（神华国华（印尼）南苏发电有限公司 印度尼西亚）
摘要：印尼南苏公司1、2号机组自2011年7月、11月投产之初，公司一直燃用高水分褐煤，燃煤的高水分对锅炉的经济性有多大的影响。经过4年的设备治理和节能项目及措施的实施，印电公司在机组运行各经济指标取得了很大的进步，针对该煤种通过元素分析法对高水分褐煤对锅炉的各项损失进行定量分析，知道公司在运行调整方面、设备治理方面的方向。
关键词：国华印电；高水分褐煤；元素分析；经济性
1.概述
印尼南苏公司安装2×150MW燃煤机组。锅炉、汽轮机、发电机分别由华西能源工业集团有限公司，哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨电机厂有限责任公司提供。锅炉为一次中间再热超高压自然循环汽包炉、∏型布置、单炉膛、直吹式四角切园燃烧、平衡通风、固态排渣、尾部空预器采用管式空预器、全悬吊全钢构架。制粉系统为中速磨冷一次风机正压直吹系统，配置4台液压加载中速磨，正常3运1备。
由于实际入炉干燥煤煤质水分高并远离设计值，无论是从输煤、制粉、燃烧的角度来说，对电厂的经济性影响较大。尤其是对锅炉的效率影响较大，对电厂的经济运行极为不利。针对这一高水分褐煤对我公司的经济性到底影响多大，则需对其定量分析。
2.锅炉设备概况
2.1额定工况及BMCR工况主要参数
2.2设备简介
锅炉炉膛宽11360mm，炉膛深11360mm，深宽比为1：1，炉顶管中心线标高为45150mm，最下排主喷咀到灰斗渣上沿距离3297mm。
炉膛四周由Φ60×6.5mm，节距为80mm的管子焊成膜式水冷壁。前、后水冷壁下部管子与水平线成55°角倾斜形成冷灰斗。后水冷壁在炉膛出口下缘向炉内突起形成折焰角，然后向上分二路，其中一路1/3管数，节距240mm垂直向上穿过水平烟道进入后水冷壁吊挂上集箱，另一路2/3的管数，节距120mm以与水平线成40°角倾斜进入斜包墙上集箱。
本锅炉采用辐射和对流相结合，多次交叉混合，两级喷水减温的过热器系统，整个过热器系统由顶棚管、包墙管、屏式过热器和对流过热器组成。
两级汽温调节均采用给水喷水减温，一级作粗调，二级作为细调，可以保证锅炉在70%负荷运行时，汽温仍可达到额定参数。
采用正压直吹式制粉系统，配4台ZGM95G-I型液压加载可调中速磨煤机，3台磨煤机可带MCR负荷，1台磨煤机备用。燃烧器四角布置，切向燃烧，每台磨煤机出口由四根煤粉管接至一层煤粉喷嘴。
一次风的一部分经管式空气预热器加热后进入磨煤机，一部分作为调温风与热一次风混合后进入磨煤机。二次风经由送风机进入管式空气预热器加热，然后进入大风箱作为助燃风经燃烧器进入炉内。炉膛内燃烧产生的烟气流过后烟井、管式空气预热器、静电除尘器、引风机后排入烟囱。
2.3燃煤特性
本次使用我公司的自制干燥煤，取2014年4月14日进原煤仓煤样，通过对入炉煤样的各项元素进行化验，结果见表2。
从表3中的数据可以看出，我公司的两台锅炉的各项损失为：排烟热热损失Q2、机械未燃尽热损失Q4、锅炉散热损失Q5、灰渣物理热损失Q6，化学未燃尽热损失Q3为0。1号炉的效率为89.58%，比试算设计效率91.53%低1.95%，2号炉的效率为91.09%，比试算设计效率91.53%低0.44%。
排烟热损失Q2的大小与燃料性质有关。当燃用高水分褐煤时，为避免空预器腐蚀，不得不采用较高的排烟温度。褐煤的水分高排烟容积也增大，排烟容积也增大，排烟热损失变大。
因炉膛内的过量空气系数有一最佳值，这时各种损失的总和最小而锅炉的效率最高。当过量空气系数偏离最佳值时，锅炉效率降低。
炉内过量空气系数是指炉膛出口处的过量空气系数。当空气增加时，所生成的热容VC增大，因而绝热燃烧温度Ta降低；空气量增多还会使炉膛黑度减小，并使火焰中心位置升高。实际运行证明，少量的过量空气系数增大，对炉膛出口烟温影响不大。随为过量空气系数的增大，绝热燃烧温度降低，炉膛出口烟温基本不变，而锅炉的排烟温度θpy是逐渐升高的。当炉内过量空气系数增大时，燃烧生成的烟气量增多，烟气在对流区中的温降减小，使排烟温度升高，烟气量的增多和排烟温度的升高，将使排烟热损失Q2增大。
燃料的水分对炉内温度、传热和排烟热损失的影响正如过量空气的影响一样。燃料水分增加则烟气容积增大，而绝热燃烧温度降低。但是由于水分的比热较空气大的多，影响程度就更为严重。随燃料水分的增加绝热燃烧温度会显著降低，因而炉膛出口烟温也降低。这时炉内辐射传热传热减少和对流传热增大的程度，要比增大炉内过量空气时更为显著。
印电公司两台锅炉排烟热热损失Q2均较设计值大。一、干烟气热损失。具体表现在：1、排烟干烟气的体积。1号炉的干烟气损失偏大较2号炉大的多主要是由于空预器的漏风出口氧量达6.39%，2号炉的出口氧量1.77%。因印电设计的空预器出口氧量为4.97%，从计算来看，仅1号机的出口氧量高于设计值1.42%，影响了锅炉效率0.67%。2号炉空预器出口氧量低于设计值影响锅炉效率-1.19%。2、出口排烟温度。1、2号炉的排烟温度为：162℃、164.32℃，较设计值148℃分别高：24.72℃、26.04℃。3、干燥煤的低位发热量低。入炉煤的低位发热量10612kJ/kg较设计煤种热值14090kJ/kg低3478KJ/kg。4、干烟气的比热。实际干烟气的比热稍高于设计值，影响不大。综合以上四种因素可以得出干烟气热损失分别为：1号炉7.81%、2号炉6.28%较设计值5.63%分别高2.18%和0.65%。二、排烟水蒸汽热损失。由于实际入炉煤的水分达45.39%较设计入炉煤水分37.8%高7.59%。计算得出1、2号炉排烟水蒸汽热损失分别为：1.84%和1.8%，较设计煤种排烟水蒸汽热损失1.21%分别高出0.63%和0.6%。综合干烟气热损失、排烟水蒸汽热损失可以得出影响1、2号炉排烟热损失Q2分别为:9.645%和8.076%。
化学非完全燃烧热损失Q3与燃料性质、炉膛过量空气系数、炉膛结构及运行工况等因素有关。挥发分高的燃料，炉内可燃气体量增多，容易出现不完全燃烧。炉膛容积过小、烟气在炉内流程过短时，会使一部分可燃气体来不及燃尽就离开炉膛，从而使Q3增大。1、2号炉空预器入口氧量分别是1.88%、1.445%，远低于设计空预器入口氧量4.2%，从在线仪表数据分析可得出1、2号炉化学非完全燃烧热损失Q3为0，由此可以判断1、2号炉当前控制的氧量能够满足锅炉完全燃烧。
机械非完全燃烧热损失Q4是燃煤锅炉的主要热损失之一，通常仅次于排烟热损失Q2。影响这项损失的主要因素有燃烧方式、燃料性质、过量空气系数、炉膛结构与运行工况等。绝大部分机械未完全燃烧热损失是由飞灰可燃物造成的。挥发分越高、灰分越少，煤粉越细，该损失越小。运行中过量空气系数减少，一般会使机械未完全燃烧热损失增大。从实际的卸灰渣的量来看，1、2号炉的灰渣比例为19:1。1、2号炉飞灰含碳量为：0.06%，1、2号炉渣含碳量分别为：5.06%和6.38%。计算可得1、2号炉机械不完全燃烧热损失分别为：0.07%、0.09%，远低于设计值1%。
锅炉散热损失Q5的大小主要决定于锅炉散热表面积的大小、水冷壁的敷设程度、管道保温及周围环境情况。当锅炉在非额定工况下运行时，可以近似认为散热损失与锅炉运行负荷成反比变化的。计算可得，1、2号炉的散热损失分别为：0.64%、0.68%，较设计值0.39%分别高0.25%和0.29%。
灰渣物理热损失Q6是指从锅炉中排除的灰渣还具有相当高的温度（600-800℃）而造成的损失，它的大小决定于燃料的灰分、燃料的发热量和排渣方式等。印电公司褐煤发热量低、1、2号炉排烟温度较设计值148℃分别高：24.72℃、26.04℃。计算可得1、2号炉的灰渣物理热损失分别为：0.064%、0.066%，较设计值0.02%分别高0.044%和0.046%。
综合上述Q2、Q3、Q4、Q5、Q6可以得出1号炉的效率为：89.58%，2号炉的效率为：91.09%。印电机组的设计热耗：8418.2kj/kwh，锅炉保证效率91%，管道效率98.9%，直接厂用电率10.9%。计算可得：设计机组纯凝工况发电煤耗：319.297g/kwh，供电煤耗：358.358g/kwh。锅炉效率每变化1%，影响机组发电煤耗3.548g/kwh，影响机组供电煤耗3.982g/kwh。表4、表5分别为各项损失变化对机组煤耗的影响。
4.结论
从以上分析可以得出，影响1号锅炉效率最大的为排烟热损失Q2，主要是由于干烟气损失造成，空预器的漏风、排烟温度偏高导致了干烟气的损失较设计值偏大，影响发、供电煤耗在6.74g/kwh、7.57g/kwh。由于入炉褐煤的水分较设计值高影响发、供电煤耗在2.24g/kwh、2.51g/kwh。锅炉散热损失影响发、供电煤耗在0.89g/kwh、1.00g/kwh，较设计值高，说明锅炉的保温还需改善。灰渣物理热损失q6影响发、供电煤耗在0.16g/kwh、0.18g/kwh。机械未完全燃烧损失q4影响发、供电煤耗在-3.3g/kwh、-3.7g/kwh，说明锅炉燃烧情况较好。化学不完全燃烧损失q3没有影响机组发、供电煤耗，说明现在的控制过量空气系数是最佳的。锅炉效率89.58%，共计影响1号机发、供电煤耗在6.71g/kwh、7.53g/kwh。
影响2号锅炉效率最大的为排烟热损失Q2，主要是由于干烟气损失造成，排烟温度偏高导致了干烟气的损失较设计值偏大，影响发、供电煤耗在1.31g/kwh、1.47g/kwh。由于入炉褐煤的水分较设计值高影响发、供电煤耗在2.09g/kwh、2.35g/kwh，与1号炉接近。锅炉散热损失影响发、供电煤耗在1.03g/kwh、1.15g/kwh较设计值高，说明锅炉的保温还需改善。灰渣物理热损失q6影响发、供电煤耗在0.16g/kwh、0.18g/kwh。机械未完全燃烧损失q4影响发、供电煤耗在-3.23g/kwh、-3.62g/kwh，说明锅炉燃烧情况较好。化学不完全燃烧损失q3没有影响机组发、供电煤耗，说明现在的控制过量空气系数是最佳的。锅炉效率91.09%，共计影响2号机发、供电煤耗在1.35g/kwh、1.51g/kwh。
综上所述，1号炉的漏风应尽快治理，将可大幅降低机组发、供电煤耗。由于本次分析煤质元素的化验的水分在45.39%，仅这部分高出设计煤质水分在7.59%，影响2台机的发电煤耗在2克以上，若燃用褐煤水分在52%左右时，将会影响发电煤耗在4g以上，故尽量降低燃煤水分，将大大提高锅炉效率。
参考文献
[1]锅炉原理，水力电力出版社.1986年5月第一版.范从振.
[2]火力发电厂节能和指标管理技术，2009年1月第二版.李青,公维平.
[3]火电厂能耗指标分析手册，2011年1月第一版.蒋明昌.
[4]热力计算数据汇总，2009年10月A版. 华西能源工业股份有限公司.
[5]热力计算数据汇总，2014年5月A版. 哈尔滨锅炉厂有限公司.
作者简介
首尽辉（1976-10-04），男，汉族，籍贯：广东省珠海市人，当前职务：发电运行部经理，当前职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：发电厂运行。
论文作者:首尽辉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/30
标签：损失论文; 煤耗论文; 锅炉论文; 炉膛论文; 烟气论文; 排烟论文; 水分论文; 《电力设备》2018年第2期论文;