以我廠#3、4鍋爐為例闡述DG1000/170-Ⅰ型鍋爐熱效率診斷內容,初步分析當前影響鍋爐熱效率的主要因素,為提高鍋爐運行經濟性能提供參考。
關鍵詞:鍋爐熱效率 經濟性能 診斷
1 概述
我廠#3、4機組鍋爐設備為東方鍋爐廠生產的DG1000/170-Ⅰ型亞臨界、自然循環汽包鍋爐,分別于1988年和1989年投產。鍋爐采用中間儲倉式乏氣送粉制粉系統,直流式燃燒器四角布置切圓燃燒,設計熱效率為91.27 %。近年來我廠加大對#3、4 鍋爐的科技投入力度,保證了鍋爐設備安全穩定經濟運行。PI數據系統、一次風及煤粉濃度在線監測系統、節能管理指標評價體系等的投入運行,為我們進行鍋爐經濟性能診斷提供了重要的技術支持。
我廠330MW機組參與電網調峰力度逐年加大。去年#3、4機組負荷率為70.24%,今年1~9 月份僅為66.55%,鍋爐設備長期偏離設計工況運行,熱效率變化較大。熱效率是評價鍋爐運行經濟性能的綜合指標,因此在進行了一系列運行參數及運行方式的優化試驗之后,對影響鍋爐熱效率的主要因素重點診斷非常重要。圖一為#3、4鍋爐大修后試驗熱效率曲線。鍋爐熱效率變化1%,將影響供電煤耗3.5~4g/KW.h ,圖二為鍋爐熱效率影響供電煤耗曲線。
2 因素分析
DG1000/170-Ⅰ型鍋爐設備、系統復雜,運行調整參數繁多。可以說幾乎所有風、煙、煤、汽水工質參數的擾動都會影響鍋爐熱效率發生變化。鍋爐熱效率通過反熱平衡計算求出。鍋爐運行中不可避免產生的熱損失,包括排煙熱損失(q2)、氣體不完全燃燒熱損失(q3)、固體不完全燃燒熱損失(q4)、散熱熱損失(q5)、灰渣物理熱損失(q6)。
(1)q2。鍋爐煙氣攜帶的熱量排出鍋爐系統所造成的熱損失。在鍋爐的各項熱損失中占第一位。由公式q2=(VgyCp.gy(θpy-t0)+ (VH2OCp.H2O(θpy-t0))/Qr可知,運行工況、配風方式、煤質特性、排煙溫度(θpy)、排煙過量空氣系數(影響Vgy、VH2O)αpy、大氣環境參數是主要影響因素,αpy又受爐膛過量空氣系數α和煙道及空氣預熱器漏風影響。
(2)q3。鍋爐排煙中存在未燃盡的可燃氣體(CO、H2、CH4等)造成的熱損失。它與煤質特性、爐膛出口過量空氣系數α、燃燒組織狀況等因素有關。q3在大型燃煤鍋爐熱損失中占份額較小。
(3)q4。鍋爐飛灰和爐渣中存在未燃盡煤粉顆粒所造成的熱損失。它的影響僅次于q2。由公式q4=337.27Ay C/Qr可知,煤質特性、煤粉細度、爐膛過量空氣系數α、運行燃燒工況是主要影響因素。
(4)q5。鍋爐熱力部件向周圍輻射和自然對流所造成的熱損失。爐型確定后q5為鍋爐蒸發量的函數。
(5)q6。高溫灰渣排出鍋爐造成的熱損失。主要受煤質特性及運行工況影響。
綜上所述,我們認為現階段鍋爐熱效率的診斷因素主要有煤質及煤粉細度、爐膛過量空氣系數、排煙溫度、灰渣含碳量、預熱器漏風等幾項。
3 診斷分析
3.1 煤粉細度。合適的煤粉細度是提高鍋爐燃燒效率,降低飛灰、爐渣可燃物含量的基本條件,也是進行其他運行參數(如氧量、風量等)選擇的前提條件。我廠燃煤為高揮發份優質煙煤,來源穩定。通過試驗確定出經濟煤粉細度為 R90在27+-2%范圍內、R200在3%左右。表一為10月份入爐煤分析監督數據和煤粉細度計算數據。本月煤質變化不大,煤粉細度在正常范圍內,煤粉均勻性指數在1.2左右,說明煤粉均勻性良好。飛灰含碳量和爐渣含碳量也較小。
3.2 爐膛出口過量空氣系數。反映入爐空氣量對燃燒過程的影響。合適的過量空氣系數(爐膛出口氧量)是飛灰和爐渣含碳量、排煙溫度、排煙容積等參數保持經濟運行狀態的保證,即能保證q2+q3+q4為最小。表二為10月15日運用PI系統對#3鍋爐診斷實例。爐膛出口過量空氣系數在200MW~250MW范圍高于運行優化值,使鍋爐熱效率下降0.2%,所以應考慮適當降低爐膛氧量。
3.3 排煙溫度。是影響q2的重要因素。與空氣預熱器及煙道漏風、送風溫度、給水溫度、爐膛出口氧量、換熱面積灰情況、運行工況等有關。表三為10月12日運用PI系統對#3鍋爐診斷實例。在235 MW~254 MW排煙溫度高于運行優化值較多,對鍋爐熱效率影響0.5%。
3.4 預熱器漏風。預熱器漏風使排煙過剩空氣系數增加,增大了排煙容積,降低了換熱溫差,使排煙溫度升高,從而影響排煙熱損失。我廠長期存在預熱器漏風偏大問題經過攻關明顯下降。預熱器漏風率每升高1%,鍋爐熱效率將降低 0.05個百分點,應進一步提高預熱器漏風率在線監測的可靠性和準確性,為運行維護提供參考依據。
4 結束語
鍋爐熱效率對機組煤耗率有較大影響,通過進行定期熱效率試驗和開展針對主要影響因素的經常性診斷,可為運行維護及科學的狀態檢修提供科學的參考數據,進一步提高鍋爐運行經濟性。