鍋爐機組的運行與維護

鍋爐機組的運行與維護

1燒煤方案長期存活技術根據(jù)相關數(shù)據(jù)，中國的發(fā)電總壓機為2.77億kw（不含港臺），其中包括2.099億kw和75.8%。20世紀80年代末，大型火力發(fā)展了電氣表，1994年底先后建成30萬多千噸以上的功率功率。早期建設和投產(chǎn)的多屬中、小型機組，火電10萬kW及以下的汽輪發(fā)電機組，1997年統(tǒng)計為3142臺，容量共計1117萬kW，占火電總裝機19291萬kW的57.8%。目前，占半數(shù)多的這些中、小型機組（10萬kW及以下機組參數(shù)多為8～14MPa,500～538℃），效率低，煤耗高（10萬和5萬kW燒煙煤機組，供電煤耗為392～419g蛐kWh。不僅消耗大量燃料資源，還對環(huán)境帶來嚴重污染。亟需以高效、高參數(shù)、潔凈煤燃燒技術替換。國外早期建投的火電機組同樣存在設備老化陳舊，煤耗高，生態(tài)特性差，不能適應時代發(fā)展要求的問題，正在積極推進最佳改爐方案，謀求有效利用能源，加快提高企業(yè)效益。本文綜述俄羅斯“塔岡諾維奇”鍋爐制造廠（TK3）近期對莫斯科電力局NO22熱電廠60年代裝用的100多臺出力420t蛐h燒貧煤、無煙煤鍋爐（TП-80,TП-87型）進行現(xiàn)代化技術改造經(jīng)驗，供同行專家借鑒。莫斯科電力局（МОСЭНеРГО）對420t蛐h(13.8MPa,560℃）爐提出的改爐要求：在留用原鍋爐房、汽包及承重鋼結構件，有害物排放達標前提下，應做到：(1）改后鍋爐能兼燒氣、固兩種燃料（重油僅作點火助燃燃料）；(2）燒貧煤時，NOX排放濃度570mg蛐m3，燒天然氣時，不超過125mg蛐m3。(3）生產(chǎn)過程機械化、自動化達現(xiàn)代水平；(4）飛灰可燃物有較大幅度降低；(5）保留液態(tài)除渣，保證流渣通暢；(6）“衛(wèi)燃帶”在燒煤或燒氣時均耐用可靠；(7）改爐后，燒油時出力提高到460t蛐h;(8）所有受熱面運作可靠。由于燃煤揮發(fā)分極低（8%），氮含量高（1.4%），灰熔點較高（1600℃才正常液化），改爐難度大。2煤粉細度持續(xù)增燒420t蛐h爐（TП-80,TП-87型）配2套ШБМ320蛐570(Ш-25A）型球磨機中間儲倉制粉系統(tǒng)，投1套制粉帶75%額定負荷，間斷投第2套制粉帶全負荷。粉量不足時增燒少量天然氣。磨制貧煤時，煤粉細度R90=8%～10%（偏粗），制粉系統(tǒng)漏風嚴重超標。用熱風送粉，乏氣風由三次風噴嘴射入爐內(nèi)。配煤粉、燃氣混燒型燃燒器，可單燒煤、氣或另種燃料。2.1管理層影響燒損該爐裝用帶兩面裸露水冷壁的棱角形爐膛，斷面積：7040mm×7552mm（相鄰兩角水冷壁管中心距）。從爐底至標高13400mm水冷壁管敷“衛(wèi)燃帶”，因長期燃用天然氣，故用不加耐磨的耐火料，耐熱層經(jīng)常燒損。在各“半爐膛”角上同層裝8只“旋流”式燃燒器，上部裝三次風噴嘴。2.2燃氣與空氣摻加量不足見表2該爐用“半開”式爐膛，設有“縮腰”構成的捕渣室（見圖1）。爐膛斷面14080mm×7552mm（按管中心距），水冷壁敷“衛(wèi)燃帶”。在前、后墻同層標高對沖裝6只“旋流”式燃燒器。燃燒器過多，相鄰間距偏窄，影響火炬空氣動力特性，著火不穩(wěn)。氣粉混合物和一次風借“蝸殼”引發(fā)旋繞，存在諸多弊端，制造廠已淘汰不用。三次風噴嘴裝在爐側墻上，含粉射流難以和高溫煙氣良好摻和，乏氣風細煤粉不能燃盡，主燃燒器過量空氣也難以有效利用。過熱器出口過量空氣系數(shù)為1.25，爐膛漏風0.15～0.30，入爐三次風量過大，尤其在投2磨時，機械不完全燃燒熱損高達4%（一般飛灰可燃物為15%），燃煤又增燒部分天然氣（按熱量占25%～30%）時，NOX濃度為800～1000mg蛐m3；燃氣摻再循環(huán)煙氣時為150～200mg蛐m3。和俄羅斯2001年1月1日實施的新有害物允許排放標準相應為570mg蛐m3及125mg蛐m3相比，已嚴重超標。此外，還存在排渣難，捕渣率低等問題。3技術改進后的燃燒系統(tǒng)從國外裝用同類鍋爐電廠現(xiàn)代化技術改造經(jīng)驗看，鍋爐改造留用原有鍋爐房、基礎、主柱和承重鋼結構件以及汽包（當蒸汽品質(zhì)合格，構件狀態(tài)符合技術標準要求時）是可行的。按此思路全俄熱工研究院（BTИ）和TK3運用新技術改進鍋爐生態(tài)特性使排放物達標，提高運行經(jīng)濟性、可靠性?？紤]TП-80和TП-87型兩爐主柱尺寸，爐高和汽包標高相近，設計一種稱“改進”型的“TП-87M”型爐即可。爐本體用“П”形布置，液態(tài)排渣爐膛，前、后墻同層對沖裝“旋流”式燃燒器，配上、下兩級管式空氣預熱器（見圖2）?！案倪M型”爐的主要設計特性如下：鍋爐額定出力：燒煤時，420t蛐h燒天然氣時，460t蛐h過熱汽壓13.8MPa過熱汽溫550℃設計燃料：庫茲涅茨克貧煤（水分Wtr=10.0%,灰分Ar=20.0%，揮發(fā)分Vdaf=8.0%,發(fā)熱量Qir=3.34MJ蛐kg,可磨性系數(shù)GrVi=1.6)及天然氣。爐本體及其輔助設施改進分述于下：3.1爐本體采用原有基礎，鍋爐立柱及標準鋼構架均可留用。汽包不合技術標準要求，需換新。改用“氣密”型結構爐膛、水平和轉折煙道，以消除漏風，降低爐膛出口過量空氣系數(shù)，提高煤粉主燃燒區(qū)溫度，改善液渣排流，擴大鍋爐負荷調(diào)節(jié)幅度，熱效率提高2%～3%。新爐的“氣密”性，系通過采用60蛐48mm管外焊6×20鰭片互焊成片的膜式水冷壁管屏而實現(xiàn)的；水平和轉折煙道及裝在下行對流煙道內(nèi)的膜式水冷壁屏用32蛐22mm管焊6×20鰭片互焊成片。上述改進，廢除了笨重的耐火磚砌制的爐墻，換成保溫層輕便的裝飾型外壁。為了確保爐膛前、后墻水冷壁管可靠運作，把爐膛作成棱角形并把“縮腰”拆除。用4根426蛐354mm立管直接與汽包相焊替換原159蛐129mm下降管，把兩面裸露水冷壁管拆除，提高蒸發(fā)系統(tǒng)運行可靠性，下降水管彎頭少，鋼耗省。3.2運用“三段”燃燒系統(tǒng)煤粉的爐內(nèi)“三段”燃燒實踐證實是一種行之有效的抑制NOX生成，減排NOX的技措。主燃燒區(qū)輸進約86%煤粉，保持過量空氣系數(shù)1.05～1.1，在主燃燒區(qū)上部裝射氣噴嘴，輸進約14%（按熱量）天然氣和少量再循環(huán)煙氣摻和一起輸進爐內(nèi)，營造還原區(qū)（α=0.95)，把NOX還原成N2，再往上設三次風噴嘴，使不完全燃燒產(chǎn)物和未燃盡碳燒透。燒貧煤的420t蛐h(TП-87型）爐的“三段”燃燒系統(tǒng)示于圖3。3.3把熱風溫度提高到320℃，以利煤粉穩(wěn)定著火，可靠流渣。3.4把ШБМ320蛐570型球磨換成ШБМ370蛐535型。投單磨煤粉細度R90=6%，可保證帶鍋爐額定負荷，燃用細煤粉，不僅利于燃燒，還為運用“三段”燃燒發(fā)揮更佳除硝作用。計算的機械不完全燃燒熱損q4為2%。3.5改進三次風噴嘴把三次風噴嘴移到爐膛前、后墻，設于主燃燒器上方并向下微傾，以期乏氣射流和火炬良好摻和。還向這些噴嘴輸進6%～7%天然氣（按熱量計），使主燃燒區(qū)的過量空氣系數(shù)接近于1.0，改善爐內(nèi)平面火炬燃燒。然而，最終使飛灰可燃物下降主要靠乏氣帶出的煤粉提前著火。此前，ВТИ曾在多臺燒貧煤爐上應用該項技術，效果良好。3.6運用高濃度煤粉輸送系統(tǒng)用高壓空氣把高濃度煤粉輸進主燃燒器取代改前用熱一次風把稀煤粉輸進燃燒器。輸粉管道布置大為簡化，金屬耗用量少，安裝簡便，運行、檢修費用低，廠用電率低并且散熱損失少。3.7運用低NOX型煤粉、燃氣混燒燃燒器圖4為全俄熱工研究院（ВТИ）研制的低NOX型旋流式煤粉、燃氣混燒燃燒器簡圖。熱風由單獨風道輸進燃燒器。天然氣由2個管狀環(huán)形聯(lián)箱配送，煤粉用高濃輸粉系統(tǒng)給進。燃燒器設3種熱風流道（中部、內(nèi)側及周界），在中部流道裝軸向葉片式旋流器，輸粉管出口裝錐體（鈍體），點火輸油管與機械式重油霧化噴嘴配接，另設點火器、火炬控制傳感器和“火炬”觀察裝置。空氣由單獨聯(lián)箱輸進，在其總聯(lián)箱內(nèi)裝分流板向內(nèi)側和周界流道導風，在內(nèi)側流道設擋板，用以調(diào)節(jié)和分配各流道風量，“內(nèi)”、“周”二流道均裝軸向式機翼型葉片旋流器，借2個集流燃氣系統(tǒng)點燃煤粉火炬，空氣和著火煤粉在燃燒器出口摻和促使燃燒強化。3.8過熱器的改進由于改前過熱器運行可靠性差和新爐采用“氣密”結構水冷壁墻并增設膜式水冷煙道，過熱器進行了全面改進。新過熱器由二系獨立汽流管路構成：一系汽從汽包引出通過爐頂過熱器；另一系汽通過布置在對流煙道（水平）兩側高溫受熱面和下行對流煙道圍墻受熱面串聯(lián)，以后，把兩系汽流交錯混合輸進旁側屏式過熱器（每側裝6屏），再通過蛇形管直流進中屏（12個屏），最終，由排汽管輸進集汽室。多屏蒸汽實施互流，“沸斯登”管用76蛐64mm管制。使用噴水減溫，水動力系統(tǒng)配置設計合理，蒸汽流速可提高30%，過熱汽溫由560℃降至550℃，運行備用系統(tǒng)增大2倍。3.9省煤器的改進省煤器分上、下兩級（其間裝上級空氣預熱器），用“膜式”蛇形管制成，采用這種結構，煙側流道通暢，可減輕飛灰磨損和灰污，降低管束流阻，受壓加熱面緊湊，鋼耗省，并因彎頭和焊縫相對較少，可減少泄漏事故隱患，增加運行可靠性。3.10空氣預熱器的改進管式空氣預熱器分上、下兩級，冷風由旁側煙道輸進，流阻低。3.11把汽包和爐頂過熱器管抬高1.2m，以擴大爐膛容積，主燃燒器保持原標高位置，爐頂裝外保溫頂蓋。3.12風機的改進原Д-21.5×2型雙吸入式引風機壓頭和風量經(jīng)校核備用量均夠，燒煤時，出力可達420t蛐h；燒氣時，達460t蛐h。原BДH-26A型送風機，風壓不足且設備陳舊須換新。騰出的BГД-15.5型一次風機，留作燒氣時的再循環(huán)引風機用。綜上，420t蛐h舊無煙爐采用以上節(jié)能改進技術后，漏風小，排煙溫度低（燒煤時為126℃，燒氣時