱汽溫；燃燒器噴嘴分別置于上端部風室、頂部燃盡風室、油風室、煤粉風室、中間空氣風室以及下端部風室；一次風燃燒器均采用水平濃淡煤粉燃燒技術。

二、安全經濟運行問題及原因

通過觀察和研究，筆者發(fā)現(xiàn)該電廠的300MW機組鍋爐在運行中主要存在以下4個方面的問題：

首先，鍋爐的排煙溫度在較長時間內均保持在較高水平，排煙溫度難以得到及時有效的降低，導致鍋爐運行成本增加，不符合經濟效益的要求；此外，排煙溫度的居高不下，還使得布袋除塵器的安全性能極大下降，給布袋除塵器的運行帶來了嚴重的不良影響。分析原因，筆者認為主要有以下幾點：① 爐底漏風。該廠的300MW機組鍋爐采用的是干排渣系統(tǒng)，在鍋爐設計中，已經考慮了排煙溫度148℃時，爐底漏風帶來的5℃的影響，但試驗發(fā)現(xiàn)，當爐底關斷門全部關閉時，鍋爐排渣完全暫停，此時爐底漏風情況最輕微，排煙溫度大致可降低8℃左右，也就是說相較于設計，爐底漏風造成的實際影響偏高了3℃左右，為此，可以認為盡管爐底漏風不是導致鍋爐排煙溫度長時間保持在較高水平的主要原因，但盡量減少爐底漏風有利于排煙溫度的降低。② 受熱面受到沾污。實驗發(fā)現(xiàn)，工況13排煙溫度為165.60℃，吹灰后，排煙溫度降低了3.34℃，表明當受熱面受到沾污時，鍋爐內的排煙溫度將升高。③ 空預器換熱能力差。THA工況空預器入口煙溫的設計值為398℃，排煙溫度值為148℃，煙氣溫度降為250℃，但經測試，實際值相較于設計值偏低14.6℃左右，表明空預器的換熱能力差是導致鍋爐排煙溫度高的最主要原因。

其次，鍋爐爐膛易結渣，同時這也是該電廠的300MW機組鍋爐的主要問題，嚴重阻礙了鍋爐的安全高效運行，分析原因，筆者認為主要有以下幾點：①鍋爐燃料煤具有易結渣的特性。該電廠所使用的燃料為煙煤，而煙煤本身就屬于結渣性能強的煤種。②灰顆粒向水冷壁的廣泛傳播。鍋爐運行過程中，直徑在10μm以下的數(shù)量較少的灰顆粒在向水冷壁進行傳播時，多采用擴散和熱遷移的傳播方式，這就直接導致了灰顆粒形成水冷壁管上的初始沉積層；而同時數(shù)量更多的直徑在10μm以上的灰顆粒向水冷壁進行傳播時，多采用慣性傳播的傳播方式，二者共同作用下，鍋爐爐膛結渣不可避免。為解決這一問題，筆者認為有效控制和改變灰顆粒向水冷壁這一傳播途徑是關鍵，如設計中合理把握切圓尺寸，避免切圓設計過大或過小，運行中避免切圓偏移等。③爐膛溫度難以控制。爐膛溫度難以控制主要是灰渣自身溫度、灰渣水冷壁冷卻過程以及爐膛溫度水平導致的。第一，灰渣在向水冷壁進行傳播的過程中會隨著時間而慢慢冷卻，在這一過程期間，如若鍋爐發(fā)生了嚴重的結渣現(xiàn)象，那么爐內溫度將顯著降低，進而可導致灰渣冷卻速度將明顯放緩，而灰渣的冷卻速度的放緩又會導致鍋爐結渣加劇，如此反復，形成惡性循環(huán)；第二，關于爐膛溫度水平，通過試驗觀察，筆者發(fā)現(xiàn)，爐膛溫度水平的有效控制防止鍋爐結渣的關鍵，燃燒器上方的吹灰器一直到水冷壁上為垂直方向上鍋爐熱負荷最高的地方，這直接導致了該區(qū)域也是鍋爐最易結渣的位置，加上該鍋爐四角切圓的燃燒方式，使得垂直方向的鍋爐熱負荷呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢，二者共同作用下，使得鍋爐結渣加劇。此外，爐底排渣非常困難，進一步導致了鍋爐運行的安全性大大降低。

再次，鍋爐運行過程中低溫過熱器的管壁易出現(xiàn)超溫現(xiàn)象，導致低溫過熱器管壁因超溫而爆管的風險增加，分析原因，主要是由于爐內熱偏差導致的。

最后，磨煤機中含有大量的石子煤，石子煤熱量的大幅度損失，直接導致了鍋爐熱效率顯著降低，最高可降低2%左右，嚴重影響了鍋爐運行的經濟效益。分析原因，主要在于風環(huán)的設計風速偏低。

三、問題解決途徑

1.減少鍋爐結渣量

通過對運行參數(shù)進行適當調整以控制、減少鍋爐結渣量。首先，控制氧量，確保鍋爐在運行過程中保持較高的氧量，是空預器入口的實測氧量保持在4.5%左右；其次，降低煤粉粗細程度，煤粉越粗，向水冷壁傳播的灰顆粒越多，使用較細的煤粉細度，有利于避免灰顆粒積聚，進而控制爐內結渣。再次，調整燃燒器功率分配，降低上層燃燒器功率，增加下層燃燒器功率。最后，控制周界風，鍋爐滿負荷的情況，投入全部周界風。

2.降低鍋爐排煙溫度

在空氣預熱器的預留層增加蓄熱原件；治理漏風，尤其重點控制爐底漏風，封堵漏風點，干排渣機進風口設置調節(jié)擋板；改造燃燒器，清潔水冷壁，減少污垢；采用低壓省煤器系統(tǒng)，利，減少低壓加熱器抽汽，提高機組效率。

3.避免低溫過熱器管壁超溫

投入使用燃盡風，削弱爐膛出口煙氣的殘余旋轉，避免低溫過熱器管壁超溫。研究發(fā)現(xiàn)，兩層燃盡風全開后，管壁溫度可大幅度降低，為此，燃盡風的反切控制是有效避免低過管壁超溫的有效手段。

4.減少磨煤機石子煤量

風環(huán)改造，提高風環(huán)風速，解決石子煤量大的問題。值得注意的是，在對風環(huán)進行改造時，應當保持磨煤機通風量不變，避免一次風速因風環(huán)的改造而發(fā)生變化。此外，風環(huán)風速提高必然會導致制粉系統(tǒng)阻力提高、制粉電耗增加，但相較于改造提高的鍋爐熱效率，收益是非常大的。

四、結束語

該電廠300MW機組鍋爐在運行過程中主要存在鍋爐排煙溫度較高、鍋爐爐膛易結渣、低溫過熱器管壁易超溫、磨煤機中石子煤量大等問題，通過適當提高運行氧量、降低煤粉細度、風改造、增加下層燃燒器功率等途徑可有效解決以上問題，提高300MW機組鍋爐安全經濟運行效率。

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