漏風對電站鍋爐的影響及消減措施

李晶娜（中國石油集團電能有限公司電力研究設(shè)計院）

鍋爐系統(tǒng)是火力發(fā)電機組重要組成部分，如果其發(fā)生漏風等問題，則必然影響系統(tǒng)熱效率，導致機組運行不經(jīng)濟[1-2]。鍋爐在非缺氧燃燒狀況下增加入爐風量往往使爐膛出口煙氣溫度升高，鍋爐漏風的作用和非缺氧正常燃燒狀況下增加入爐風量的作用相同．也會使爐膛出口煙氣溫度和煙氣焓升高[3]。

中油電能熱電二公司的3#、4#、5#鍋爐為HG—410/9.8—HM16型鍋爐，鍋爐燃燒采用負壓式平衡通風，配置6套風扇磨直吹式制粉系統(tǒng)，鍋爐本體和水平煙道密封性較好，鍋爐漏風點主要集中在爐膛下部、空氣預(yù)熱器和制粉系統(tǒng)等處。鍋爐漏風將對鍋爐運行安全性及經(jīng)濟性造成不利影響，漏風嚴重情況下甚至可以導致鍋爐滅火。針對這一運行實際情況，分析了鍋爐漏風對鍋爐的影響，提出應(yīng)對措施治理漏風，提高鍋爐運行的安全性和經(jīng)濟性。

1 漏風對鍋爐運行狀態(tài)的影響

隨著鍋爐運行時間的增加，在高溫和應(yīng)力的作用下，鍋爐爐膛的孔門發(fā)生變形或關(guān)不嚴，制粉系統(tǒng)的連接法蘭及焊接連接處，空氣預(yù)熱器管壁的磨損、腐蝕等都會產(chǎn)生漏點，造成鍋爐漏風。鍋爐漏風點的不同，對鍋爐產(chǎn)生的影響也不相同，HG-410/9.8-HM16型鍋爐漏風重點部位平面示意圖見圖1。

1.1 爐膛漏風對鍋爐影響

鍋爐入孔門、檢查孔、防爆門、爐膛及水冷壁、過熱器、省煤器穿過爐墻處漏入的冷空氣，增加了爐膛空氣量，引起輻射傳熱量減少，降低爐膛溫度，破壞了原有一、二次風動力場，導致火焰偏斜、燃燒惡化、爐膛受熱面結(jié)焦。爐膛底部的冷灰斗及看火孔漏風會使火焰中心上移，爐膛出口煙溫升高，屏式過熱器結(jié)焦；冷灰斗大量漏風時，甚至發(fā)生鍋爐滅火。

1.2 空氣預(yù)熱器受熱面漏風對鍋爐影響

空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕、磨損穿孔，空氣從正壓側(cè)漏入負壓煙氣側(cè)，將增大引、送風機耗電量，同時造成燃燒風量不足，燃燒惡化，鍋爐效率降低。當空氣預(yù)熱器漏泄嚴重時，因空氣量不足，會限制鍋爐出力，而被迫降低負荷運行。

1.3 制粉系統(tǒng)漏風對鍋爐影響

制粉系統(tǒng)漏風會使磨煤機出口一次風溫度降低，使一次風粉氣流燃燒滯后。鍋爐在低負荷運行，制粉系統(tǒng)漏風嚴重時，可引起一次風的煤粉濃度降低，一次風出現(xiàn)閃燃，引起燃燒不穩(wěn)，嚴重時可發(fā)生鍋爐滅火。同時爐膛和制粉系統(tǒng)漏風均會使排煙溫度升高，降低鍋爐效率。

1.4 電除塵及煙道漏風對鍋爐的影響

煙道和電除塵漏風使煙氣溫度降低，當煙氣溫度低于煙氣露點，煙氣中的酸蒸汽冷凝下來，形成酸液，腐蝕煙道、電除塵內(nèi)部構(gòu)件、吸風機葉輪及機殼等，縮短使用壽命。漏風還可增加電除塵的煙氣流速，使氣流不穩(wěn)，影響二次揚塵，導致除塵器效率降低，吸風機的電耗增加，鍋爐的凈效率下降。

2 漏風對鍋爐效率的影響

2.1 制粉系統(tǒng)漏風對鍋爐效率的影響

風扇磨煤機直吹式制粉系統(tǒng)中一個冷風門全開時，鍋爐的冷風溫度為30 ℃，排煙溫度為165 ℃，冷風通過鍋爐煙氣量為

式中：Q1為冷風通過鍋爐煙氣量，m3/h；Q2為風扇磨設(shè)計中間值，m3/h；S1為冷風門面積，m2； S2為高溫爐煙管內(nèi)徑橫截面積，m2；α為冷風通過鍋爐膨脹率（排煙溫度與冷風溫度比值α=T1/T2=1.44）。其中，Q2為52 500 m3/h，S2為1.18 m2，S1為0.367 2m2；代入式（1）得出Q1為23 525 m3/h，即冷風通過鍋爐煙氣量為23 525 m3/h。

計算漏風對鍋爐的熱效率的影響：

式中：V 為空氣預(yù)熱器，取5.685 m3/kg；W 為燃煤量，取101 300 kg/h，計算出Q3為575 890 m3/h。則Q煙氣量%↑為4.0%。借助以上公式計算得出，鍋爐在各負荷段，開啟一個冷風門對鍋爐效率的影響值見表1。

表1 一個冷風門對鍋爐在各負荷段效率的影響

經(jīng)計算，制粉系統(tǒng)的一個冷風門開啟時，30 ℃冷空氣漏風量進入制粉系統(tǒng)，經(jīng)過爐膛、水平煙道、尾部煙道，最后以165 ℃離開鍋爐，吸風機電耗增加35.7 kWh ，鍋爐效率降低為0.34%～0.5%，損失金額84.55～118.78元/h。

2.2 空氣預(yù)熱器漏風對鍋爐效率的影響

在鍋爐夏季檢修期間對3#鍋爐空氣預(yù)熱器進行檢查，發(fā)現(xiàn)一層低溫段有100多根管漏泄。鍋爐的冷風溫度為30 ℃，排煙溫度為165 ℃，現(xiàn)假設(shè)低溫段有100根鋼管漏泄，漏泄點的漏風速度以最低速度計算即：

式中：Q0為空氣預(yù)熱器漏風量，m3/h；S0為空氣預(yù)熱器鋼管橫截面積，m2；V0為空氣預(yù)熱器管內(nèi)煙氣流量，m/s。V0為11.5 m/s，漏泄點的面積為鋼管橫截面積S0為0.001 074 6 m2，代入式（2），Q0為4449m3/h，α為1.44，則Q'0=Q0×α=6407m3/h。

通過計算100 根空氣預(yù)熱器管漏泄對風機電耗的影響見表2。

表2 100根空氣預(yù)熱器管漏泄對風機電耗的影響

3 鍋爐漏風的消減措施

3.1 運行期間鍋爐本體漏風治理

鍋爐運行中控制爐膛負壓在-30～-50 Pa，日常巡檢中對入孔門、防爆門等易漏風處進行重點檢查，發(fā)現(xiàn)風速聲、冒煙等現(xiàn)象及時進行處理。

3.2 停爐檢修期間鍋爐本體漏風治理

鍋爐大、小修中安排好鍋爐本體、空氣預(yù)熱器、煙道及電除塵堵漏工作。定期對鍋爐進行漏風實驗，重點檢查冷灰斗、爐墻門孔、各膨脹間隙伸縮縫，等處，發(fā)現(xiàn)漏風點及時進行消除。

3.3 制粉系統(tǒng)漏風治理

制粉系統(tǒng)無論是運行還是備用期間，都要嚴密關(guān)閉給煤機的檢查孔、冷風門，防止冷風漏入制粉系統(tǒng)。對運行制粉系統(tǒng)高溫爐煙混合室出口伸縮節(jié)、高溫爐煙管連接法蘭、風扇磨煤機大門進行檢查，發(fā)現(xiàn)漏風點及時處理，以保持其嚴密狀態(tài)。

4 結(jié)束語

鍋爐漏風是電廠運行中一個不可忽視的問題，嚴重影響著鍋爐運行安全穩(wěn)定性及鍋爐熱效率。鍋爐本體一旦發(fā)生漏風將使基準溫度明顯降低，增大排煙溫度和煙氣總量，導致系統(tǒng)熱效率下降，而為了不影響正常發(fā)電，只能通過燃料投入量的增加來彌補[4]。可見，減少或從根本上避免漏風，對提高鍋爐系統(tǒng)熱效率有重要作用[5-7]。因此鍋爐在檢修后應(yīng)對爐膛、煙道、風道、除塵器及所有孔門做漏風實驗，檢查鍋爐的燃燒室、制粉系統(tǒng)、冷熱風系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)等處的嚴密性，減少和消除鍋爐漏風點，提高鍋爐運行的安全性和經(jīng)濟性。