談?wù)勫仩t排煙溫度的調(diào)整

黃華

摘 要：在火電廠，鍋爐排煙溫度高低和鍋爐的煙氣量的大小，直接決定鍋爐的排煙損失，而鍋爐的排煙損失又是鍋爐所以損失中的最大部分，因此，鍋爐的排煙損失大小，將直接影響鍋爐的效率，故這項損失是火電廠關(guān)注的重要指標(biāo)。造成排煙損失的因素較多，方方面面，主要空預(yù)器和煙道漏風(fēng)問題、鍋爐受熱面積灰散熱問題和制粉系統(tǒng)分離器溫度設(shè)定及料位等影響。

關(guān)鍵詞：排煙溫度;損失;鍋爐效率;正反平衡計算

中圖分類號：TK227 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）21-0160-02

0 概述

根據(jù)鍋爐的種類及容量的不同，排煙溫度的控制也不盡相同，華潤常熟電廠鍋爐為3X600MW裝機容量，由哈爾濱鍋爐廠引進三井巴布科克能源公司技術(shù)生產(chǎn)的超臨界參數(shù)變壓運行直流鍋爐，單爐膛、一次再熱、型號為HG1980/25.4—YM1。每爐配兩臺回轉(zhuǎn)式三分倉空器預(yù)熱器。

1 排煙溫度高低危害

實驗表明，排煙熱損失在鍋爐燃燒損失中占比70%以上，鍋爐排煙溫度高低和鍋爐排煙氣量的大小是影響鍋爐效率的非常重要原因，使得每個火電廠，費盡心思，想出措施降低排煙損失。實踐總結(jié)，降低排煙溫度1℃，可減少排煙損失減少0.05%，影響煤耗約0.15克/千瓦時。各公司將鍋爐排煙溫度作為發(fā)電一項很重要指標(biāo)。我公司2016年機組年度平均排煙溫度為119℃（年均負(fù)荷500MW），高于鍋爐廠家的設(shè)計值117℃，經(jīng)發(fā)電部組織討論，通過燃燒調(diào)整、運行優(yōu)化來適當(dāng)降低機組排煙溫度。

（1）排煙溫度低可能引發(fā)空預(yù)器冷端低溫腐蝕。現(xiàn)在鍋爐燃燒的煤種中，含有元素硫，其中硫化物在爐膛高溫燃燒和分解出二氧化硫、三氧化硫等有害物質(zhì)，這些含硫煙氣經(jīng)過煙道流動。若鍋爐的排煙溫度較低時，在空預(yù)器冷端煙氣中的水蒸氣容易凝結(jié)在空預(yù)器的散熱面和其他結(jié)構(gòu)上，當(dāng)含有硫元素的二氧化硫、三氧化硫煙氣流過時，由于空預(yù)器冷端煙溫較低，直接溶解在受熱面水蒸汽中，而這些帶有腐蝕性的溶液為酸性，直接腐蝕受熱面金屬，對壁面產(chǎn)生酸腐蝕。尤其機組在停運和啟動過程中，這種現(xiàn)象較為明顯，由于空預(yù)器的散熱片較薄，長期低溫腐蝕會帶來空預(yù)器散熱片的破壞。同時容易使得空預(yù)器堵灰、增加引風(fēng)電耗等不良后果。

（2）排煙溫度過高或過低還可能對電除塵及引風(fēng)機等設(shè)備壽命產(chǎn)生影響。往往過高或過低的排煙溫度都將伴隨著不正常的飛灰或酸度濕度等，這些極易使電除塵引風(fēng)機等設(shè)備的壽命變短。排煙溫度過高還將增加對環(huán)境的熱污染，使我們生存的環(huán)境變差。當(dāng)尾部受熱面上有積油時，更容易使煙氣中殘余燃煤積在尾部受熱面上，排煙溫度高可能會引發(fā)尾部煙道的二次燃燒。

（3）排煙溫度大幅升高使空預(yù)器產(chǎn)生過大的熱膨脹或變形，則可能發(fā)生動靜磨擦，使空預(yù)器轉(zhuǎn)動力矩變大，表現(xiàn)為空預(yù)器電流變大或周期性擺動，嚴(yán)重時導(dǎo)致空預(yù)器跳閘甚至損壞預(yù)熱器，會使得空預(yù)器結(jié)構(gòu)破壞。

（4）從鍋爐運行效率上看，降低鍋爐的排煙溫度，在一定程度上，會減少鍋爐的排煙損失。鍋爐效率會提高，但排煙溫度降低總有一個限度，如果降得太低，對鍋爐的效率是有利;但是會帶來空預(yù)器冷端的低溫腐蝕，使得空預(yù)器受熱面損壞，傳熱減弱，這樣只能增加較多數(shù)量的金屬受熱面。排煙溫度低還將使汽流阻力增加，增加引風(fēng)機電耗。故鍋爐的排煙損失是難免的。因此，鍋爐的排煙損失沒有最小值，只有最佳值，即對鍋爐的效率和空預(yù)器的腐蝕均有利。所以在設(shè)計時對于提高鍋爐效率應(yīng)選擇最佳的排煙溫度。

2 鍋爐效率正、反平衡法計算

我們知道，鍋爐的排煙熱損失的主要原因有排煙溫度高低和排煙量大小，如果鍋爐的排煙溫度越高，其排煙量不變的情況下，則鍋爐的排煙損失越大。如果鍋爐的排煙溫度不變的情況下，其排煙量越大，鍋爐的排煙損失也越大?？梢詮腻仩t效率的正、反平衡法計算鍋爐的效率得到驗證。

（1）鍋爐的正平衡公式為：

η= Q1/Q2*100%

η：鍋爐的效率;Q1：鍋爐正常利用熱量由于機組做功的能量;Q2：鍋爐吸入的全部熱量，即煤粉燃燒時產(chǎn)生的熱量。從計算公式中，我們可以分析出：鍋爐不負(fù)荷的情況下，當(dāng)鍋爐產(chǎn)生一定相同的參數(shù)時，鍋爐的排煙損失越大，即公式中的分子減小，分母不變時，假如要產(chǎn)生相同品質(zhì)的蒸汽參數(shù)，所需要的燃煤粉增加，這樣造成鍋爐效率的下降。

（2）鍋爐的反平衡公式：

η=[1-（q2+q3+q4+q5+q6）]×100%

η—鍋爐效率;q2—排煙損失;q3—化學(xué)不完全燃燒損失;q4—機械不完全燃燒損失;q5—散熱損失;q6—灰渣物理損失（而q2=（K1α+K2）（Qpy-tf）%100，其中K1=煤種系數(shù)，tf=送風(fēng)溫度，Qpy=排煙溫度。我們從公式中分析出，排煙溫度越高，排煙量越大，即排煙損失q2越大，造成鍋爐的效率越低。相反鍋爐效率越高。

綜上所述，無論是從鍋爐的正平衡還是反平衡公式來看，排煙溫度越高，同時排煙量越大，造成鍋爐的排煙損失增加，使鍋爐效率下降，相反排煙越低，鍋爐效率越高。但是，需經(jīng)過鍋爐綜合設(shè)計計算出來，才能有一個理想的排煙溫度值。

3 鍋爐排煙溫度高、低影響因素

（1）火電廠的鍋爐受熱面容易結(jié)渣和積灰，由于積灰和結(jié)渣是人的不良導(dǎo)體，其熱阻較大，導(dǎo)熱系數(shù)較其它介質(zhì)要小得多，直接影響受熱面吸熱。一旦受熱面積灰和結(jié)渣較多，受熱面吸熱相對減少，即鍋爐工質(zhì)吸收的熱量更少，在鍋爐產(chǎn)生蒸汽量小;相對更多的熱量通過煙道，即煙氣的焓值比正常時偏高，被煙氣攜帶出鍋爐，從煙囪排出，其次鍋爐排煙溫度升高使得煙道后續(xù)的設(shè)備壽命受到影響，對脫硫系統(tǒng)也是有直接影響，尤其是吸收塔的除霧器破壞，甚至發(fā)生火災(zāi)，直接危害設(shè)備安全，還會造成機組MFT。據(jù)有關(guān)資料表明：爐膛水冷壁受熱面積灰厚度，若由1mm增加到3mm，水冷壁吸收的熱量減少35%，若受熱面有4mm以上積灰厚度，造成鍋爐受熱面吸熱直線下降，相應(yīng)爐膛出口煙溫也會升高，這樣使得屏過和末過受熱面更容易結(jié)焦，惡性循環(huán)，鍋爐效率進一步降低。我司鍋爐燃神華煤時間隔10小時不吹灰則爐膛出口煙溫可能會上升50～70℃左右。

（2）鍋爐的漏風(fēng)主要是因為整個鍋爐在引風(fēng)機的作用下，使得爐膛和煙道都處于負(fù)壓系統(tǒng)，這樣鍋爐哪里有不嚴(yán)密之處，使得外界的空氣會在負(fù)壓作用下，進入爐膛和煙道，排擠鍋爐受熱面吸熱，使得排煙溫度上升。鍋爐的漏風(fēng)主要有制粉系統(tǒng)冷風(fēng)風(fēng)、爐膛看火孔漏風(fēng)、水封漏風(fēng)還有空預(yù)器漏風(fēng)。由于鍋爐處于負(fù)壓狀態(tài)，有多漏風(fēng)是難免的，但是需要檢修和運行人員加以控制和調(diào)整。因此，鍋爐需要保持適當(dāng)?shù)穆╋L(fēng)系數(shù)，即過量空氣系數(shù)。假如在爐膛出口漏風(fēng)系數(shù)不變情況下，爐膛煙道及制粉系統(tǒng)等等漏風(fēng)，將會使送風(fēng)量減少，冷卻空預(yù)器的冷源相對減少，即空氣預(yù)熱器的傳熱系數(shù)下降。那么空氣預(yù)熱器出口煙氣的溫度升高，空氣預(yù)熱器的吸熱量減少，最終會使得鍋爐的排煙溫度上升。

（3）正常情況下，送風(fēng)機送出的風(fēng)主要是為鍋爐燃燒提供氧氣，使得燃燒更穩(wěn)定和充分。但是，如果送風(fēng)量增加，會使鍋爐內(nèi)燃燒所需要的氧氣過多，即產(chǎn)生的煙氣也同樣多，這些煙氣攜帶的熱量也倍增，爐膛出口溫度減小，使得后續(xù)的受熱面吸熱的溫度差減少，尾部的工資吸熱不充分，可能嚴(yán)重影響鍋爐的參數(shù)，導(dǎo)致機組的效率下降。相對煙道的煙氣流量增加，排煙損失增加。但是，送風(fēng)量不能無限的減少，來增加鍋爐效率。相反，會帶另外一種鍋爐的損失，即化學(xué)不完全燃燒損失和機械不完全燃燒損失，所以鍋爐的送風(fēng)量需要保持一個最佳值，合適的氧量供鍋爐燃燒。即鍋爐的排煙損失與化學(xué)不完全燃燒損失和機械不完全燃燒損失和為最小。

（4）制粉系統(tǒng)對排煙溫度的影響。1）磨煤機運行方式的改變，即改變爐膛火焰中心高度，爐膛火焰中心被抬高，煤粉燃燒時間不夠，不充分，就被帶到水平煙道，這不僅會使得鍋爐不完全燃燒，造成排煙溫度升高，而且還會使得鍋爐屏過和末過容易結(jié)焦，進一步惡化鍋爐的傳熱效果。2）磨煤機煤粉細(xì)度變粗也會對鍋爐的排煙溫度產(chǎn)生一定的影響。假如煤粉粗，在鍋爐燃燒時間長，不完全可能增加，將會帶出鍋爐的水平煙道，使得后續(xù)的溫度增加，即排煙溫度增加，因此，要控制好磨煤機的研磨系數(shù)，這需要做磨煤機性能試驗，才能得出結(jié)果。3）磨煤機出口的溫度的高低對排煙溫度也會影響。假如磨煤機出口溫度低，煤在鍋爐吸收更多的熱量，才能支持自己的燃燒，同時完全燃燒時間增長，距離也增大，將會帶出鍋爐的水平煙道，使得后續(xù)的溫度增加，即排煙溫度增加。4）磨煤機入口的干燥劑溫度，假如入口冷風(fēng)較大，增加了鍋爐的冷源損失，同樣，煤粉燃燒時間增長，沒有完全燃燒的煤粉，將會帶出鍋爐的水平煙道，使得后續(xù)的溫度增加，即排煙溫度增加，因此，控制磨煤機的冷風(fēng)量，提高磨煤機出口溫度。從而，降低排煙溫度。

（5）水份對排煙溫度的影響：煤中的水份變成水蒸汽，增加了煙氣量，提高壁溫就要提高排煙溫度，多往爐膛燒煤。因此，火電廠常常采用加裝送風(fēng)機再循環(huán)來提高空預(yù)器進風(fēng)溫度。

（6）灰份對排煙溫度的影響：灰份增加，其熱阻較大，導(dǎo)熱系數(shù)較其它介質(zhì)要小得多，直接影響受熱面吸熱。同時受熱面磨損越嚴(yán)重，爐內(nèi)工質(zhì)吸熱受到影響，鍋爐的蒸汽參數(shù)變差，不合格，影響鍋爐的效率。造成爐膛出口溫度升高，排煙溫度也增加，在相同負(fù)荷情況下需要消耗更多的燃料量，造成煙氣量增加，導(dǎo)致排煙溫度進一步升高。

4 控制排煙溫度措施

（1）對于制粉系統(tǒng)，盡量設(shè)高磨煤機分離器溫度，例如：磨煤機中神華煤摻燒比例在50%及以下，分離器出口溫度按85℃控制;摻燒印尼煤時，分離器出口按65～70℃控制。操作人員不能對磨煤機料位分和離器轉(zhuǎn)速隨意變化設(shè)定。磨煤機料位投入自動，且料位設(shè)置在500～600mm合適。

（2）定期進行鍋爐本體吹灰和空預(yù)器吹灰保持受熱面清潔，必要時調(diào)整吹灰方式和增加吹灰強度?？茖W(xué)合理的搭配燃用煤種，以使受熱面結(jié)焦程度在受控范圍內(nèi)。

（3）減少鍋爐漏風(fēng)設(shè)備。1）利用鍋爐的大修、小修期間，安排檢修人對鍋爐本體及制粉系統(tǒng)不嚴(yán)密的地方，進行查漏和堵漏工作，尤其濕式排渣的鍋爐底部水封槽、鍋爐爐本體密封和磨煤機冷風(fēng)門和磨煤機密封風(fēng)處，采用密封的結(jié)實的膠水。進行封堵不嚴(yán)密結(jié)構(gòu)。2）在運行時，隨時關(guān)閉各看火門、孔、檢查爐底水封水位等。3）減少運行中制粉系統(tǒng)的冷風(fēng)量。盡量提高磨煤機的干燥出力和磨煤機分離器出口溫度。

（4）運行中根據(jù)負(fù)荷調(diào)整氧量的最佳值。正常運行中應(yīng)將送風(fēng)機電流做為主要參數(shù)對相應(yīng)負(fù)荷下送風(fēng)量大小做參考修正，避免進入爐膛風(fēng)量過大或過小。在運行中還需根據(jù)負(fù)荷的變化，調(diào)整送風(fēng)機出力，其母管風(fēng)箱之間的壓力差，選擇合適的二次配風(fēng)方式。

（5）對于環(huán)境的因素，根據(jù)環(huán)境的溫暖高低，投用暖風(fēng)器或煙氣再循環(huán)，來提高排煙溫度，增加過多的受熱面吸熱，假如空預(yù)器入口煙溫降低，在寒冷的冬天，排煙溫度會低于煙氣的露點值，使得空預(yù)器冷端發(fā)生低溫腐蝕，并且會積灰更加嚴(yán)重，同時增加送、引風(fēng)機的電耗。平時，監(jiān)視空預(yù)器差壓，加強鍋爐空預(yù)器吹灰。

總之，各種調(diào)節(jié)方法對過排煙溫度的影響幅度是不同的，運用某一項手段時可能會對其它系統(tǒng)參數(shù)產(chǎn)生關(guān)聯(lián)影響。因此，在調(diào)整排煙溫度的時候應(yīng)綜合考慮對機組整體的影響。

5 結(jié)語

排煙溫度是鍋爐運行的一項重要指標(biāo)，無論從安全、環(huán)保、經(jīng)濟等角度來看都非常重要，應(yīng)該引起我們的足夠重視。應(yīng)該制訂合理的激勵、檢修、調(diào)整等流程制度進行科學(xué)管理。

參考文獻

[1] 鄭體寬.高等學(xué)校教材：熱力發(fā)電廠[M].水利電力出版社，1995.