關(guān)于降低大型電站鍋爐排煙溫度的措施研究

趙浩林

摘 要：本文首先分析了影響排煙溫度升高的幾種主要原因，指出造成排煙溫度升高的主要原因在于空氣預(yù)熱器通風(fēng)量由于制粉系統(tǒng)的摻冷風(fēng)和爐膛與制粉系統(tǒng)的漏風(fēng)過(guò)大而大量減少。為了改善相關(guān)問(wèn)題，降低大型電站鍋爐排煙溫度，本文從運(yùn)行系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)兩大方面提出了較為具體的改造方案，以期為相關(guān)人員提供借鑒，使鍋爐排煙溫度得以降低，使鍋爐效率得到提高。

關(guān)鍵詞：排煙溫度；大型電站；鍋爐；措施

1 影響排煙溫度升高的主要原因

1.1 影響因素分析

1.1.1 煤種

在煤的成分中，水分和發(fā)熱值是對(duì)排煙溫度影響最大的兩大因素，其中發(fā)熱值與排煙溫度成反比，水分與排煙溫度成正比，二者能夠使煙氣特征與煙氣量發(fā)生變化。

1.1.2 爐膛出口過(guò)剩空氣系數(shù)

如果爐膛出口過(guò)剩系數(shù)增加，那么對(duì)排煙溫度將會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)方面的影響，一是使流經(jīng)對(duì)流和半輻射受熱面的煙溫降隨著煙氣量的增大而減少，導(dǎo)致排煙溫度上升。二是使通過(guò)空預(yù)器的空氣量增加，引起傳熱的增加，從而導(dǎo)致排煙溫度的降低。爐膛出口過(guò)?？諝庀禂?shù)在正常的范圍內(nèi)變動(dòng)，對(duì)排煙溫度的影響并不明顯。

1.1.3 給水溫度

給水溫度會(huì)受到機(jī)組和高加投停和負(fù)荷變動(dòng)的影響而產(chǎn)生變化，而一旦給水溫度發(fā)生改變就會(huì)影響省煤器的傳熱量，從而影響排煙溫度。

1.1.4 冷空氣溫度

20℃是冷空氣的設(shè)計(jì)值，氣溫變化會(huì)引起冷空氣的變化，從而使空氣預(yù)熱器的傳熱量和傳熱溫壓發(fā)生變化，使排煙溫度偏離設(shè)計(jì)值。

1.1.5 空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)系數(shù)

一般情況下，如果空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)系數(shù)減少，會(huì)引起排煙溫度的升高。空氣預(yù)熱器漏風(fēng)系數(shù)減少，會(huì)使流經(jīng)空氣預(yù)熱器的平均煙氣量和平均空氣量都減少，從而降低總的傳熱量，使漏入煙氣中的空氣的平均溫度升高。

1.1.6 進(jìn)入制粉系統(tǒng)和爐膛的冷風(fēng)系數(shù)

在爐膛出口過(guò)?？諝庀禂?shù)不變的情況下，冷空氣會(huì)從負(fù)壓燃燒的鍋爐爐膛以前的設(shè)備進(jìn)入系統(tǒng)，降低空氣流速、減少流經(jīng)空氣預(yù)熱器的空氣量，使傳熱系數(shù)降低，從而減少總的傳遞量。而且因?yàn)榭諝忸A(yù)熱器的傳熱面積是不變的，所以空氣預(yù)熱器出口的熱空氣溫度在逐漸升高，傳熱溫壓逐漸下降，進(jìn)一步降低了傳熱量，使得排煙溫度繼續(xù)上升。

1.2 主要因素分析

使排煙溫度升高或降低的因素有煤種、爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)和冷空氣溫度等，在高低壓加熱器全部投運(yùn)的情況下，100%負(fù)荷時(shí)，給水溫度為265℃。給水溫度每下降10℃，排煙溫度便會(huì)下降1.3℃，但是因?yàn)樵诩訜崞魍＿\(yùn)時(shí)，給水溫度會(huì)大大降低，因此，給水溫度對(duì)排煙溫度的影響是不大的，它不是造成排煙溫度升高的主要因素。

表1 使排煙溫度升高或降低的影響因素

從表1可以看出，排煙溫度受煤種和爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)的影響并不大，且煤種的變化要受到國(guó)家煤炭供應(yīng)政策和煤炭資源的影響，而最佳的爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)的選擇要結(jié)合鍋爐的效率，因此二者對(duì)排煙溫度的影響也是存在的。

空氣預(yù)熱器的實(shí)際漏風(fēng)系數(shù)降低，會(huì)減少排煙量，提高鍋爐效率，同時(shí)使排煙溫度升高。而進(jìn)入爐膛制粉系統(tǒng)的冷風(fēng)量超過(guò)原設(shè)計(jì)值，會(huì)降低鍋爐效率，提高排煙溫度。制粉系統(tǒng)摻冷風(fēng)、制粉系統(tǒng)漏風(fēng)、爐膛漏風(fēng)等構(gòu)成冷風(fēng)量，冷風(fēng)系數(shù)每增加0.01，排煙溫度將上升1.25℃。在鍋爐設(shè)計(jì)中并未考慮制粉系統(tǒng)的漏風(fēng)，制粉系統(tǒng)通風(fēng)量、磨煤機(jī)投入臺(tái)數(shù)都與漏風(fēng)系數(shù)有關(guān)，一般為0.07，這使得排煙溫度可提高9℃。需要在磨煤機(jī)進(jìn)口摻入一定數(shù)量的冷空氣以保證磨煤機(jī)出口介質(zhì)溫度保持在規(guī)定值范圍內(nèi)，而煤的水分是決定摻冷風(fēng)量的關(guān)鍵。另外，摻冷風(fēng)系數(shù)還受到磨煤機(jī)投運(yùn)臺(tái)數(shù)的影響，停用磨的臺(tái)數(shù)越多，制粉系統(tǒng)摻冷風(fēng)系數(shù)越大，對(duì)排煙溫度升高的影響也就越大，燃燒高于設(shè)計(jì)值的煤種通常只需要投入三臺(tái)磨煤機(jī)。同時(shí)，摻冷風(fēng)系數(shù)也受到一次風(fēng)率的影響，一次風(fēng)率增加，會(huì)增加較多的磨煤量的干燥劑量，可是燃料水分在蒸發(fā)時(shí)所需的熱量是不變的，因此干燥劑的初溫就比較低，于是摻冷風(fēng)系數(shù)就會(huì)增加。而且制粉系統(tǒng)通風(fēng)量的增加也會(huì)加大摻冷風(fēng)系數(shù)。

2 降低排煙溫度措施的研究

2.1 運(yùn)行系統(tǒng)方面的措施

2.1.1 減少爐膛漏風(fēng)

減少爐膛漏風(fēng)，最起碼要從兩方面入手，第一，要隨時(shí)關(guān)閉各門、孔，將爐膛漏風(fēng)控制在設(shè)計(jì)值范圍內(nèi)，提高整體運(yùn)行水平，如此可降低7～8℃的排煙溫度。第二，改進(jìn)32根油槍孔，采用先進(jìn)的門、孔結(jié)構(gòu)，改進(jìn)雙面水冷壁密封，堵住漏風(fēng)。另外，為了減少爐膛漏風(fēng)，還要格外改善爐膛渣斗和機(jī)械出渣處過(guò)大的空隙，改進(jìn)爐膛熄火保護(hù)、油槍點(diǎn)火處的明顯泄露處等。

2.1.2 降低一次風(fēng)率

降低一次風(fēng)率和減少制粉系統(tǒng)漏風(fēng)和減少爐膛漏風(fēng)是一樣的，都是為了使排煙溫度隨著通過(guò)預(yù)熱器的風(fēng)量的增加而降低。因此，要想辦法降低一次風(fēng)率。對(duì)一次風(fēng)噴口做適當(dāng)?shù)母脑欤ＷC原有的一次風(fēng)動(dòng)量，并將系統(tǒng)通風(fēng)量降低至77×103m3/h，使對(duì)應(yīng)的一次風(fēng)率在26%左右。另外，要保持管內(nèi)的一次風(fēng)速不低于原設(shè)計(jì)值，以免一次風(fēng)率降低造成一次風(fēng)管內(nèi)積粉，如此可以降低7℃左右的排煙溫度。

2.1.3 投用乏氣再循環(huán)

為減小一次風(fēng)率，可投用乏氣再循環(huán)。在有些電廠的鍋爐制粉系統(tǒng)中設(shè)有乏氣再循環(huán)，但是由于當(dāng)循環(huán)停運(yùn)時(shí)，小量的乏氣會(huì)由于風(fēng)門的封閉不嚴(yán)而漏過(guò)，致使煤粉沉積。而且當(dāng)再循環(huán)風(fēng)量較小時(shí)，積粉更容易在風(fēng)管內(nèi)推積。因此即便設(shè)有乏氣再循環(huán)，但是出于擔(dān)心積粉自燃的原因，運(yùn)行人員并不愿意實(shí)際投用。為此可以取消再循環(huán)風(fēng)門擋板，選擇合理的乏氣再循環(huán)角度與管徑，以消除積粉因素。

2.2 結(jié)構(gòu)方面的措施

在運(yùn)行工況下，受熱面的傳熱量不夠就容易導(dǎo)致實(shí)際運(yùn)行參數(shù)偏離設(shè)計(jì)值而使排煙溫度升高，為解決之一問(wèn)題，可以提高提高鍋爐現(xiàn)有受熱面的傳熱溫壓和傳熱系數(shù)，但是在現(xiàn)階段，這兩項(xiàng)措施的實(shí)施可能性較小，為此我們還可以采取增加傳熱面積的方法?？拷鼱t膛的受熱面的面積越大，其出口溫降就越低，傳熱量就越大，而下一級(jí)的傳熱量和傳熱溫壓都會(huì)減少，致使進(jìn)口煙溫降低的幅度要高于出口煙溫降低的幅度。以此類推，最終到排煙處的溫度將降低不多。因此用增加省煤器面積的方式降低排煙溫度的措施是比較妥當(dāng)?shù)?。具體的措施可以是采用鰭片式省煤器來(lái)使傳熱面積增加，也可以下移省煤器進(jìn)口集箱?？粘鲆欢挝恢梅胖檬∶浩魃咝喂?。

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