蔡新春：燃煤锅炉长周期安全经济运行试验研究及成功实践

春潮涌动上党城，智改数转启新程。2026年3月25-27日，2026第四届热力发电数智化升级与智慧运维技术交流会在山西长治隆重召开。本次会议以热力发电数智化升级与智慧运维为核心主题，汇聚行业顶尖专家、政企领导、企业精英齐聚一堂，聚焦政策解读、技术创新、实践落地等关键维度，共话热电行业绿色低碳、智能高效发展新路径，为全国热力发电产业转型升级注入智慧动能。

本次交流会在中国节能协会指导下，由中国节能协会热电产业专业委员会主办、武汉敢为科技有限公司联合主办，得到了长治市市委、市政府，市能源局及各区县能源局的大力指导与支持，长治市市委常委、副市长呼亚民，国家能源集团首席科学家、俄罗斯自然科学院外籍院士朱法华、国务院原参事、国家能源局原局长徐锭明等众多行业重磅嘉宾出席会议，中国节能协会热电产业专业委员会秘书长张东胜担任本次会议主持，来自全国各地的热电企业代表、产业链相关单位及媒体嘉宾共170余人参加了交流会。

山西国际能源集团有限公司（格盟国际）原首席工程师、正高级工程师、山西大学客座教授蔡新春，结合山西本地实践经验，作《燃煤锅炉长周期安全经济运行试验研究及成功实践》报告，分享燃煤锅炉优化运行的宝贵实操经验，为行业提供极具针对性的参考。

演讲主题：《燃煤锅炉长周期安全经济运行试验研究及成功实践》

演讲嘉宾：山西国际能源集团有限公司（格盟国际）原首席工程师、正高级工程师、山西大学客座教授蔡新春

演讲内容：

一、影响锅炉安全经济运行的因素

1. 我国电力现状

煤电是我国电力供应的主体，是世界上发电最多的国家，提供了廉价、可靠的电力来源，支撑了经济快速发展。在碳达峰、碳中和实现过程中，高效、安全、经济、环保、灵活性等运行要求下，煤电仍将是电力及供热稳定供应的压舱石。优质煤用于煤粉锅炉机组，矸石、煤泥、洗中煤等低热值煤用于循环流化床机组。

2. 锅炉运行目标

锅炉运行的核心目标是：锅炉效率高、厂用电率低、粉尘等排放符合标准、运行安全稳定。

3. 安全性影响因素

高温受热面爆管；水冷壁高温腐蚀、磨损、管内腐蚀；燃烧不稳、掉焦灭火、炉膛打炮；空气预热器低温腐蚀、氨化物结晶；省煤器磨损泄漏；管内氧化皮；膨胀不畅、焊口缺陷、错用材料等

4. 环保排放与经济性

环保排放指标包括NOx、SO₂浓度、粉尘浓度。经济性方面，影响指标包括：排烟温度偏高或偏低、飞灰含碳量偏高、漏风率高、制粉电耗、风机电耗、减温水量、助燃油量、排污量、蒸汽吹灰等。

5. 主要影响因素分析

（1）燃料因素：燃料煤种偏离设计值、不稳定，不能精准在线测量煤种成分及热值；高硫煤、高碱煤、高灰煤、煤矸石、煤泥、污泥、垃圾废物等。

（2）热工表计：壁温指示数据数量有限、最高点变动、间接测量；表盘风量指示数据受直管段不足、风门特性不佳、一次风粉均匀性差且磨损严重、一次风速调节装置不可靠等影响。

（3）锅炉结构和参数：锅炉设计裕度偏小，高等级材料成本高，大型化结构复杂，热偏差较大。

（4）负荷运行要求：机组负荷不稳定，深度调峰负荷低至20%左右，升降负荷速率要求高。

（5）运行参数：锅炉冷热态试验关键参数包括氧量、一次风率、二次风率、燃尽风率（煤粉炉）、漏风率等。辅机及关键设备参数如燃烧器浓淡挡板、钝体、旋流叶片、隔板等变形或烧损；直吹式制粉系统煤粉细度准确监测困难；钢球磨煤机钢球配比不能保证最佳；旋流燃烧器一二次风速、旋流强度调节拉杆等。

（6）运行氧量：当氧量较小时，NOx生成少、磨损小、风机电耗小、燃烧稳定，但易高温腐蚀、易结焦；当氧量较大时，NOx生成多、磨损大、风机电耗大、燃烧稳定性差，但有利于防止高温腐蚀、防止结焦。

（7）运行现状问题：普遍存在一次风率大、燃尽风率大、二次风率小、漏风率大的问题。一次风率大导致煤粉锅炉不易堵磨、不易堵管、喷口不易烧损，流化床锅炉不易结焦，但容易调整；燃尽风率大使得NOx原始浓度小，喷氨量少，氨逃逸少，空气预热器堵塞小；漏风率大导致锅炉房卫生好，排烟温度低；二次风率小导致炉内燃烧空气动力场不佳，负荷越低越严重，火焰中心上移，受热面壁温升高，燃烧稳定性下降，炉内高温腐蚀和结焦严重、喷口烧损等问题。

（8）汽温控制：投产初期一般按照设计值控制主汽温度和再热汽温，但受热面发生变形、超温、氧化皮、蠕涨、直到频繁爆管后，往往需要降汽温运行或进行受热面升级改造。

（9）锅炉冷态空气动力场试验：包括一次风速均匀性测试及角度、二次风速风门挡板开度特性、燃尽风（SOFA、OFA）挡板开度特性等。

（10）锅炉热态调整试验：包括一次风速均匀性调整、二次风速各层燃烧器分布、燃尽风大小等。

（11）制粉系统调整试验：包括磨煤机煤粉细度、出力、风量调整，磨煤机台数优化，钢球磨煤机的钢球优化，中速磨煤机磨辊压力、分离器角度、动态分离器转速等。

二、长周期安全稳定运行关键参数的控制及案例

运行关键参数的控制对提高锅炉的安全经济稳定运行有重要作用。只有保证机组连续安全稳定运行，才能真正提高电厂的经济性。在运行方面，不能仅仅依赖制造厂提供的自动控制系统、热工表计、运行规程和习惯性操作。运行中防止火焰偏斜、防止火焰上移，控制炉膛出口烟温，是保证受热面安全、稳定、长周期运行的重中之重。控制的关键参数包括：炉膛出口烟温、一次风率、二次风率、燃尽风率等，对于旋流燃烧器，还包括一次风旋流强度、二次风旋流强度。

案例1：控制炉膛出口烟温——降低一次风率

某300MW煤粉锅炉电厂，2007年初投产半年多，高温再热器蠕涨量已接近超标，运行中超温主要是燃烧中心上移和热偏差造成。从2007年8月份进行燃烧优化调整，严格防止超温和较大的热偏差。到2008年6月25日又运行一年后，停炉检查发现新的蠕涨量很小。2008年7月29日对末级再热器抽取第10、12、60排检查出口段管圈涨粗，2008年6月23日测量最大值在第2、3排，最大为63.9～64.2mm，未发现有新的蠕涨量。

通过调整磨煤机运行台数、降低一次风率，使末级再热器进口平均烟温从766.2℃降至696.3℃，末级过热器进口平均烟温从638.8℃降至591.7℃，出口平均烟温从509.6℃降至481.4℃。

案例2：控制炉膛出口烟温——降低一次风率某电厂600MW机组煤粉锅炉，从2007年底投产后，为了提高直吹式制粉系统的可靠性，习惯性多投一套制粉系统运行。设计满负荷为5用1备，实际运行中为6套制粉系统。多投一套制粉系统导致进入制粉系统的冷风量增加，排烟温度升高，一次风率增大，火焰中心上移，过热器减温水增大，高温受热面超温或微超温，再热器减温水增大，机组汽耗增大，转机电耗增大，炉膛出口烟温增高、偏差增大，造成超温。

经过燃烧优化调整，采取以下措施：提高煤粉细度、控制磨煤机台数（高负荷运行5台、低负荷运行4台）；降低磨煤机通风量（平均降低15%）；磨煤机出口温度从80℃提高到90℃；降低一次风压（大约降低1KPa）；采用不同高度的燃烧器对应的磨煤机不同出力和不同煤粉细度。

效果显著：两台锅炉达到长周期稳定运行，其中2#锅炉从2009年1月5日到2010年1月5日连续运行366天。

案例3：主汽和再热器低负荷汽温偏差大问题——降低一次风率

某电厂600MW机组四角切圆燃烧煤粉锅炉，在50%负荷（340MW）时出现主汽和再热器热偏差问题。通过调整，一次风量从514t/h（57.1%）降至370t/h（38.3%），二次风量从385t/h增至596t/h，总风量从899.4t/h增至966t/h。调整后，主汽温度从564℃/515℃改善为542℃/543℃，再热汽温从561℃/500℃改善为532℃/527℃。

案例4：控制炉膛出口烟温——增大磨煤机再循环风量、降低一次风率

某电厂215MW机组，两台对冲旋流燃烧“T”型煤粉锅炉（Eπ670/140型超高压、中间再热、单汽包、自然循环、固态排渣）。该炉采用钢球磨中间储仓式制粉系统乏气送粉，供风系统由热风、温风、冷风和再循环风组成。由于燃用烟煤，为控制磨煤机出口温度不高于70℃，通常热风门全关，再循环风门全开，温风门开度在40%左右，冷风门开度在40～100%。原磨煤机再循环管径为φ400×10mm，正常运行中挡板已开至最大，没有裕量调节。将管径加大到φ630×5mm，再循环管截面积是原来的2.66倍，以便通过对再循环挡板的调节达到降低一次风压和减小冷风门开度，从而降低一次风速和磨煤机冷风量，而不影响制粉系统磨煤出力。

改造后效果显著：高过、高再均有不同程度的壁温下降，其中再热器调节受热面平均壁温分别下降34.13℃和30.08℃，最高壁温分别平均下降41℃和38℃。4#锅炉左后最高壁温从541℃降到450℃，下降91℃。采取综合措施后最高壁温为507℃，远小于所用钢材12Gr1MoV允许壁温580℃。4#锅炉从2004年11月3日到2005年11月5日连续运行368天，创该炉新纪录；3#锅炉从2005年4月6日到2006年8月4日连续运行475天，创造该厂新的记录，也是当时省内最长记录。

案例5：燃烧优化调整，降低炉膛出口温度

某电厂215MW机组，四台对冲旋流燃烧“T”型煤粉锅炉（210MW Eπ-670-13.8-545KT）。锅炉为单炉体、双炉膛、呈T型布置，炉两侧墙标高13.6m和18.1m处上下两层对称布置16只旋流喷燃器，在两侧墙标高20.6m处对称布置8只三次风喷口。

采取的措施包括：降低一次风速（从30%降低）；提高二次风速；加大磨煤机再循环开度，降低三次风速；优化一、二、三次风之间的分配关系；调整旋流强度，保证高温回流。

调整后炉膛出口温度明显下降（从640℃降至575℃），减温水大幅减少。2005、2006年发电量每年连续增加10亿度。四台苏制锅炉最长连续运行天数大幅提升，原最长仅196天，调整后最长达到508天、638天、395天、448天。“四管”泄漏总次数也显著下降。

案例6：兆光电厂300MW煤粉锅炉制粉系统与燃烧器改进

问题：一次风管频繁煤粉堵管、出力低、电耗大等。

改进措施：改变钢球材质：由低铬钢铸球改为热轧球；调整不同直径钢球配比：从φ30、φ40、φ50调整为φ25、φ30、φ40、φ50、φ60、φ70；降低磨内料位：从650Pa降至450Pa；减低磨煤机通风量：一次风机挡板开度从100%降至65%；增大磨煤机出口分离器间隙：从35mm增至160mm

效果：机组最大负荷从240MW升至300MW；一次风机电流降低15%；磨煤机运行电流降低13%；一次风量减少，一次风管磨损减少；一次风压降低，空气预热器漏风减少；一次风管堵管问题解决；磨煤机故障减少。

低氮燃烧器改造：将一次风喷口由垂直浓淡分离改为水平浓淡分离，实现煤粉浓度大的气流偏向火焰中心、浓度小的气流偏向炉膛四周，形成“风包粉”燃烧方式。在主燃烧区上方约6m标高增加二次燃尽风喷口，实现分级燃烧；二次风截面积非对称缩小。

2012年6～9月完成一次风燃烧器改造，2013年5～9月完成燃烧器改造。改造后炉膛出口NOx降低50%以上，NOx浓度换算成干基6%氧量由600～780mg/m³降至370～750mg/m³，每年两台炉脱硝尿素节省约200万元。最低不投油稳燃负荷可达50%BMCR，飞灰和大渣含碳量减少，排烟温度、减温水量等指标均未增加，水冷壁高温腐蚀和结焦情况良好。该厂成为山西省首批超低排放改造一次成功的电厂，获政府改造费用补贴30%。

案例7：瑞光电厂300MW煤粉锅炉

该厂磨煤机型号BBD4360，通过优化调整和运行管理，实现了十几年供热安全稳定运行（习近平主席曾参观考察过）。

案例8：阜新电厂350MW煤粉锅炉

该厂磨煤机型号BBD4360，原来电流为154A（2024年10月），优化后降至130A左右（2025年11月），每吨煤耗电降低23.2%（该厂李鹏总理曾为第六任厂长）。