CN103115370A - 一种褐煤锅炉提高干燥出力的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种褐煤锅炉提高干燥出力的处理方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：①确定改造方向：减少一次汽水系统吸热量提高热一次风温；②热一次风温的选取：褐煤锅炉热一次风温的实际运行值为335~345℃，根据褐煤水分需要的干燥出力情况，热一次风温需要提高到360~380℃，提高25~35℃；③改造受热面的选择：选择低温过热器和省煤器进行改造，水平低温过热器和省煤器各需要减少1~2个回程，两级受热面面积各减少10~40%。本发明具有结构简单、易于实施、未给机组带来附加设施、操作方便、安全可靠的优点。

Description

一种褐煤锅炉提高干燥出力的处理方法

技术领域

本发明主要属于火力发电的技术领域，特别是涉及燃用褐煤锅炉的一种提高干燥出力的方法。 

背景技术

近十年，东北及蒙东地区新建机组中有二十余台采用高水分褐煤作为设计煤种，且制粉系统采用中速磨直吹式、热风干燥系统。中速磨煤机研磨高水分褐煤为近十年来火力发电行业一项新的突破，但在投产后大多数锅炉存在热风温度、过热系统减温水量以及排烟温度等参数偏离设计工况的问题。排烟温度低、锅炉热效率高本是节能降耗追求的目标，但空气预热器入口烟温低造成排烟温度偏低，致使锅炉热效率提高的同时，也造成了热一次风温比设计值低了50℃左右，而由此为锅炉运行带来了的一系列问题：制粉系统出力严重不足，存在一台备用磨煤机的设计运行方式无法实现，磨煤机全部运行才能带满出力，而且一旦出现一台磨煤机故障，机组负荷只能维持在70~80%，热一次风温偏低的问题严重影响着机组带负荷能力；随着运行时间增加，受热一次风温偏低的影响，为弥补干燥出力，制粉系统通风量增加，制粉系统一次风率高达40~50%，远高于35%的设计值，风速提高造成磨煤机内部和风粉管道内出现了较为严重的磨损现象，常出现煤粉泄漏或磨煤机无法正常运行的问题；受干燥出力不足的影响，磨煤机通风量远高于设计值，同时为保证磨煤机出力，分离器挡板也接近全开，受此两方面因素影响，煤粉细度R₉₀在40~50%，远高于设计值35%，造成锅炉水冷壁严重结焦，辐射与对流吸热比例发生改变，过热系统减温水量升高；空气预热器入口烟温低，造成热一次风温低的同时也造成了排烟温度低于设计值，褐煤锅炉的排烟温度设计值通常为140~150℃，而实际运行值基本在120~130℃，而且部分电厂进行了抽取热二次风加热烟囱中烟气温度的“石膏雨”治理改造，排烟温度下降到100~120℃，造成空气预热器冷段存在严重的低温腐蚀问题。 

因此，燃用褐煤锅炉如何有效提高制粉系统干燥出力成为日益突出和亟待解决的课题。 

发明内容

发明目的：本发明提供一种褐煤锅炉提高干燥出力的处理方法，其目的在于解决因制粉系统干燥出力不足所带来的机组无法带满负荷、制粉系统磨损严重、减温水量大、空气预热器低温腐蚀等锅炉严重问题。 

技术方案：本发明是通过以下技术方案实现的： 

一种褐煤锅炉提高干燥出力的处理方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：

①、确定改造方向：减少一次汽水系统吸热量提高热一次风温；

②、热一次风温的选取：褐煤锅炉热一次风温的实际运行值为335~345℃，根据褐煤水分需要的干燥出力情况，热一次风温需要提高到360~380℃，提高25~35℃；

③、改造受热面的选择：选择低温过热器和省煤器进行改造，水平低温过热器和省煤器各需要减少1~2个回程，两级受热面面积各减少10~40%。

优点及效果：本发明提出了通过多级受热面改造提高热一次风温，为出现相似问题的机组提供较强的指导意义；本发明综合地解决了褐煤锅炉普遍存在机组带负荷能力差、过热系统减温水大、制粉系统磨损、空气预热器低温腐蚀和锅炉结焦等严重问题，大幅度提高机组的安全性和经济性；本发明具有结构简单、易于实施、未给机组带来附加设施、操作方便、安全可靠的优点。 

附图说明：

图1为本发明的技术路线框图；

图2 为低温过热器改造之前的图；

图3 为低温过热器改造后的图；

图4 为省煤器改造前的图；

图5为 省煤器改造后的图。

具体实施方式：下面结合附图对本发明做进一步的说明： 

如图1所示，本发明提供一种褐煤锅炉提高干燥出力的处理方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：

①、确定改造方向：减少一次汽水系统吸热量提高热一次风温；

②、热一次风温的选取：褐煤锅炉热一次风温的实际运行值为335~345℃，根据褐煤水分需要的干燥出力情况，热一次风温需要提高到360~380℃，提高25~35℃；

③、改造受热面的选择：选择低温过热器和省煤器进行改造，水平低温过热器和省煤器各需要减少1~2个回程，两级受热面面积各减少10~40%。

也就是说通过锅炉本体多级受热面改造，降低其吸热量，以提高空气预热器入口烟温，入口烟温从350~360℃提高到380~400℃，烟温升高后，空气预热器传热温压升高，换热量增加，进而提高热一次风温，磨煤机干燥出力提高。 

设备改造方案为同时进行水平低温过热器和省煤器受热面改造。改造面积大小可根据机组具体运行情况来定，一般来说，水平低温过热器和省煤器各需要减少1~2个回程，两级受热面面积各减少10~40%。省煤器出口烟温将升高30~40℃，从350~360℃提高到380~400℃，热一次风温提高了25~35℃，低过出口汽温下降5~15℃，过热系统减温水量下降10~30t/h。 

本发明针对直吹式制粉系统的褐煤锅炉，考虑到制粉系统的正压特性，提高干燥出力主要有三种方式：1、通过抽取400~600℃热炉烟，经过增压风机送入磨煤机入口，与热一次风混合后提高热一次风温；2、利用一次风机入口负压特性，抽取100~150℃的冷炉烟，提高空气预热器入口风温；3、受热面改造提高空气预热器入口烟温，进而提高热一次风温。考虑到热炉烟的含尘量大、烟温高、提升压头高的特性，增压风机的制造及运行存在很大问题，所以技术1难以实施；利用负压特性，将含尘量低的冷炉烟送入风机入口，提高空气预热器入口风温的方案易于实施，但提高热一次风温幅度在3~5℃，提高幅度较小。可见，技术1和技术2均无法应用。只有技术3具有可行性。 

具体的措施步骤为： 

1、            制定技术路线

机组存在的主要问题存在一定相关性，热一次风温偏低和过热系统受热面吸热量偏大是造成带负荷能力差、受热面超温、炉膛结焦、低温腐蚀和制粉系统磨损的主要原因。所以，该发明的技术路线为通过减少一次汽水系统吸热量提高热一次风温，解决锅炉存在的带负荷能力差和受热面超温等问题，进而提高机组的安全及经济效益。

2、            热一次风温的选取 

热一次风温的选取非常关键，其直接影响受热面改造程度，褐煤锅炉热一次风温的实际运行值为335~345℃，根据褐煤水分需要的干燥出力情况，热一次风温需要提高到360~380℃，提高25~35℃。

3、            改造受热面的选择 

空气预热器入口烟温升高，热一次风温随之升高，而影响入口烟温的受热面包括从炉膛内的水冷壁至尾部烟道的省煤器，空气预热器之前所有受热面。通过改变各受热面沾污程度，观察受热面出入口烟温变化后及热风温度变化情况，可从定性和定量上分析各受热面对热风温度的影响情况。省煤器受热面吸热量变化后，热一次风温变化最为明显，其次为低温过热器，炉膛内水冷壁和炉膛出口受热面吸热量变化对热一次风温的影响较小，从而确定要想解决锅炉存在的热一次风温偏低的问题，改造受热面首选尾部烟道内部的省煤器和低温过热器。

    在解决热一次风温偏低问题的同时要考虑解决受热面超温的问题，减少省煤器受热面虽然对热一次风温影响最大，但不利解决过热系统受热超温的问题。所以在减少省煤器面积的同时，要减少过热系统受热面面积。从热力计算来看，末级过热器、后屏和分割屏受热面面积的变化对汽温的影响比低温过热器要大，但考虑到炉膛出口受热面变化对再热汽温的影响较大，对机组经济运行不利，同时考虑到炉膛出口受热面改造施工难度较大。所以改造受热面选择了低温过热器和省煤器。 

下面是本发明在中电投抚顺热电有限责任公司中的应用实例： 

中电投抚顺热电有限责任公司2号机组锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司制造的亚临界参数HG-1025/17.5-HM35型自然循环汽包锅炉，于2008年投产，设计煤种为霍林河褐煤。

本发明应用于2011年3月在2号机组上实施，6月份正式投运。改造后效果良好，锅炉存在的带负荷能力差、超温、低温腐蚀和制粉系统磨损严重等问题得到很好的解决。 

计算的结果见表1，空气预热器入口烟温升高32.1℃左右，热一次风温提高 29.3℃。 

表1 改造方案对主要参数的影响 

试验结果

试验于2012年7月10日~7月20日进行，通过试验测试，锅炉部分主要参数列于表2。

表2 改造后试验结果 

试验结果分析

a.     制粉系统出力大幅度上升 

通过受热面改造和运行调整，空气预热器入口烟温提高到385~390℃，热一次风温提高到360℃左右，干燥出力得到大幅度提高，磨出口风粉混合温度保证60~65℃的情况下，磨煤机出力能达到50t/h以上，制粉系统出力得到大幅度提高。 

b.     NOx排放量下降 

一次风率恢复到设计值范围，二次风和燃烬风配风更加合理，分级燃烧系统的作用充分发挥，NOx排放量从原来的500 mg/Nm³下降到400~450mg/Nm³。 

c.     减温水量回归到合理范围 

经受热面改造和优化调整后，各受热面吸热量重新分布，减温水量回归到合理范围。 

d.     风机电耗下降 

一、二次风比率的调整和运行氧量的优化，使风机电耗下降900kW左右，节约厂用电效果明显。 

e.     炉内结焦有效缓解 

由于配风方式趋于合理，煤粉细度得到优化，可有效缓解炉内结焦。

f.     制粉系统磨损大幅减轻 

通过该项发明实施，一次风率将下降至合理范围，制粉系统磨损大幅减轻。 

改造效果

1 机组的安全性提高

该发明实施后，制粉系统出力不足的问题将得到解决，机组无备用磨的运行方式得到了彻底的改善，完全可用4台磨煤机带满出力，机组的带负荷能力差的问题得到彻底解决；

该发明实施后，减温水流量下降15~20t/h，减温水裕度可以满足解决受热面超温问题，机组安全性得到了大幅度提高；

2号机组带满负荷时一次风机开度通常在95%左右，该发明实施后，一次风机开度控制在80%左右完全可达到机组带满负荷的要求，风机裕度得到较大提高；

该发明实施后，制粉系统响应速率提高，加减负荷速率满足机组协调性的要求，AGC投入后机组超温问题将得到解决；

该发明实施后，一次风率下降，磨煤机内部及管道风速将恢复到设计范围内，磨损量大大减轻，为机组的长期安全运行提供了保证，同时减轻了设备维护工作量；

该发明实施后，排烟温度提高到设计值范围，空气预热器低温腐蚀问题得到了极大的缓解。

2  机组的经济性提高 

2.1 发电量增加

    该发明实施前，一旦某台磨煤机进行定期检查或故障处理，4台磨煤机只能维持在70~80%负荷左右，实施后，制粉系统出力不足的问题将得到解决，机组无备用磨的运行方式得到了彻底的改善，完全可用4台磨煤机带满出力，机组带负荷能力差的问题得到了彻底解决。按照每月出现1次磨煤机故障处理或定期检查，检查周期为48h，上网电价按照0.375元/kW.h计算，该发明实施后，通过增加发电量多创造产值972万元/年左右，利润按0.1元/kW.h，利润增加259.2万元/年左右。

2.2 机组非计划停机次数减少 

该发明实施前，过热系统减温水流量裕度大大提高，受热面超温问题得到解决，降低了因长期超温受热面爆管事故的风险；实施后，受热面吹灰次数减少，降低了因为吹灰对受热面的损伤造成爆管的概率；该发明实施后，风机调整裕度提高，降低了因为风机喘振等因素造成机组MFT的风险。按照每年因为上述原因造成机组非计划停机一次计算，机组一般停运168h，机组平均负荷为240MW，上网电价按照0.375元/kW.h计算，该发明实施后，通过增加发电量多创造产值1512万元/年左右。利润按0.10元/kW.h，增加利润403.2万元/年左右，设备损坏修复费用为10万元。因此，该发明实施后，若每年减少一次非计划停机次数，每年可为社会多创造产值1512万元左右，增加电厂利润413.2万元左右。

2.3 供电煤耗基本持平 

该发明实施后，受排烟温度升高、飞灰含碳量下降、运行氧量下降以及辅机电耗下降的综合影响，该项发明实施前后机组供电煤耗变化不大。

2.4 设备维护工作量下降 

该发明实施前，受热一次风温偏低的影响，一次风率在45%~50%左右，远高于设计的35%范围，造成制粉系统风速超出了设计范畴，磨煤机内部和风粉管道已经出现较为严重的磨损问题。该发明实施后，磨煤机内部及管道风速将恢复到设计范围内，磨损量将大大减轻，为机组的长期安全运行提供了保证，同时减轻了设备维护工作量。

2.5 经济效益小结 

该发明实施后，因发电量增加、非计划停机次数减少，为社会多创造产值2484万元左右，企业利润增加672.4万元左右。

结论

受热面改造提高热一次风温技术的应用彻底解决了褐煤锅炉制粉系统干燥出力不足的问题，提高了锅炉带负荷能力。

受热面改造提高热一次风温技术应用后，锅炉各项烟风和汽水等运行参数达到设计工况， 保障锅炉的安全稳定运行。 

受热面改造提高热一次风温技术的应用，不但对褐煤锅炉有较强的指导意义，而且对采用直吹式制粉系统且掺烧褐煤的烟煤锅炉同样具有较强的指导意义。 

受热面改造提高热一次风温技术的应用，缓解了锅炉严重结焦的趋势。 

受热面改造提高热一次风温技术的应用，解决了空气预热器低温腐蚀的问题。 

受热面改造提高热一次风温技术的应用，解决了过热系统减温水量大、AGC投入后受热面超温的问题。 

受热面改造提高热一次风温技术的应用，缓解了制粉系统磨损严重问题。 

Claims (1)

1.一种褐煤锅炉提高干燥出力的处理方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：

①、确定改造方向：减少一次汽水系统吸热量提高热一次风温；

②、热一次风温的选取：褐煤锅炉热一次风温的实际运行值为335~345℃，根据褐煤水分需要的干燥出力情况，热一次风温需要提高到360~380℃，提高25~35℃；

③、改造受热面的选择：选择低温过热器和省煤器进行改造，水平低温过热器和省煤器各需要减少1~2个回程，两级受热面面积各减少10~40%。

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