鍋爐排煙溫度高的危害及其治理

鮑永武

（國家電力投資集團(tuán)公司內(nèi)蒙古能源有限公司大板發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

現(xiàn)階段，受限于我國能源類型，以煤炭為主要燃料的火力發(fā)電依舊是在電能生產(chǎn)市場中占有較大比例。而煤炭燃燒所產(chǎn)生的煙氣中含有大量的粉塵、二氧化硫、氮氧化物等大氣污染物，是形成包括霧霾、酸雨等在內(nèi)的大氣污染主要來源。為此，形成有效的環(huán)保治理對(duì)煙氣進(jìn)行處置尤為重要。然而，與前文所談及的污染物相比，溫度的排放往往受到一定的忽視。

實(shí)際上，過高的溫度排放不僅會(huì)成為直接的大氣污染物，同時(shí)由于其對(duì)后續(xù)環(huán)保工藝的擾動(dòng)、對(duì)煙氣散播特性的影響等方面具有明顯的作用。此外，溫度過高的煙氣也標(biāo)志著鍋爐運(yùn)行狀態(tài)的異常，需要引起足夠的重視。針對(duì)這一情況，本文將系統(tǒng)分析其危害與原因，并形成科學(xué)且有效的治理策略，旨在為后續(xù)的相關(guān)升級(jí)改造提供基本遵循。

1 鍋爐排煙溫度高的危害

鍋爐正常運(yùn)行中煙氣的溫度應(yīng)該穩(wěn)定在一定的范圍之內(nèi)，過高及過低的溫度均會(huì)對(duì)整體系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。如果溫度過低會(huì)影響后續(xù)脫硝工藝的催化速率，減少煙氣的消散面積、造成水蒸氣的煙道凝結(jié)等。

而如果溫度過高則會(huì)產(chǎn)生如下幾方面主要危害；①對(duì)余熱的回收利用具有消極影響。煙氣過高導(dǎo)致大量的余熱隨著煙氣排入到大氣中去，對(duì)大氣環(huán)境形成一定的擾動(dòng)。除此之外，按照物料衡算的方式來進(jìn)行評(píng)價(jià)也客觀上降低了鍋爐的熱效率。②對(duì)省煤器運(yùn)行產(chǎn)生影響。省煤器架設(shè)在煙道內(nèi)，通過水膜的方式對(duì)煙氣中的余熱進(jìn)行回收，并通過鍋爐水余熱的方式達(dá)到降低能源消耗、提高熱效率的目的。一般省煤器的受熱面積是采用標(biāo)準(zhǔn)溫度進(jìn)行計(jì)算的，如果煙氣溫度過高會(huì)產(chǎn)生水膜表面沸騰現(xiàn)象，進(jìn)而造成省煤器氣堵，影響其正常運(yùn)行。③對(duì)脫硝工藝產(chǎn)生影響。本項(xiàng)目采用SCR作為脫硝工藝，其中需要通過催化劑來降低反應(yīng)溫度并提高反應(yīng)速率。催化劑的催化效應(yīng)與煙氣溫度相關(guān)，如果煙氣存在嚴(yán)重超溫的情況下甚至?xí)沟么呋瘎┗盍ο陆瞪踔了劳?，造成?yán)重?fù)p失。④對(duì)除塵系統(tǒng)產(chǎn)生影響。本項(xiàng)目采用靜電除塵器聯(lián)合布袋除塵為后續(xù)的除塵手段，綜合除塵比例超過99%。如果煙氣過高一方面在靜電除塵的過程中會(huì)降低其除塵效率，根據(jù)現(xiàn)有的研究結(jié)果表明煙氣每上升10攝氏度，其除塵效率會(huì)下降約0.8個(gè)百分點(diǎn)；另一方面，過高的溫度容易造成布袋的消防隱患，由于布袋溫度過高而自燃所產(chǎn)生的生產(chǎn)安全事故已有報(bào)道。⑤對(duì)運(yùn)行成本造成影響。煙氣溫度過高會(huì)形成爐底風(fēng)量增加，為滿足其風(fēng)量需求勢(shì)必需要增加吸風(fēng)電機(jī)的工作量，從運(yùn)行成本的角度而言形成一定的浪費(fèi)，同時(shí)降低了相關(guān)部件的使用壽命。

2 鍋爐排煙溫度高的原因及其治理策略

2.1 排煙溫度高的原因

在理論分析與總結(jié)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)排煙溫度升高的原因進(jìn)行了分類，造成排煙溫度升高原因主要有漏風(fēng)、摻冷風(fēng)量多、受熱面積灰、空預(yù)器入口空氣溫度高及受熱面布置原因等。

具體而言大致可以分為三個(gè)方面：一是系統(tǒng)原因，即由于系統(tǒng)設(shè)定以及系統(tǒng)間配合不暢而導(dǎo)致其煙氣排放溫度過高，如爐膛或制粉系統(tǒng)漏風(fēng)、空預(yù)器入口風(fēng)溫高等原因；二是運(yùn)行原因，即在鍋爐運(yùn)行過程中由于系統(tǒng)設(shè)定或運(yùn)行規(guī)范化操作較差而導(dǎo)致運(yùn)行出現(xiàn)問題產(chǎn)生的煙氣溫度過高現(xiàn)象。如磨煤機(jī)出口溫度低、受熱面布置不合理、一次風(fēng)率偏高等；三是維護(hù)原因，即由于對(duì)于鍋爐及煙道余熱回收系統(tǒng)的維護(hù)不及時(shí)而導(dǎo)致其部分設(shè)備與設(shè)施暫時(shí)失去作用或者作用效果低下而導(dǎo)致的煙氣溫度過高，如受熱面積灰等。

2.2 煙氣溫度高的治理策略

找到了溫度過高的根本原因，以問題為導(dǎo)向，針對(duì)不同原因制定具有針對(duì)性的治理策略是解決上述問題的核心關(guān)鍵。從筆者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)角度來看，在這一問題的處置層面可以從如下幾個(gè)方面來進(jìn)行構(gòu)建：

（1）針對(duì)系統(tǒng)原因產(chǎn)生排煙溫度過高的治理

解決系統(tǒng)原因而導(dǎo)致的溫度升高需要從系統(tǒng)設(shè)置原因角度入手。就一般情況而言大致分為如下幾種：一是對(duì)于爐膛進(jìn)行改造。在爐膛出口空氣系數(shù)不變的情況下，爐膛及制粉系統(tǒng)漏風(fēng)將使送風(fēng)量下降，空氣預(yù)熱器的傳熱系數(shù)K下降。故而，我們需要在設(shè)備運(yùn)行之前以及運(yùn)行的過程中基于降低漏風(fēng)的目的對(duì)設(shè)備進(jìn)行查找問題及改造。

具體方法是對(duì)爐本體及制粉系統(tǒng)進(jìn)行查漏及堵漏工作。一方面在運(yùn)行時(shí)隨時(shí)關(guān)閉爐本體各檢查門、檢查孔，采用密封較好的給煤機(jī)（如埋刮板給煤機(jī)）等。

另一方面，可采用保持爐膛出口過量空氣系數(shù)不變的條件下，微正壓運(yùn)行判斷漏風(fēng)對(duì)排煙溫度所產(chǎn)生的影響。二是設(shè)備在一次風(fēng)系統(tǒng)中摻入了冷風(fēng)，這一問題在形成煙氣溫度過高的過程中與漏風(fēng)的原因相同。

在爐膛的出口由于過量空氣系數(shù)不變，一次風(fēng)中摻冷風(fēng)使得流過空氣預(yù)熱器的熱風(fēng)減少，空氣預(yù)熱器吸熱量降低，導(dǎo)致排煙溫度升高。在改造的過程中，我們需要從設(shè)計(jì)的角度入手，為其提供進(jìn)入爐膛的風(fēng)量控制體系，在避免爐膛及制粉系統(tǒng)漏風(fēng)的基礎(chǔ)上，形成通過預(yù)熱器進(jìn)行控制的這一概念與實(shí)際操作。

（2）針對(duì)運(yùn)行原因產(chǎn)生排煙溫度過高的治理

所謂的運(yùn)行問題主要是指鍋爐在運(yùn)行過程中由于操作不當(dāng)而形成的煙氣高溫，根據(jù)不同的原因其治理策略大致分為如下幾個(gè)方面：一是空氣預(yù)熱器入口風(fēng)溫高，空氣預(yù)熱器傳熱溫差小，煙氣的放熱量就少，而導(dǎo)致的排煙溫度升高。此種現(xiàn)象往往是由于外部環(huán)境所造成的，如夏天的炎熱空氣或者由于進(jìn)氣口的開口方向所導(dǎo)致的進(jìn)氣溫度較高等。

針對(duì)這一問題可以增加受熱面的方式來形成空預(yù)器入口煙溫的實(shí)質(zhì)性降低。但是需要同時(shí)注意的是過多的受熱面會(huì)帶走大量的熱量，從而使得煙氣溫度在冬季時(shí)呈現(xiàn)出偏低的態(tài)勢(shì)。故而形成有限調(diào)節(jié)的受熱面積體系是一種有效的手段。二是由于操作不當(dāng)而使得溫度調(diào)節(jié)設(shè)備，如空氣預(yù)熱器等方面在運(yùn)行的過程中存在泄漏。

此種泄漏會(huì)直接導(dǎo)致預(yù)熱失敗或者熱量外流，最終通過煙氣溫度的方式進(jìn)行表征。為了解決這一問題，我們需要在運(yùn)行前對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)，必要時(shí)可以通過加建自動(dòng)化監(jiān)測設(shè)備等方式按照壓力、溫度等敏感指標(biāo)對(duì)相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

這一特征與操作過程廣泛的在一次風(fēng)漏向煙氣側(cè)、二次風(fēng)側(cè)，二次風(fēng)漏向煙氣側(cè)等領(lǐng)域內(nèi)形成應(yīng)用。三是在受熱面布置方面：需要重新進(jìn)行鍋爐熱力計(jì)算，必要時(shí)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(yù)器入口煙溫。

（3）針對(duì)維護(hù)原因產(chǎn)生排煙溫度過高的治理

受熱面積灰指鍋爐受熱面積灰、結(jié)渣及空預(yù)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(yù)器入口煙溫升高，從而導(dǎo)致排煙溫度升高；空氣預(yù)熱器堵灰則使空氣預(yù)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。

積灰對(duì)于熱量的傳導(dǎo)具有嚴(yán)重的抑制作用，從現(xiàn)有的研究結(jié)果來看，爐膛積灰每增加1mm，則熱傳輸效率則降低28%左右，且隨著積灰的增加而削減的比例逐步提高。

另一方面由于操作不當(dāng)，火焰偏斜，一次風(fēng)速過高等原因還會(huì)形成受熱面結(jié)焦由于鍋爐嚴(yán)重超負(fù)荷，鍋爐容積熱負(fù)荷過大，使?fàn)t膛溫度過高，灰粒到達(dá)水冷壁壁面和爐膛出口時(shí)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?fàn)t內(nèi)溫度更高，形成惡性循環(huán)，使排煙溫度升高。針對(duì)這一問題，同樣需要定期進(jìn)行維護(hù)來予以處置。

3 結(jié)語

本文以煙氣溫度高為研究內(nèi)容。首先，分析了煙氣溫度高可能產(chǎn)生的危害，引起足夠的重視；其次，從產(chǎn)生原因的角度分析了煙氣溫度高問題的可能原因，并按照設(shè)備、運(yùn)行及維護(hù)等三個(gè)方面進(jìn)行了分類；最后，按照可能產(chǎn)生的原因及常見問題對(duì)不同因素下導(dǎo)致的鍋爐排煙溫度高等問題進(jìn)行了優(yōu)化。希望通過本文的研究能夠?yàn)楹罄m(xù)的相關(guān)技術(shù)升級(jí)與改造提供理論支撐與實(shí)踐指導(dǎo)。