火電廠鍋爐排煙溫度高影響因素的分析

呂小東 代廣文

（元寶山發(fā)電有限責任公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024076）

0 引言

元寶山發(fā)電有限責任公司三期工程安裝600MW汽輪發(fā)電機組，鍋爐為哈爾濱鍋爐有限責任公司生產(chǎn)的亞臨界一次中間再熱強制循環(huán)汽包爐，制粉系統(tǒng)為正壓直吹式制粉系統(tǒng)，運行時排煙溫度達150℃左右。鍋爐排煙溫度偏高，嚴重影響了鍋爐運行的經(jīng)濟性（一般情況下，排煙溫度每升高 10℃，排煙損失增加 0.5～0.8%），同時對爐后電除塵的安全運行也構(gòu)成威脅，所以有必要根據(jù)設備的具體狀況，全面分析造成鍋爐排煙溫度升高的各種因素，制定出切實可行的措施以達到降低排煙溫度，減少排煙損失，提高鍋爐效率。

1 排煙溫度高的原因分類

在理論分析與總結(jié)現(xiàn)場經(jīng)驗的基礎上，對排煙溫度升高的原因進行了分類，造成排煙溫度升高原因主要有漏風、摻冷風量多、受熱面積灰、空預器入口空氣溫度高及受熱面布置原因等，下面就這幾方面原因作詳細的分析討論。

1.1 漏風

（1）爐膛系統(tǒng)漏風

（2）制粉系統(tǒng)漏風

（3）空預器入口前煙道漏風

1.2 摻冷風量多

（1）磨煤機出口溫度低

（2）一次風率偏高

1.3 空預器入口風溫高

1.4 受熱面積灰

1.5 受熱面布置原因

2 排煙溫度高的理論分析及解決措施

2.1 漏風

漏風是指爐膛漏風、制粉系統(tǒng)漏風及空預器入口前煙道漏風，是排煙溫度升高的主要原因之一，是與運行管理、檢修以及設備結(jié)構(gòu)有關(guān)的問題。爐膛漏風主要指爐頂密封、看火孔、人孔門及爐底密封水槽處漏風；制粉系統(tǒng)漏風指備用磨煤機風門、擋板處漏風；空預器入口前煙道漏風指氧量計前尾部煙道漏風。在爐膛出口過量空氣系數(shù)不變的情況下，爐膛及制粉系統(tǒng)漏風將使送風量（即通過空預器的送風量）下降，空氣預熱器的傳熱系數(shù) K下降。此外送風量下降也使得空氣預熱器出口熱風溫度升高，空氣預熱器的傳熱溫壓下降，而 K及傳熱溫壓的下降使空氣預熱器的吸熱量降低，最終使排煙溫度升高。

2.2 摻冷風量多

一次風中摻冷風和漏風一樣，在爐膛出口過量空氣系數(shù)不變的情況下，一次風中摻冷風使得流過空氣預熱器的熱風減少，空氣預熱器吸熱量降低，導致排煙溫度升高。造成一次風中冷風量用得多的原因有以下方面∶目前國產(chǎn)鍋爐機組，往往在設計時認為進入爐膛的風量中，除爐膛及制粉系統(tǒng)漏風外，都是通過預熱器的這一概念所造成。實際上制粉系統(tǒng)在運行時，要摻入部分冷風，以保持一定的磨煤機出口溫度，結(jié)果使通過預熱器的風量小于設計值，因而導致排煙溫度升高。

2.2.1 磨煤機出口溫度

為保證安全運行，通常對磨煤機出口溫度有所限制，煙煤直吹式時不超過80℃。另一方面，鍋爐設計時熱風溫度的選擇主要取決于燃燒的需要，所選定的熱風溫度往往高于所要求的磨煤機入口的干燥劑溫度，因此要求在磨煤機入口前摻入一部分溫度較低的介質(zhì)，磨煤機出口溫度控制的越低，則冷一次風的比例越大，即流過空預器的風量降低，引起排煙溫度升高。在爐膛不結(jié)焦及制粉系統(tǒng)安全的前提下，可適當提高一次風風粉混合物的溫度，減少冷風的摻入量。磨煤機出口溫度不易過高是為了防止揮發(fā)分爆燃，對于揮發(fā)分較高的煙煤，揮發(fā)分大量析出的溫度要在200℃左右，因此，磨煤機出口溫度的提高是有一定潛力的。

2.2.2 一次風率

磨煤機實際運行中，在保持一定的磨煤機出口溫度下，一次風量越大，則其中冷一次風量也增大，同時，會造成送風量的降低，從而導致排煙溫度升高。一次風率過高時，為達到風粉混合物著火溫度所需的吸熱量就要多，著火時間就延長；煤質(zhì)揮發(fā)分高時，需助燃氧氣較多，就需要較高的一次風率。一般煙煤一次風率在25%～45%之間。

制粉系統(tǒng)使用的干燥劑為熱風加冷風，當一次風率增加時，為控制磨煤機出口溫度或排粉機進口溫度不超限，必然使冷風量增加，在爐膛出口過量空氣系數(shù)不變的前提下，流過空氣預熱器的熱風量減少，排煙溫度升高。 試驗證明，一次風率與排煙溫度近似成線性關(guān)系，其斜率K與一次風中所用冷風量大小有關(guān)。一次風率每增加1%，排煙溫度增加1～1.1℃。降低一次風率是降低排煙溫度的有效措施。但需注意∶一次風率降低，一次風速跟著降低，一次風速太低，可能使一次風管內(nèi)積粉。為此須盡可能地使同層一次風中風速相同，為最大限度地降低一次風率創(chuàng)造條件。通常鍋爐冷態(tài)所做的一次風速調(diào)平，只是調(diào)節(jié)煤粉混合器前的節(jié)流孔板，使并列的管道在純空氣流動狀態(tài)達到阻力等，但這并不能做到鍋爐正常運行時，同層一次風管內(nèi)流速相等。這是因為送粉管道的阻力與煤粉濃度有關(guān)，它隨著煤粉濃度的增加而增加，且增幅相對較大。解決問題的辦法是，在煤粉混合器后管道上增加一節(jié)流縮孔，在冷態(tài)一次風調(diào)平后，再在投粉后，調(diào)節(jié)該節(jié)流孔板，使同層一次風管的流速相同。降低一次風率的另一主要方法是隨負荷不同而增減燃燒器，停用部分燃燒器后，不僅可減少一次風率而且使火焰集中，低負荷時穩(wěn)定燃燒。停用燃燒器的順序應自上而下，也有可自下而上停用燃燒器以提高低負荷時再熱汽溫，但應視底部二次風擋板是否能關(guān)嚴而論。一次風速過高會退遲著火時間，過低會燒損噴燃器出口管，并可能造成一次風管內(nèi)煤粉沉積以致堵塞管道。一次風速在 25～32m/s。

2.3 受熱面積灰

受熱面積灰指鍋爐受熱面積灰、結(jié)渣及空預器傳熱元件積灰，鍋爐受熱面積灰將使受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)降低，鍋爐吸熱量降低，煙氣放熱量減少，空預器入口煙溫升高，從而導致排煙溫度升高；空氣預熱器堵灰則使空氣預熱器傳熱面積減少，也將使煙氣的放熱量減少，使排煙溫度升高。爐膛積灰厚度由1mm增加到2mm時，傳熱量減少28%，當受熱面有3mm積灰就可造成爐膛傳熱量下降近40%，相應爐膛出口煙溫升高近600℃。

2.4 受熱面結(jié)焦

（1）操作不當，火焰偏斜，一次風速過高。

（2）由于鍋爐嚴重超負荷，鍋爐容積熱負荷過大，使爐膛溫度過高，灰粒到達水冷壁壁面和爐膛出口時還不能得到足夠的冷卻，從而造成結(jié)焦，影響受熱面內(nèi)冷卻介質(zhì)吸熱，使爐內(nèi)溫度更高，形成惡性循環(huán)，使排煙溫度升高。

2.5 空預器入口風溫高

在夏天，空氣預熱器入口風溫高，空氣預熱器傳熱溫差小，煙氣的放熱量就少，從而使排煙溫度升高。同時制粉系統(tǒng)需要的熱風減少，流過空預器的一次風減少，排煙溫度升高，這屬于環(huán)境因素，是難以克服的，若增加過多的受熱面，降低空預器入口煙溫，則冬季時，排煙溫度會低于露點值，為防止空預器低溫腐蝕，必須投入暖風器，來提高排煙溫度，這樣，輔汽損失會增大，所以要根據(jù)環(huán)境溫度變化的規(guī)律，綜合考慮設計布置受熱面。

2.6 空氣預熱器內(nèi)漏

由于空氣預熱器徑向、軸向、環(huán)向密封不嚴，空氣預熱器內(nèi)漏，一次風漏向煙氣側(cè)、二次風側(cè)，二次風漏向煙氣側(cè)，由于空氣預熱器在熱態(tài)膨脹后呈蘑菇狀，熱端漏風量更大，降低了煙氣傳熱溫壓，排煙溫度升高。

2.7 受熱面布置原因

由于鍋爐設計時，對爐膛沾污系數(shù)估算不準，使得受熱面布置不合理，或者是由于結(jié)構(gòu)不佳造成受熱面吸熱不足，導致空預器入口煙溫偏高，從而使得排煙溫度升高，這需要重新設計鍋爐熱力計算，必要時可采取增加省煤器管排，或?qū)⑹∶浩饔晒夤苁礁臑轹捚?，增加省煤器的吸熱量，降低空預器入口煙溫。

3 鍋爐進行燃燒調(diào)整及制粉系統(tǒng)調(diào)整試驗得出的結(jié)論

2007年元寶山發(fā)電有限責任公司#3鍋爐進行燃燒調(diào)整及制粉系統(tǒng)試驗，排煙溫度在149.26～155.19℃之間。

制粉系統(tǒng)漏風主要為備用磨擋板門關(guān)閉不嚴，有冷風穿過備用磨進入爐膛。爐膛漏風主要由于鍋爐爐底液壓關(guān)斷擋板密封性差，爐底漏風大，導致無組織入爐空氣增加，抬高了火焰中心，是排煙溫度升高的一個重要原因?？疹A器漏風率達9.86～11.92%，已遠遠高于設計標準要求的8%。磨煤機出口溫度在90℃左右，達到設計要求，實際試驗一次風速在26～35m/s之間，磨煤機出口溫度和一次風速不是排煙溫度高的主要原因。鍋爐實際所需燃煤量在600MW發(fā)電負荷時，高達365～385t/h，導致一次風率升高，實際運行一次風率由19%增大至33%，原因如下∶

3.1 汽機效率低

由于為空冷發(fā)電機組，發(fā)電負荷在 600MW時，鍋爐主汽流量在1990t/h，而設計流量為1815t/h，鍋爐嚴重超負荷運行，需要的煤量和空氣量大幅度增加。

3.2 實際運行時磨煤機一次風率高

磨煤機生產(chǎn)廠家說明書要求磨煤機滿負荷時，一次風量為18.69Kg/s，實際要想達到滿負荷運行，一次風量必須達到 22～24Kg/s，一次風率實際運行時與設計時相比，明顯偏高。

3.3 磨煤機負荷小

磨煤機負荷小，用來干燥的熱風量就要小，相對投入的冷風量較多，排煙溫度升高。停一臺磨時，由于必須開啟冷風降低磨內(nèi)溫度（由于熱風隔絕門傳熱，磨內(nèi)溫度較高），磨出口門不嚴，冷風從停止運行的磨進入爐膛。導致一次風率偏大。

3.4 煤質(zhì)較差

煤質(zhì)含灰量大，磨出力下降，按實際煤種 （較設計煤種灰分由32.34%增大到35～40%之間）時，每臺磨最大出力僅為60t/h，必須啟動七臺磨才能滿足600MW發(fā)電負荷的運行燃煤需求，但每臺磨長期在低負荷下運行，導致一次風率偏大。

4 改造后的排煙溫度

經(jīng)過 2007年小修，進行堵漏，處理空氣預熱器漏風，對磨煤機進行大修，提高 磨煤機出力，排煙溫度有下降2～3℃，但仍遠遠大于設計值。 經(jīng)過分析，認為因汽機效率低導致的一次風率高應是排煙溫度升高的主要原因，因改造涉及面過大，還未能進行計劃實施。

5 結(jié)束語

本文從元寶山發(fā)電有限責任公司#3鍋爐現(xiàn)場實際出發(fā)，對實際運行排煙溫度高于設計值的原因進行了較為全面的分析，認為一次風率過高是排煙溫度升高的主要原因，漏風是排煙溫度升高的次要原因之一，可為同類型鍋爐分析排煙溫度的原因及采取降低排溫的措施提供理論幫助及實際經(jīng)驗借鑒。

［1］王永成，唐世藹，楊家慶.煤粉爐排煙溫度高的原因分析及運行中可采取的措施[J].安徽電力職工大學學報，2001（04）∶85－88.