李延召

摘要：以平頂山姚孟發(fā)電有限責(zé)任公司2臺630MW燃煤機組為例，分析總結(jié)了機組燃用中平煤與高硫西區(qū)混煤混燒后對機組運行的影響，包括對主、再熱蒸汽溫度及排煙溫度的影響，以及對機組運行帶來的一些負(fù)面影響，運用實例說明了機組運行中一些主要指標(biāo)對供電煤耗的影響范圍。并給出了降低煤耗的措施。

關(guān)鍵詞：供電煤耗;設(shè)計值;燃煤

1概述

平頂山姚孟發(fā)電有限責(zé)任公司現(xiàn)有2臺630MW燃煤機組，由東方鍋爐廠引進技術(shù)制造的 DG1900/25.4-Ⅱ1型國產(chǎn)超臨界滑壓運行直流鍋爐，為單爐膛、一次中間再熱、尾部雙煙道結(jié)構(gòu)。鍋爐全爐墻和煙道采用焊接膜式結(jié)構(gòu)。汽水系統(tǒng)中，爐膛下部水冷壁和冷灰斗采用內(nèi)螺紋管螺旋管圈水冷壁，上部水冷壁和煙道水冷壁采用垂直上升水冷壁。自給水由爐前右側(cè)進入位于尾部豎井后煙道下部的省煤器入口集箱，經(jīng)省煤器出口集箱右端引出，由下水連接管進入螺旋水冷壁入口集箱，經(jīng)螺旋水冷壁管、螺旋水冷壁出口集箱、混合集箱、垂直水冷壁入口集箱、垂直水冷壁管、垂直水冷壁出口集箱后，進入水冷壁出口混合集箱匯集，經(jīng)引入管引入汽水分離器進行汽水分離，從分離器分離出來的水進入貯水罐排往凝汽器或鍋爐疏水?dāng)U容器，蒸汽則依次經(jīng)頂棚過熱器、后豎井/水平煙道包墻過熱器、低溫過熱器、屏式過熱器和高溫過熱器。一級減溫水設(shè)置在低溫過熱器和屏式過熱器之間，二級減溫水設(shè)置在屏式過熱器和高溫過熱器之間。通過調(diào)整燃料和給水比例并配合一、二級減溫水調(diào)整主蒸汽溫度。

鍋爐設(shè)計為燃用中平煤，其性能保證發(fā)熱量為4200kj/kg，鍋爐在保證額定蒸發(fā)量時的供電煤耗為321. 36 kg/kWh。2018年初，為了降低燃料成本，將機組兩個倉燃煤改為高硫煤與低質(zhì)煤以1：1的比例混燒，與設(shè)計煤種差異很大，導(dǎo)致機組各項性能無法同時得到保證，供電煤耗與設(shè)計值之間存在較大偏差，影響了機組運行的經(jīng)濟性。

2煤質(zhì)變化對機組運行的影響

表1為不同煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)的比較，可以看出，摻燒煤具有高發(fā)熱量、高揮發(fā)分、高水分等特點。

2.1對主、再熱蒸汽溫度及排煙溫度的影響

當(dāng)燃煤種類發(fā)生變化時，會使主、再熱蒸汽溫度及排煙溫度發(fā)生變化。當(dāng)煤中的水分增加時，由于水分不能燃燒，而且燃燒過程中水分蒸發(fā)還要吸收一部分熱量，一般狀態(tài)下蒸發(fā)1 kg水分，大約需要吸熱2508kJ的熱量。當(dāng)入爐煤水分增加，爐膛火焰溫度下降，故使?fàn)t內(nèi)平均溫度降低，爐內(nèi)輻射傳熱量減少，主汽溫度降低。又因為爐膛受熱面的吸熱與爐膛溫度成四次方關(guān)系，所以爐膛吸熱大幅度減少，排煙溫度升高，排煙損失增加。水分增加也會使煙汽容積增大，煙氣流速增加，爐膛出口煙溫升高。

由以上對灰成分的分析可以看出，高硫煤燃燒后的灰分中堿性氧化物含量較高。鍋爐在100% BMCR時，設(shè)計爐膛出口煙溫為1000℃，現(xiàn)在實際運行溫度在1100℃左右，最高時達到1200℃，由于我廠煤粉細度大，灰粒細，使得一級過、省煤器易積灰且不容易被吹灰器吹掉，造成空預(yù)器入口煙溫高。由于高負(fù)荷時空預(yù)器入口煙溫高，使得空預(yù)器熱端膨脹量增大，空預(yù)器變形造成摩擦，電流擺動。需提高冷端二次風(fēng)溫，以減小摩擦，這樣就造成了排煙溫度升高。

2.2給機組的經(jīng)濟運行帶來的負(fù)面影響

再熱器的進口導(dǎo)管上裝有2只霧化噴嘴式的噴水減溫器，可作為事故噴水之用，防止再熱器管壁有超溫危險的情況下采用。采用噴水來調(diào)節(jié)再熱汽溫是不經(jīng)濟的，噴水減溫將增加再熱蒸汽的數(shù)量，從而增加了汽輪機中、低壓缸的蒸汽流量，亦即增加了中、低壓缸的出力。如果機組的負(fù)荷不變，則勢必要限制汽輪機高壓缸的出力，即減少高壓缸的蒸汽流量。根據(jù)計算，對于亞臨界機組，若再熱蒸汽中的噴水量為鍋爐蒸發(fā)量的1% ，整個機組的循環(huán)熱效率將降低0.1%～0.2%。因此，在運行中應(yīng)盡可能地少用噴水減溫，以保證機組運行的經(jīng)濟性。

2.3對受熱面清潔度的影響

由于改燒煤種后受結(jié)焦、積灰的影響，在高負(fù)荷時，空預(yù)器入口煙溫高，動靜之間摩擦，造成空預(yù)器電機電流擺動。為安全運行，吹灰器在大負(fù)荷時幾乎不間斷地吹灰以降低空預(yù)器入口煙溫。

總結(jié)煤種變化對機組運行的影響，表現(xiàn)在以下幾個主要方面：

（1）為保證主汽溫度達到性能要求，不得不犧牲排煙溫度。至于主汽溫度保證到何程度能使整體經(jīng)濟性最大，需要通過試驗來完成。目前為保主汽溫度達設(shè)計值，排煙溫度均在110℃以上。

（2）為保護再熱器管壁不超溫及保證再熱汽溫性能值，不得不噴再熱汽減溫水，犧牲了汽機效率。實際運行中，高負(fù)荷時再熱器噴水高達40 t/h。

（3）為保證受熱面清潔，不得不犧牲高品質(zhì)的蒸汽進行吹灰。導(dǎo)致鍋爐效率降低，鍋爐補水率增加。 我廠鍋爐吹灰系統(tǒng)以過熱蒸汽作為吹灰汽源。用汽量增多時，會使過熱汽溫升高。因為用汽量增加（主汽量增加）會使燃料量增加，煙氣體積增加，導(dǎo)致汽溫和排煙溫度升高。實際運行在高負(fù)荷段時，都是不間斷的連續(xù)吹灰。

3影響供電煤耗的指標(biāo)

設(shè)計供電煤耗的取得是在對機組進行系統(tǒng)隔離，停止鍋爐連續(xù)排污，不進行補水，不投入暖風(fēng)器運行， 不吹灰，不帶輔汽等條件下，整個試驗期間機組運行參數(shù)、負(fù)荷、主給水流量等運行參數(shù)比較穩(wěn)定，且試驗運行環(huán)境近似為設(shè)計環(huán)境溫度，燃用設(shè)計煤種的條件下得出的。而實際運行當(dāng)中，為防止空預(yù)器冷端低溫腐蝕，減少空預(yù)器因冷熱端溫差過大導(dǎo)致的動靜摩擦，在冬季必須投入暖風(fēng)器運行，暖風(fēng)器的汽源取自#5段抽汽。因此雖然在接近設(shè)計環(huán)境下運行，因暖風(fēng)器的投入使送入爐膛的二次風(fēng)溫度仍較設(shè)計值高，也就使排煙溫度較設(shè)計值高，再加上燃燒器擺角的影響，實際排煙溫度在冬季仍在100℃以上。夏季由于環(huán)境溫度提高，排煙溫度最高達到140℃左右。

環(huán)境溫度對機組真空、端差的影響也很大，夏季既使2臺循環(huán)水泵同時運行，機組真空仍達不到設(shè)計值。端差的情況剛好相反，由于循環(huán)水入口溫度升高，端差較冬季相比更接近設(shè)計值。除環(huán)境溫度的影響之外，其他指標(biāo)對機組運行的經(jīng)濟性也有著直接或間接的影響，且指標(biāo)與指標(biāo)之間 的影響縱橫交錯，不能將各指標(biāo)對供電煤耗的影響進行簡單的相加。下面列出的是以設(shè)計值為基準(zhǔn)，從理論上來說單個指標(biāo)的偏高可能對供電煤耗帶來的影響：

（1）主蒸汽壓力對煤耗的影響。主蒸汽壓力變化1 MPa，大約影響機組供電煤耗變化0.5% ，即為 1.6 g/（kWh）。

（2）主蒸汽溫度對煤耗的影響。主蒸汽溫度變化1℃，大約影響機組供電煤耗變化0.025% （60%額定負(fù)荷及以上），即0.08 g/（kWh）或0.027% （50% ～ 60% 額定負(fù)荷），即0.086 g/（ kWh）。

（3）再熱蒸汽溫度對煤耗的影響。再熱蒸汽溫度變化1℃ 大約影響汽機效率0. 11% （百分點）左右，在其他條件（廠用電率等）不變的情況下，大約影響機組供電煤耗變化0. 021% （60%額定負(fù)荷及以上），即為0.067 g/（ kWh）或 0.016% （50% -60% 額定負(fù)荷）0.051 g/（kWh）。

（4）最終給水溫度對煤耗的影響。最終給水溫度變化1℃，大約影響機組供電煤耗變化0. 03% ， 即0.096 g/（kWh）。

（5）負(fù)荷率對煤耗的影響（以100%為基準(zhǔn)）。負(fù)荷率每變化1% （百分點），大約影響機組供電煤耗0. 55 g/（kWh）。

（6）補水率對煤耗的影響（以0為基準(zhǔn)）。補水率每變化1% （百分點），大約影響機組供電煤耗為1.5 g/（kWh）。

（7）綜合廠用電率對煤耗的影響。綜合廠用電率每變化1% （百分點），大約影響機組供電煤耗為 1%，即3.2 g/（kWh）o

（8）再熱蒸汽中噴水量對煤耗的影響。再熱蒸汽中噴水量為鍋爐蒸發(fā)量的1% ，整個機組的循環(huán)熱效率大約將降低0.1% -0.2% （百分點），供電煤耗大約增加0.6 g/（kWh）。

（9）鍋爐效率對煤耗的影響。鍋爐效率作為綜合指標(biāo)，每降低1%（百分點），大約影響供電煤耗増加3. 2 g/（kWh）。

（10）低壓缸排汽壓力對煤耗的影響（等同于循環(huán)水入口溫度及凝汽器真空度對煤耗的影響）。低壓缸排汽壓力每變化1 kPa，大約影響機組供電煤耗變化1%，即3.2 g/（kWh）。

4解決方案

（1）增加鍋爐尾部對流過熱器受熱面的面積，充 分利用爐膛出口煙溫高的優(yōu)勢，既可提高主汽溫度又 減少了排煙熱損失，降低了排煙溫度，提高了鍋爐 效率。

（2）在再熱器壁易超溫的部分加裝擋板，重新分布煙氣流向，減少再熱汽事故噴水用量，提高機組熱效率。

（3）加強爐膛受熱面清潔度監(jiān)視，進行有針對性的吹灰，節(jié)約高品質(zhì)蒸汽用量。