探究電站鍋爐排煙溫度偏高的原因及控制措施

尤坤坤 楊燕玲

1 中國天楹股份有限公司華電國際鄒縣發(fā)電廠

2 信息產(chǎn)業(yè)電子第十一設(shè)計(jì)研究院科技工程股份公司上海分公司

探究電站鍋爐排煙溫度偏高的原因及控制措施

尤坤坤1楊燕玲2

1 中國天楹股份有限公司華電國際鄒縣發(fā)電廠

2 信息產(chǎn)業(yè)電子第十一設(shè)計(jì)研究院科技工程股份公司上海分公司

鍋爐效率與其各項(xiàng)損失密切相關(guān)，而其中鍋爐排煙熱損失影響因素最大，約為5～8%，合理降低排煙溫度可以有效提高鍋爐效率，降低供電煤耗。結(jié)合某廠不同容量鍋爐的實(shí)際運(yùn)行特點(diǎn)，從多角度分析造成鍋爐排煙溫度偏高的主要原因，并提出相應(yīng)的可行性優(yōu)化方案及建議。

排煙溫度；鍋爐效率；過量空氣系數(shù)；受熱面積灰

DOI∶10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.02.011

近年來隨著環(huán)保經(jīng)濟(jì)概念的深入發(fā)展，火電廠機(jī)組運(yùn)行問題不斷得到重視，十二五規(guī)劃明確指出落實(shí)節(jié)約優(yōu)先戰(zhàn)略，大幅度提高能源利用效率?；痣姀S作為我國工業(yè)耗能大戶，對其有效實(shí)施節(jié)能，可實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約,推動火力發(fā)電行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

電站鍋爐的高效運(yùn)行受多種因素影響，運(yùn)用反平衡法計(jì)算鍋爐熱效率時(shí)可知鍋爐損失由機(jī)械不完全燃燒損失，散熱損失，化學(xué)不完全燃燒損失，灰渣物理損失和排煙損失五部分組成，而其中排煙熱損失影響最大。根據(jù)研究表明，排煙溫度每降低13℃，排煙熱損失將會減少約1%，同時(shí)節(jié)約約7%的燃料，可提高鍋爐效率約1%，可見鍋爐排煙溫度的降低對于調(diào)高鍋爐效率具有重要意義[1]。

1 鍋爐排煙溫度偏高的理論分析

鍋爐排煙熱損失是鍋爐排煙物理顯熱造成的熱損失，等于鍋爐排煙焓與爐空氣焓的差值，計(jì)算公式如下：

式中：pyI——鍋爐排煙焓，kJ/kg；

Ipy根據(jù)煙氣的排煙溫度θpy和αpy查焓溫表得出，αpy根據(jù)鍋爐運(yùn)行時(shí)測得的煙氣成分計(jì)算得出，θpy實(shí)測得出。

式中：k1——煤種系數(shù)；

tf——送風(fēng)溫度；

由公式（1）可知，排煙溫度是影響鍋爐排煙熱損失的重要影響因素，通常排煙溫度升高10～20℃，可是排煙熱損失q2增加約1%。根據(jù)q2計(jì)算公式（2）可知鍋爐排煙溫度受爐膛或制粉系統(tǒng)漏風(fēng)、受熱面積灰、磨煤機(jī)出口溫度、燃燒煤種等多方面因素影響。

2 漏風(fēng)對排煙溫度影響

鍋爐漏風(fēng)是機(jī)組運(yùn)行中常見問題，由于鍋爐微負(fù)壓運(yùn)行，故極易在不嚴(yán)密部位發(fā)生漏風(fēng)現(xiàn)象。鍋爐漏風(fēng)一般出現(xiàn)在爐膛、煙道和制粉系統(tǒng)。爐膛漏風(fēng)指爐頂密封、看火孔、人孔門及爐底密封水槽處；制粉系統(tǒng)漏風(fēng)指備用磨煤機(jī)風(fēng)門、擋板處漏風(fēng)；煙道漏風(fēng)指氧量計(jì)前尾部煙道漏風(fēng)。根據(jù)式（2）可知，鍋爐漏風(fēng)pyα增加，在其他條件不變的情況下，排煙熱損失增加，即鍋爐漏風(fēng)都會導(dǎo)致鍋爐熱效率的降低；排煙溫度的變化與鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)的漏風(fēng)位置有關(guān)，正常燃燒情況下的爐膛漏風(fēng)會使排煙溫度升高，而煙道漏風(fēng)會使排煙溫度降低[2]。

針對鍋爐漏風(fēng)問題采取的應(yīng)對措施主要有：鍋爐大小修及正常運(yùn)行過程中，針對鍋爐及制粉系統(tǒng)的檢查和堵漏工作，各連接法蘭密封、膨脹節(jié)處密封，鎖氣器不嚴(yán)及爐本體密封，特別是爐底水封槽和爐頂密封及磨煤機(jī)冷一次風(fēng)風(fēng)門處理，采用密封比較好的門、孔結(jié)構(gòu)。對于鍋爐的負(fù)壓狀況要密切觀察，要把其數(shù)值控制在規(guī)定的范圍以內(nèi)，這樣可以有效降低由于負(fù)壓過大爐膛及煙道漏風(fēng)的幾率。鍋爐停運(yùn)檢修后做好空氣動力場試驗(yàn)，合理配風(fēng)控制火焰中心不上移。在鍋爐爐膛出口、空氣預(yù)熱器及除塵器出口等關(guān)鍵位置安裝氧氣表，運(yùn)行人員可及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏風(fēng)位置并進(jìn)行處理。

3 摻冷風(fēng)對排煙溫度影響

摻冷風(fēng)是指一次風(fēng)或制粉系統(tǒng)摻入冷風(fēng)，和漏風(fēng)一樣，在爐膛出口過量空氣系數(shù)保持不變的情況下，摻入冷風(fēng)也會使得流經(jīng)空氣預(yù)熱器的空氣量減少，使空氣預(yù)熱器的吸熱量降低，最終導(dǎo)致排煙溫度升高。摻冷風(fēng)量增多是由磨煤機(jī)出口溫度偏低、磨煤機(jī)出力降低或停運(yùn)、一次風(fēng)率偏高等原因造成，具體分析如圖1。

4 受熱面?zhèn)鳠嵝式档蛯ε艧煖囟扔绊?/h2>

受熱面?zhèn)鳠嵝式档涂芍苯訉?dǎo)致鍋爐排煙溫度的升高，具體包括鍋爐本體受熱面結(jié)渣或積灰、受熱面管束內(nèi)壁結(jié)垢或氧化皮脫落、空預(yù)器傳熱元件積灰等。

電站鍋爐運(yùn)行過程中，受熱面結(jié)渣、積灰是一個普遍且長期純在的問題，由于煤粉燃燒產(chǎn)生大量的灰粒、硫和氮的氧化物，這些物質(zhì)會以各種形式沉積在受熱面的表面，造成受熱面的結(jié)渣和積灰。由于結(jié)渣和積灰的傳熱效率較金屬表面小很多，故使得受熱面?zhèn)鳠釤嶙柙龃?、傳熱量降低，?dǎo)致排煙溫度升高。有關(guān)資料表明，爐膛積灰厚度由1 mm增加到2 mm時(shí)，傳熱量減少28%[3]。

圖1 鍋爐摻冷風(fēng)的原因分析及解決措施圖

給水品質(zhì)差容易引起受熱面內(nèi)部結(jié)垢，水垢的導(dǎo)熱系數(shù)為金屬的1%～1‰，且機(jī)組在運(yùn)行過程中容易產(chǎn)生受熱面管子內(nèi)部氧化皮脫落，增大傳熱熱阻，減少換熱量，從而導(dǎo)致排煙溫度升高，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)疱仩t爆管。

空預(yù)器傳熱元件積灰會導(dǎo)致傳熱面積減少，煙氣放熱量降低，空氣換熱效果變差，導(dǎo)致一、二次風(fēng)溫降低，使進(jìn)入爐膛的熱風(fēng)比例降低，摻冷風(fēng)比例增加，排煙溫度上升。

故檢修人員要加強(qiáng)日常檢修和維護(hù)，確保吹灰器正常投入，保持各受熱面的清潔，預(yù)熱器吹灰器也要確保正常運(yùn)行，確?？疹A(yù)器煙氣壓差在1.2kPa以下。運(yùn)行人員要嚴(yán)格遵守吹灰制度，加強(qiáng)鍋爐吹灰可降低排煙溫度約10℃[4]。對于受熱面結(jié)焦，在保證安全的前提下，檢修人員要及時(shí)進(jìn)行除焦作業(yè)?？疹A(yù)器必須定期對空預(yù)器進(jìn)行吹灰，如果空預(yù)器差壓大于1.4 kPa，則必須停運(yùn)用高壓水沖洗空預(yù)器傳熱元件。

5 鍋爐煤種對排煙溫度的影響

圖2 鍋爐煤種對排煙溫度影響的原因分析

煤種對排煙溫度的影響主要包括水分、灰份、揮發(fā)份和燃料地位發(fā)熱量。由于水分含量和地位發(fā)熱量直接影響煙氣容積和煙氣特性，故其對排煙溫度的影響較大,具體分析如圖2。

根據(jù)煤種對排煙溫度的影響，加強(qiáng)混配煤工作，盡量保持煤質(zhì)的穩(wěn)定性。當(dāng)燃煤的煤質(zhì)變化時(shí)，運(yùn)行人員應(yīng)合理運(yùn)用制粉系統(tǒng)在循環(huán)風(fēng)門的作用，保證制粉系統(tǒng)的正常出力，保證一次風(fēng)速在規(guī)定的范圍之內(nèi)。

6 結(jié)語

電站鍋爐的運(yùn)行效率與電廠的經(jīng)濟(jì)效益有著密切的關(guān)系，而排煙溫度的升高導(dǎo)致鍋爐運(yùn)行效率的降低，不利于鍋爐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，故對于鍋爐排煙溫度應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，確保鍋爐排煙溫度在合理范圍之內(nèi)。

[1] 李名武.煙氣深度冷卻法降低鍋爐排煙溫度方案探討[C]//江蘇省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.2010江蘇省“能量計(jì)量與節(jié)能減排”論壇論文集.南京：江蘇省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，2010:7.

[2] 王春昌. 鍋爐漏風(fēng)對排煙溫度及排煙損失的影響[J].熱力發(fā)電,2007(8)19-22.

[3]崔海鵬.電站鍋爐排煙溫度高原因分析及其改進(jìn)措施[D].保定：華北電力大學(xué),2012.

[4]閆順林，李永華.電站鍋爐排煙溫度升高原因的歸類分析[J].中國電力.2000, 33(6)：20-22.

Study on Causes and Control Measures of Flue Gas High Temperature at Power Plant Boiler

You Kunkun1, Yang Yanling2

1.China TIANYING Inc. Huadian Power International Zou County Power Plant
2.Information Industry Electronic 11th Design and Research Institute Science and Technology Engineering Co.,Ltd Shanghai Branch

∶Boiler efficiency is related to all kinds of losses and flue gas heat loss is the most influent factor, which is about 5 to 8%. The author suggests we should reduce flue gas temperature reasonably to improve boiler efficiency and decrease coal consumption for power generation. Combined with practical operation characteristics of different capacity boilers at some power plant, the author analyzes main causes of flue gas high temperature from multi viewpoints and puts forward relative feasible optimization plan and suggestions.

∶Flue Gas Temperature, Boiler Efficiency, Excess Air Coefficient, Ash on Heating Surfaces

尤坤坤（1988-），男，碩士研究生，從事鍋爐檢修工作。