谈谈锅炉排烟温度的调整

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　　摘 要：在火电厂，锅炉排烟温度高低和锅炉的烟气量的大小，直接决定锅炉的排烟损失，而锅炉的排烟损失又是锅炉所以损失中的最大部分，因此，锅炉的排烟损失大小，将直接影响锅炉的效率，故这项损失是火电厂关注的重要指标。造成排烟损失的因素较多，方方面面，主要空预器和烟道漏风问题、锅炉受热面积灰散热问题和制粉系统分离器温度设定及料位等影响。
　　关键词：排烟温度;损失;锅炉效率;正反平衡计算
　　中图分类号：TK227 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）21-0160-02
　　0 概述
　　根据锅炉的种类及容量的不同，排烟温度的控制也不尽相同，华润常熟电厂锅炉为3X600MW装机容量，由哈尔滨锅炉厂引进三井巴布科克能源公司技术生产的超临界参数变压运行直流锅炉，单炉膛、一次再热、型号为HG1980/25.4—YM1。每炉配两台回转式三分仓空器预热器。
　　1 排烟温度高低危害
　　实验表明，排烟热损失在锅炉燃烧损失中占比70%以上，锅炉排烟温度高低和锅炉排烟气量的大小是影响锅炉效率的非常重要原因，使得每个火电厂，费尽心思，想出措施降低排烟损失。实践总结，降低排烟温度1℃，可减少排烟损失减少0.05%，影响煤耗约0.15克/千瓦时。各公司将锅炉排烟温度作为发电一项很重要指标。我公司2016年机组年度平均排烟温度为119℃（年均负荷500MW），高于锅炉厂家的设计值117℃，经发电部组织讨论，通过燃烧调整、运行优化来适当降低机组排烟温度。
　　（1）排烟温度低可能引发空预器冷端低温腐蚀。现在锅炉燃烧的煤种中，含有元素硫，其中硫化物在炉膛高温燃烧和分解出二氧化硫、三氧化硫等有害物质，这些含硫烟气经过烟道流动。若锅炉的排烟温度较低时，在空预器冷端烟气中的水蒸气容易凝结在空预器的散热面和其他结构上，当含有硫元素的二氧化硫、三氧化硫烟气流过时，由于空预器冷端烟温较低，直接溶解在受热面水蒸汽中，而这些带有腐蚀性的溶液为酸性，直接腐蚀受热面金属，对壁面产生酸腐蚀。尤其机组在停运和启动过程中，这种现象较为明显，由于空预器的散热片较薄，长期低温腐蚀会带来空预器散热片的破坏。同时容易使得空预器堵灰、增加引风电耗等不良后果。
　　（2）排烟温度过高或过低还可能对电除尘及引风机等设备寿命产生影响。往往过高或过低的排烟温度都将伴随着不正常的飞灰或酸度湿度等，这些极易使电除尘引风机等设备的寿命变短。排烟温度过高还将增加对环境的热污染，使我们生存的环境变差。当尾部受热面上有积油时，更容易使烟气中残余燃煤积在尾部受热面上，排烟温度高可能会引发尾部烟道的二次燃烧。
　　（3）排烟温度大幅升高使空预器产生过大的热膨胀或变形，则可能发生动静磨擦，使空预器转动力矩变大，表现为空预器电流变大或周期性摆动，严重时导致空预器跳闸甚至损坏预热器，会使得空预器结构破坏。
　　（4）从锅炉运行效率上看，降低锅炉的排烟温度，在一定程度上，会减少锅炉的排烟损失。锅炉效率会提高，但排烟温度降低总有一个限度，如果降得太低，对锅炉的效率是有利;但是会带来空预器冷端的低温腐蚀，使得空预器受热面损坏，传热减弱，这样只能增加较多数量的金属受热面。排烟温度低还将使汽流阻力增加，增加引风机电耗。故锅炉的排烟损失是难免的。因此，锅炉的排烟损失没有最小值，只有最佳值，即对锅炉的效率和空预器的腐蚀均有利。所以在设计时对于提高锅炉效率应选择最佳的排烟温度。
　　2 锅炉效率正、反平衡法计算
　　我们知道，锅炉的排烟热损失的主要原因有排烟温度高低和排烟量大小，如果锅炉的排烟温度越高，其排烟量不变的情况下，则锅炉的排烟损失越大。如果锅炉的排烟温度不变的情况下，其排烟量越大，锅炉的排烟损失也越大。可以从锅炉效率的正、反平衡法計算锅炉的效率得到验证。
　　（1）锅炉的正平衡公式为：
　　η= Q1/Q2*100%
　　η：锅炉的效率;Q1：锅炉正常利用热量由于机组做功的能量;Q2：锅炉吸入的全部热量，即煤粉燃烧时产生的热量。从计算公式中，我们可以分析出：锅炉不负荷的情况下，当锅炉产生一定相同的参数时，锅炉的排烟损失越大，即公式中的分子减小，分母不变时，假如要产生相同品质的蒸汽参数，所需要的燃煤粉增加，这样造成锅炉效率的下降。
　　（2）锅炉的反平衡公式：
　　η=[1-（q2+q3+q4+q5+q6）]×100%
　　η—锅炉效率;q2—排烟损失;q3—化学不完全燃烧损失;q4—机械不完全燃烧损失;q5—散热损失;q6—灰渣物理损失（而q2=（K1α+K2）（Qpy-tf）%100，其中K1=煤种系数，tf=送风温度，Qpy=排烟温度。我们从公式中分析出，排烟温度越高，排烟量越大，即排烟损失q2越大，造成锅炉的效率越低。相反锅炉效率越高。
　　综上所述，无论是从锅炉的正平衡还是反平衡公式来看，排烟温度越高，同时排烟量越大，造成锅炉的排烟损失增加，使锅炉效率下降，相反排烟越低，锅炉效率越高。但是，需经过锅炉综合设计计算出来，才能有一个理想的排烟温度值。
　　3 锅炉排烟温度高、低影响因素
　　（1）火电厂的锅炉受热面容易结渣和积灰，由于积灰和结渣是人的不良导体，其热阻较大，导热系数较其它介质要小得多，直接影响受热面吸热。一旦受热面积灰和结渣较多，受热面吸热相对减少，即锅炉工质吸收的热量更少，在锅炉产生蒸汽量小;相对更多的热量通过烟道，即烟气的焓值比正常时偏高，被烟气携带出锅炉，从烟囱排出，其次锅炉排烟温度升高使得烟道后续的设备寿命受到影响，对脱硫系统也是有直接影响，尤其是吸收塔的除雾器破坏，甚至发生火灾，直接危害设备安全，还会造成机组MFT。据有关资料表明：炉膛水冷壁受热面积灰厚度，若由1mm增加到3mm，水冷壁吸收的热量减少35%，若受热面有4mm以上积灰厚度，造成锅炉受热面吸热直线下降，相应炉膛出口烟温也会升高，这样使得屏过和末过受热面更容易结焦，恶性循环，锅炉效率进一步降低。我司锅炉燃神华煤时间隔10小时不吹灰则炉膛出口烟温可能会上升50～70℃左右。 　　（2）锅炉的漏风主要是因为整个锅炉在引风机的作用下，使得炉膛和烟道都处于负压系统，这样锅炉哪里有不严密之处，使得外界的空气会在负压作用下，进入炉膛和烟道，排挤锅炉受热面吸热，使得排烟温度上升。锅炉的漏风主要有制粉系统冷风风、炉膛看火孔漏风、水封漏风还有空预器漏风。由于锅炉处于负压状态，有多漏风是难免的，但是需要检修和运行人员加以控制和调整。因此，锅炉需要保持适当的漏风系数，即过量空气系数。假如在炉膛出口漏风系数不变情况下，炉膛烟道及制粉系统等等漏风，将会使送风量减少，冷却空预器的冷源相对减少，即空气预热器的传热系数下降。那么空气预热器出口烟气的温度升高，空气预热器的吸热量减少，最终会使得锅炉的排烟温度上升。
　　（3）正常情况下，送风机送出的风主要是为锅炉燃烧提供氧气，使得燃烧更稳定和充分。但是，如果送风量增加，会使锅炉内燃烧所需要的氧气过多，即产生的烟气也同样多，这些烟气携带的热量也倍增，炉膛出口温度减小，使得后续的受热面吸热的温度差减少，尾部的工资吸热不充分，可能严重影响锅炉的参数，导致机组的效率下降。相对烟道的烟气流量增加，排烟损失增加。但是，送风量不能无限的减少，来增加锅炉效率。相反，会带另外一种锅炉的损失，即化学不完全燃烧损失和机械不完全燃烧损失，所以锅炉的送风量需要保持一个最佳值，合适的氧量供锅炉燃烧。即锅炉的排烟损失与化学不完全燃烧损失和机械不完全燃烧损失和为最小。
　　（4）制粉系统对排烟温度的影响。1）磨煤机运行方式的改变，即改变炉膛火焰中心高度，炉膛火焰中心被抬高，煤粉燃烧时间不够，不充分，就被带到水平烟道，这不仅会使得锅炉不完全燃烧，造成排烟温度升高，而且还会使得锅炉屏过和末过容易结焦，进一步恶化锅炉的传热效果。2）磨煤机煤粉细度变粗也会对锅炉的排烟温度产生一定的影响。假如煤粉粗，在锅炉燃烧时间长，不完全可能增加，将会带出锅炉的水平烟道，使得后续的温度增加，即排烟温度增加，因此，要控制好磨煤机的研磨系数，这需要做磨煤机性能试验，才能得出结果。3）磨煤机出口的温度的高低对排烟温度也会影响。假如磨煤机出口温度低，煤在锅炉吸收更多的热量，才能支持自己的燃烧，同时完全燃烧时间增长，距离也增大，将会带出锅炉的水平烟道，使得后续的温度增加，即排烟温度增加。4）磨煤机入口的干燥剂温度，假如入口冷风较大，增加了锅炉的冷源损失，同样，煤粉燃烧时间增长，没有完全燃烧的煤粉，将会带出锅炉的水平烟道，使得后续的温度增加，即排烟温度增加，因此，控制磨煤机的冷风量，提高磨煤机出口温度。从而，降低排烟温度。
　　（5）水份对排烟温度的影响：煤中的水份变成水蒸汽，增加了烟气量，提高壁温就要提高排烟温度，多往炉膛烧煤。因此，火电厂常常采用加装送风机再循环来提高空预器进风温度。
　　（6）灰份对排烟温度的影响：灰份增加，其热阻较大，导热系数较其它介质要小得多，直接影响受热面吸热。同时受热面磨损越严重，炉内工质吸热受到影响，锅炉的蒸汽参数变差，不合格，影响锅炉的效率。造成炉膛出口温度升高，排烟温度也增加，在相同负荷情况下需要消耗更多的燃料量，造成烟气量增加，导致排烟温度进一步升高。
　　4 控制排烟温度措施
　　（1）对于制粉系统，尽量设高磨煤机分离器温度，例如：磨煤机中神华煤掺烧比例在50%及以下，分离器出口温度按85℃控制;掺烧印尼煤時，分离器出口按65～70℃控制。操作人员不能对磨煤机料位分和离器转速随意变化设定。磨煤机料位投入自动，且料位设置在500～600mm合适。
　　（2）定期进行锅炉本体吹灰和空预器吹灰保持受热面清洁，必要时调整吹灰方式和增加吹灰强度。科学合理的搭配燃用煤种，以使受热面结焦程度在受控范围内。
　　（3）减少锅炉漏风设备。1）利用锅炉的大修、小修期间，安排检修人对锅炉本体及制粉系统不严密的地方，进行查漏和堵漏工作，尤其湿式排渣的锅炉底部水封槽、锅炉炉本体密封和磨煤机冷风门和磨煤机密封风处，采用密封的结实的胶水。进行封堵不严密结构。2）在运行时，随时关闭各看火门、孔、检查炉底水封水位等。3）减少运行中制粉系统的冷风量。尽量提高磨煤机的干燥出力和磨煤机分离器出口温度。
　　（4）运行中根据负荷调整氧量的最佳值。正常运行中应将送风机电流做为主要参数对相应负荷下送风量大小做参考修正，避免进入炉膛风量过大或过小。在运行中还需根据负荷的变化，调整送风机出力，其母管风箱之间的压力差，选择合适的二次配风方式。
　　（5）对于环境的因素，根据环境的温暖高低，投用暖风器或烟气再循环，来提高排烟温度，增加过多的受热面吸热，假如空预器入口烟温降低，在寒冷的冬天，排烟温度会低于烟气的露点值，使得空预器冷端发生低温腐蚀，并且会积灰更加严重，同时增加送、引风机的电耗。平时，监视空预器差压，加强锅炉空预器吹灰。
　　总之，各种调节方法对过排烟温度的影响幅度是不同的，运用某一项手段时可能会对其它系统参数产生关联影响。因此，在调整排烟温度的时候应综合考虑对机组整体的影响。
　　5 结语
　　排烟温度是锅炉运行的一项重要指标，无论从安全、环保、经济等角度来看都非常重要，应该引起我们的足够重视。应该制订合理的激励、检修、调整等流程制度进行科学管理。
　　参考文献
　　[1] 郑体宽.高等学校教材：热力发电厂[M].水利电力出版社，1995.
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