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火電廠鍋爐設(shè)備節(jié)能診斷及降耗措施分析

文檔作者：譚建坤文檔來源：廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年02月25日
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熱電技術(shù) 2010年第4期(總第108期)
火電廠鍋爐設(shè)備節(jié)能診斷及降耗措施分析
譚建坤
(廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院，廣東廣州510080)
摘要針對鍋爐煤耗高、廠用電率上升現(xiàn)象等問題，對其
節(jié)能現(xiàn)狀進(jìn)行診斷評估，分析和探討各個節(jié)能關(guān)鍵點，并結(jié)
合鍋爐設(shè)備的實際情況，提出了相關(guān)的節(jié)能降耗措施及建
議。
關(guān)鍵詞煤耗廠用電 節(jié)能降耗措施
1 前言
當(dāng)前我國電源結(jié)構(gòu)仍以火電為主，表現(xiàn)為火電
在電力裝機、發(fā)電量的比重分別達(dá)到75％ 、82％ 左
右，火力發(fā)電廠是一次能源的消耗大戶，火電廠消耗
的原煤占全國煤炭消費量的50％ 以上。因此，發(fā)電
企業(yè)尤其是火電企業(yè)在低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，將面臨較
大的節(jié)能降耗和減排壓力。廣東某電廠3臺300MW
機組是上個世紀(jì)九十年代初期投產(chǎn)的，2009年以來，
機組出現(xiàn)發(fā)電煤耗逐漸增高、廠用電率上升現(xiàn)象。
據(jù)電廠統(tǒng)計，1、2號機組綜合年累計廠用電率分別達(dá)
到9．1％ 、8．4％ ，3號機組由于沒有鍋爐水循環(huán)泵，
廠用電率稍低，年累計約為5．3％ ；電廠綜合供電標(biāo)
煤耗率達(dá)到330 kw ·h。因此，提高機組效率，降
低廠用電率是節(jié)能降耗，降低供電煤耗的可行措施。
2 設(shè)備概況
鍋爐為東方鍋爐廠制造的亞臨界、單爐膛、Ⅱ型
露天布置，一次中間再熱，自然循環(huán)，固態(tài)排渣煤粉
爐，型號為DG一1000／17．6一Ⅱ6型，配俄羅斯
300MW 汽輪發(fā)電機組。
燃燒器采用大風(fēng)箱結(jié)構(gòu)，每角燃燒器組用隔板
將其分隔成16層風(fēng)室，包括5層周界風(fēng)風(fēng)室、3層油
槍二次風(fēng)風(fēng)室、頂層二次風(fēng)風(fēng)室以及輔助二次風(fēng)風(fēng)
室。風(fēng)室出口自下而上布置ABCDE5層一次風(fēng)噴嘴
和11層二次風(fēng)噴嘴。燃燒器分為上下兩組，上組2
層煤粉噴嘴，下組3層煤粉噴嘴。制粉系統(tǒng)配5臺
HP一863型中速碗式磨煤機，設(shè)計為4臺運行，1臺
備用。每臺磨煤機為同層四角煤粉噴嘴供粉，煤粉
細(xì)度由磨煤機出口分離器擋板調(diào)節(jié)。一次風(fēng)管內(nèi)加
裝有節(jié)流環(huán)，以保持各一次風(fēng)管阻力大致相等。風(fēng)
煙系統(tǒng)由一次風(fēng)系統(tǒng)、二次風(fēng)系統(tǒng)和對流煙道組成。
配有2臺軸流式引風(fēng)機、2臺軸流式送風(fēng)機、3臺離
心式一次風(fēng)機、2臺容克式三分倉空預(yù)器。
表1 鍋爐主要設(shè)計參數(shù)
— — d ——
譚建坤：火電廠鍋爐設(shè)備節(jié)能診斷及降耗措施分析
3 節(jié)能分析
3．1 鍋爐混煤摻燒
由于原煤供應(yīng)緊張，入廠煤種復(fù)雜多變，煤質(zhì)難
于保持穩(wěn)定，為了更好地適應(yīng)鍋爐的燃燒，提高機組
運行的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性，電廠開展了混煤摻燒工作，
把一些偏離設(shè)計煤質(zhì)較大的、煤質(zhì)較差的煤種與比
較接近設(shè)計煤質(zhì)、煤質(zhì)較好的煤種按一定比例進(jìn)行
摻配燃燒，在一定程度上減少了煤種變化對機組運
行的影響，鍋爐運行安全穩(wěn)定性有所提高。但是電
廠缺少系統(tǒng)性的混煤摻燒燃燒調(diào)整試驗，不同的摻
燒方式對鍋爐效率的影響缺乏詳細(xì)的數(shù)據(jù)支持。因
此，為了更好地提高混煤摻燒節(jié)能效果，有必要開展
相應(yīng)的煤種摻燒試驗研究，對不同煤種進(jìn)行多個摻
配比例的燃燒調(diào)整試驗，通過實際的測量數(shù)據(jù)，找出
更加有利于鍋爐燃燒、提高鍋爐效率的運行工況，指
導(dǎo)運行實際操作，從而更加有效地達(dá)到機組節(jié)能、降
低煤耗的目的。
3．2 等離子點火改造
目前已經(jīng)改造投用的等離子點火裝置包括：1、2
號爐兩層，3號爐1層，利用等離子實現(xiàn)了冷爐啟動、
低負(fù)荷穩(wěn)燃，節(jié)約了大量的燃油，節(jié)能效果顯著。由
于需要，鍋爐的等離子點火系統(tǒng)平常一直需要維持
熱備用狀態(tài)，3臺鍋爐的等離子點火裝置熱備用電功
率約為100kW，長期熱備用的能耗較大，如何降低等
離子點火裝置的熱備用電耗值得關(guān)注，有必要開展
相關(guān)的專題研究。
3．3 鍋爐熱效率
根據(jù)近期鍋爐效率測試數(shù)據(jù)來看，2、3號鍋爐的
效率均高于設(shè)計值。3號爐06年7月驗收試驗測試
效率，額定負(fù)荷下修正后鍋爐效率為94．05％，大于
保證值93．50％；3號爐最近大修前鍋爐測試效率，
額定負(fù)荷下修正后鍋爐效率為93．53％ ，略高于保證
值；2號爐08年8月大修后試驗，額定負(fù)荷下送風(fēng)修
正后鍋爐熱效率為93．94％ ，高于設(shè)計效率(ECR)
91．36％ 。鍋爐熱效率與機組煤耗是1：1的對應(yīng)關(guān)
系，鍋爐熱效率提高1％ ，則機組煤耗降低1％。因
此，維持鍋爐高效率運行是保證機組經(jīng)濟(jì)運行的重
要前提。
電廠每個月對鍋爐的空預(yù)器漏風(fēng)進(jìn)行測試，對
空預(yù)器的漏風(fēng)情況比較了解，而鍋爐效率、制粉系統(tǒng)
等方面的試驗進(jìn)行的不多，一般只在大修前后進(jìn)行，
試驗周期較長，對鍋爐設(shè)備的性能、運行經(jīng)濟(jì)性掌握
的數(shù)據(jù)有限。為了及時掌握、跟蹤設(shè)備節(jié)能狀況，及
時發(fā)現(xiàn)設(shè)備、系統(tǒng)缺陷，電廠有必要定期開展熱力診
斷試驗。同時還能根據(jù)試驗結(jié)果，指導(dǎo)運行人員對
鍋爐運行參數(shù)及時進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)設(shè)備運行狀態(tài)的
變化，實現(xiàn)動態(tài)調(diào)整，確保鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運行。
3．4 空預(yù)器運行狀況
1號爐由于空預(yù)器間隙裝置未改造，漏風(fēng)率高達(dá)
11～13％ ；2、3號爐空預(yù)器率在7～8％ ，在正常范
圍。但是從3號爐最近大修前測試結(jié)果來看，空預(yù)
器漏風(fēng)率達(dá)到13．22～13．4l％ ，漏風(fēng)已經(jīng)大幅升高。
因此，應(yīng)當(dāng)利用機組檢修期，加強對漏風(fēng)大的空預(yù)器
進(jìn)行全面檢查，采取有效的措施，包括對換熱元件的
檢查、清理，對受損嚴(yán)重的元件及時更換，減少空預(yù)
— — ) ——
熱電技術(shù) 2010年第4期(總第108期)
器阻力，增強換熱效果，降低排煙溫度；對空預(yù)器間
隙裝置進(jìn)行詳細(xì)檢查和調(diào)整，確保設(shè)備正常投用，減
少空預(yù)器的漏風(fēng)。
空預(yù)器阻力包括煙氣側(cè)和一、二次風(fēng)側(cè)的阻力，
空預(yù)器漏風(fēng)會增大煙氣量和風(fēng)機電耗，對鍋爐排煙
損失影響較大，根據(jù)測算，空預(yù)器漏風(fēng)率每升高2％ ，
鍋爐效率降低0．1％ ，影響供電煤耗約0．3g／kW．h。
3．5 鍋爐排煙溫度
據(jù)電廠2號爐08年大修試驗、3號爐今年大修
前試驗數(shù)據(jù)，目前鍋爐排煙溫度與設(shè)計值比較接近，
2號爐高2~C，3號爐高5~C左右，為了進(jìn)一步降低排
煙溫度，應(yīng)該繼續(xù)加強空預(yù)器換熱效率的檢測及吹
灰管理，挖掘排煙溫度節(jié)能的潛力。
鍋爐排煙熱損失是鍋爐一項最大的損失，約占
所有熱損失的70—80％ 。一般排煙溫度每升高
10℃ ，影響鍋爐效率約0．5個百分點，影響供電煤耗
升高約1．9g／kW．h。鍋爐排煙溫度越低，排煙熱損
失越小。但鍋爐排煙溫度降低有個限度，主要取決
于煙氣中的SO 的濃度，煙氣溫度過低，容易對鍋爐
尾部受熱面產(chǎn)生低溫腐蝕。
3．6 灰渣含碳量
煤粉燃燒后的剩余產(chǎn)物就是灰渣，灰渣的含碳
量直接反映煤粉的燃燒效率，因此灰渣含碳量的高
低直接與鍋爐效率掛鉤，是分析鍋爐節(jié)能狀況的重
要指標(biāo)。一般情況下，飛灰或爐渣含碳量每升高
1％，鍋爐熱效率降低約0．15％，影響機組供電煤耗
升高約0．478 g／kw．h。電廠每天進(jìn)行飛灰、爐渣含
碳量的分析，根據(jù)電廠化驗的數(shù)據(jù)，目前各臺鍋爐的
灰渣含碳量都能處于較低水平，飛灰含碳量一般小
于1％ ，煤粉在鍋爐內(nèi)燃燒比較充分。但有時由于人
爐煤種變化較大，對煤粉燃燒有一定影響，飛灰含碳
量會有所增大，最近3號爐在大修前化驗出飛灰含
碳量在1．9—2．8％ 。
3．7 鍋爐運行氧量
風(fēng)量以及燃燒情況會影響省煤器出口的氧量，
風(fēng)量只需要保持燃燒所需即可，過低會造成固體未
完全燃燒損失增加，過多則增加排煙損失。在煤種
一定的情況下，有一個最佳氧量，使排煙熱損失和固
體未完全燃燒熱損失最低。目前運行人員對鍋爐氧
量的調(diào)整隨意性比較大，沒有統(tǒng)一的運行操作指導(dǎo)
意見。只有在合適的氧量下，鍋爐才能維持高效運
行，過大或欠氧都直接影響鍋爐的經(jīng)濟(jì)性，所以應(yīng)該
通過開展鍋爐的燃燒調(diào)整試驗，找出鍋爐的最佳運
行氧量，特別是在變煤種或摻燒煤種工況下的氧量
優(yōu)化，便于指導(dǎo)運行人員燃燒調(diào)整，使鍋爐能夠長期
維持高效運行。
3．8鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能分析
1—3號鍋爐的送風(fēng)機、引風(fēng)機為軸流式風(fēng)機，均
屬于高效風(fēng)機，一次風(fēng)機均為離心式風(fēng)機。表3給
出了3、4月份電廠的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。
表3 3、4月份的統(tǒng)計數(shù)據(jù)
時間
輔機情況
引風(fēng)機
送風(fēng)機
一次風(fēng)機
磨煤機
電量
2O9．1
83．1
264．5
l21．7
3月
電耗
O．67
0．20
0．85
O．39
電量
l75．9
5O．1
242．0
ll3．9
4月
電耗
0．62
O．18
O．85
0．40
— — 6 ——
譚建坤：火電廠鍋爐設(shè)備節(jié)能診斷及降耗措施分析
一次風(fēng)機電耗在三大風(fēng)機中是最高的，1、2號爐
的一次風(fēng)機電耗大于送、引風(fēng)機的總電耗，3號爐的
一次風(fēng)機電耗約等于送、引風(fēng)機的總電耗。其中1、2
號爐設(shè)計為單臺爐三臺一次風(fēng)機，風(fēng)機出口母管式
布置，在200MW 負(fù)荷時，需要三臺一次風(fēng)機同時投
用，人口擋板開度在70％ 左右，而在300MW 時則
100％ 全開才能滿足運行需要，造成一次風(fēng)出力比較
高，缺少調(diào)節(jié)裕度，電耗一直處于比較高的水平。建
議可以在一次風(fēng)機節(jié)能改造方面投入一些調(diào)研及可
行性研究，例如變頻改造、風(fēng)機改造，據(jù)測算，一次風(fēng)
機若從目前的三臺改造為兩臺，節(jié)能預(yù)期可達(dá)到
25％左右。
3．9 鍋爐制粉系統(tǒng)節(jié)能分析
目前鍋爐的石子煤排放情況比較正常，石子煤
的熱值在2000kJ／kg左右，屬于正常。磨煤機單耗方
面，2號爐大修后試驗數(shù)據(jù)：磨煤單耗8～10 kW ·h／
t，處于正常水平(中速磨煤機單耗一般在8～l1kW
· h／t煤)。另外從電廠最近對磨煤機電耗的統(tǒng)計數(shù)
據(jù)看，1、2號爐磨煤機電耗率相差不大，3號爐磨煤
機電耗率略低于1、2號爐。煤粉細(xì)度方面，從近期
的試驗數(shù)據(jù)看，2、3號爐的煤粉細(xì)度比較細(xì)，遠(yuǎn)低于
設(shè)計的要求值。煤粉過細(xì)，造成磨煤機出力不足，還
增加磨煤機的電耗，使廠用電率上升；如果煤粉過
粗，會影響燃燒效率，煤粉燃燼率下降，鍋爐不完全
燃燒損失會增加，直接影響了鍋爐效率。煤粉細(xì)度
的選取是與鍋爐的設(shè)計和入爐煤的特性有很大關(guān)
系，因此考慮到入爐煤種的波動范圍，相應(yīng)把煤粉細(xì)
度調(diào)整到合適的范圍，才能達(dá)到更好的節(jié)能效果。
3．10 鍋爐運行方式的節(jié)能分析
目前電廠在低負(fù)荷節(jié)能方面做了大量工作，對
一些輔機的運行方式進(jìn)行了優(yōu)化，在機組低負(fù)荷運
行期間，盡量減少輔機運行臺數(shù)，注意負(fù)荷與磨煤機
的匹配問題，節(jié)約廠用電。但受到負(fù)荷波動較大的
影響，運行方式的調(diào)整容易受到限制。
4 節(jié)能措施及建議
a． 由于市場供應(yīng)原因，入廠煤種多樣，煤質(zhì)偏
離設(shè)計煤種較大，為了保證鍋爐安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運
行，繼續(xù)做好混煤摻燒工作很有必要。結(jié)合開展相
應(yīng)的煤種摻燒試驗研究，對不同煤種進(jìn)行不同摻配
比例的燃燒調(diào)整試驗，找出更加有利于鍋爐燃燒、提
高鍋爐效率的運行工況，指導(dǎo)運行操作，進(jìn)而達(dá)到機
組節(jié)能、降低煤耗的目的。
b． 定期開展熱力試驗(比如每季度一次)，可
以及時了解鍋爐的實際運行情況。根據(jù)試驗的結(jié)
果，具有針對性的調(diào)整與控制，并能及時提出一些技
術(shù)上的改進(jìn)，以保證鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運行。
C． 對空預(yù)器漏風(fēng)率和換熱效率進(jìn)行定期檢
測，以及時掌握空預(yù)器的運行狀況。對空預(yù)器漏風(fēng)
大的間隙調(diào)整裝置和換熱部件進(jìn)行及時檢修、檢查
維護(hù)及必要的技術(shù)改造，確保漏風(fēng)正常，設(shè)備運行狀
態(tài)良好；同時加強日常維護(hù)工作，優(yōu)化空預(yù)器吹灰，
以達(dá)到降低空預(yù)器的阻力、風(fēng)機電耗的目的。
d． 加強輔機電耗及單耗的統(tǒng)計及分析工作，
及時掌握廠用電的具體消耗情況。這樣便于橫向比
較，分析節(jié)能效果。
e． 針對目前一次風(fēng)機電耗處于較高水平，開
展一些調(diào)研及可行性研究，例如變頻改造、風(fēng)機系統(tǒng)
優(yōu)化改造、運行方式優(yōu)化等，以降低一次風(fēng)機的電
耗。
f． 定期對磨煤機進(jìn)行性能試驗，及時了解磨煤
機的運行狀態(tài)，指導(dǎo)磨煤機的運行調(diào)整，使煤粉細(xì)度
在合理水平，降低磨煤單耗。
g． 通過進(jìn)行試驗摸索，確定鍋爐合理的吹灰
方式，如不同吹灰器的組合，吹灰時機等，以減少吹
灰對蒸汽參數(shù)產(chǎn)生的影響，減少減溫水的用量，維持
鍋爐的排煙溫度在較低的水平。
h． 對鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)等試驗測點進(jìn)
行全面檢查，對不符合測試要求的測孔進(jìn)行必要的
改造，提高診斷測試準(zhǔn)確性和有效性。只有測量的
數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠、具有代表性，試驗的結(jié)果才能對實際
運行操作具有指導(dǎo)意義。
i． 從優(yōu)化鍋爐的運行方式方面考慮，節(jié)約廠
用電率，如磨煤機運行數(shù)量與負(fù)荷對應(yīng)關(guān)系、機組啟
動時輔機的啟動時機、機組停運時輔助設(shè)備的停運
時機等。
j． 加強鍋爐設(shè)備保溫的維護(hù)，及時更換不合
格的保溫，確保保溫表面的溫度在合格范圍內(nèi)，減少
鍋爐的散熱損失。
k． 開展小指標(biāo)競賽，小指標(biāo)的選擇要科學(xué)合
理。制定獎懲分明的節(jié)能考核制度，促進(jìn)節(jié)能工作
的持續(xù)、長效進(jìn)行。
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