锅炉排烟温度高的原因与解决措施.pdf

运行与维护 Running and Maintenance 2023.6 今日制造与升级 930引言锅炉机组热损失中最大的一项就是排烟热损失，而排烟温度是影响排烟热损失的重要因素。所以降低锅炉排烟温度对于降低锅炉机组热损失及提高锅炉的运行效率有重要意义。国能怀安热电有限公司的2330MW 锅炉为亚临界压力一次中间再热自然循环汽包炉，单炉膛、倒 U 型布置，采用四角切圆燃烧方式、直吹式制粉系统、平衡通风、固态排渣运行方式。该锅炉最大连续蒸发量为1178t/h，额定工况时，在设计煤种（烟煤）情况下，排烟温度设计值为127（修正值），但实际运行中，额定负荷工况下排烟温度可达140。因此，分析导致锅炉排烟温度高的原因并找到解决措施，是提高机组节能降耗的当务之急。1 排烟温度高的原因分析1.1 煤种锅炉运行中，所用燃煤的种类对锅炉排烟温度的影响主要有煤的水分和低位发热量，这两点将直接影响烟气量及烟气特性，从而导致排烟温度也随之变化。煤的低位发热量越低、收到基水分含量越高，则排烟温度越高。由于近年火电企业亏损严重，多数发电厂购买的燃煤种类较杂，同时，为降低发电成本会掺烧热值差异较大的褐煤、煤泥等，导致入炉煤种的不定时变化对排烟温度的影响大大增加。由于掺烧劣质煤，热值较低、水分较大，在冷一次风门全关的情况下，磨煤机出口温度长时间维持在58 65，煤质最劣时，如胜利煤矿、平庄煤矿的褐煤，磨煤机出口温度只有46 48，煤粉燃烧推迟，火焰中摘要在“双碳”目标的压力下，火力发电厂重点进行了节能和灵活性改造，深挖机组节能潜力，持续推进机组节能降耗工作。而在锅炉正常运行中，排烟损失占的比例最大（约6%8%），降低锅炉排烟温度对提高锅炉的运行效率及节能降耗有重要意义。针对国能怀安热电有限公司#2锅炉排烟温度过高，文章就实际煤种、进入制粉系统的冷风系数、锅炉漏风系数、一次风率、锅炉受热面的结焦以及积灰进行了原因分析，总结得出锅炉排烟温度高的各项原因并提出了解决措施。这些措施经实践应用之后，锅炉排烟温度可降低5 6，提高锅炉运行的经济性。关键词排烟温度；煤种；漏风系数；一次风率；结焦；积灰中图分类号TM621.2 文献标志码A锅炉排烟温度高的原因与解决措施孔凡科（国能怀安热电有限公司，河北怀安076150）行修理。3 结束语文章研究热电装置机械设备常见故障及维护问题，针对不同机械设备运行过程中疑似存在的故障及未来可能会产生的故障，提出合理的维护手段，通过有效维护方式，保障热电厂机械设备运行安全，防止出现较大经济损失。在未来研究中，可以现有研究成果为基础，继续优化设计维护方案，延长热电装置机械设备使用寿命。参考文献1 付波.基于振动图像特征提取的机械故障诊断与识别J.组合机床与自动化加工技术，2023（3）：131-135.2 尹亮，王飞.建筑机械设备的工作原理及维护保养研究J.工业建筑，2022，52（2）：229.3 代建学.电力机械设备运行及维护J.河海大学学报（自然科学版），2021，49（6）：593.作者简介乐汉宇（1984），男，浙江舟山人，大专，工程师，主要研究方向为设备管理。运行与维护 Running and Maintenance 94 今日制造与升级 2023.6心升高，排烟温度升高。1.2 进入制粉系统的冷风系数（1）在锅炉额定工况下，制粉系统入口的热一次风温度可达290 300。当进入磨煤机的煤种水分较低或给煤量较小时，磨煤机干燥出力过剩，导致磨出口温度较高，为防止磨煤机因出口温度高跳闸，往往需要开大冷一次风门来降低磨煤机出口温度，大量冷风不经过空预器进入炉膛，不仅空预器得不到充分冷却，锅炉火焰中心也升高，导致排烟温度升高。（2）当锅炉负荷低于200MW 时，需停运一台磨煤机。由于磨煤机的出口速关阀关闭后经常会因卡涩无法气动打开，为避免耽误机组升负荷时的负荷跟踪，磨煤机停运后出口速关阀常在开启状态，使得从制粉系统漏入炉膛的冷风量增大，排烟温度升高。1.3 锅炉漏风系数由于锅炉处于负压燃烧状态，不可避免地有一部分冷空气从炉子各门孔或炉膛与辅助设备连接处漏入炉膛，在炉膛出口的过量空气系数不变的情况下，会使流经空气预热器的冷风量减少，空预器蓄热元件与冷风的换热量减少。同时，由于流经空预器的冷空气量减少，将使空气预热器蓄热元件温度升高，烟气温度与蓄热元件传热温差下降，使得烟气与空预器的换热量降低。因此，炉膛的漏风系数增加，使空气预热器传热量减少，从而造成排烟温度升高。研究表明：冷风系数（冷风量占总风量的百分比）每增加0.1，排烟温度升高大约12.5，排烟热损失增加约0.5%，因此，炉膛冷风系数的升高是造成排烟温度升高的重要因素。炉膛漏风的主要来源有：锅炉底部的干式排渣机、锅炉炉墙上的观火孔及密封不严的人孔。干式排渣机尾部和头部大门设置简陋，门缝没有密封条漏风较大，而且冷渣孔调整不当，开度过大，会导致漏风，加上为防止渣仓里的灰外喷，对环境造成污染，在渣仓顶部采用一根排灰管接入炉膛底部，此处也是漏风的一个原因。另外，炉墙上的观火孔门陈旧，锁扣卡环脱落，当炉膛冒正压时，往往会将这种观火孔冲开，如果巡检不及时，观火孔可能很长时间没有关闭而导致漏风。1.4 一次风率及通风量（1）一次风率即一次风量占总风量的比例，当一次风速提高时，携带煤粉的能力增加，进入炉膛的煤粉燃烧滞后，导致火焰中心偏高，炉膛出口烟温升高，排烟温度随之升高。而且由于一次风速的提高，大颗粒的煤粉进入炉膛，导致不完全燃烧损失增加，降低锅炉效率，厂家设计说明中磨煤机通风量为52 58t/h，为防止掺烧劣质煤时发生堵磨现象，磨煤机的通风量均在60 65t/h，锅炉一次风率达40%（设计值19%），明显偏高。（2）排烟量随总风量增加而增加，#2炉实际运行中总风量比设计值偏大约10%，不仅使排烟温度升高，而且引风机耗电率增加，锅炉运行经济性下降。表1为掺烧劣质煤时，不同负荷下总风量、燃料量的实际运行值。表1 运行数据分析t/h调节量设计值锅炉额定出力工况设计值 75%锅炉最大连续蒸发量工况设计值 50%锅炉最大连续蒸发量工况运行值230MW运行值280MW燃料量137.59667143.3171.2总风量1120.889965398411751.5 锅炉受热面结焦或积灰（1）当锅炉风粉配比不合理或者掺烧灰分较大、灰熔点较低的劣质煤时，锅炉受热面结焦、结渣量增加，在水冷壁结焦严重时，水冷壁吸热减少，炉膛出口烟温会大大提高，低温过热器出口的汽温可达460 470（设计BMCR 工况416），排烟温度会提高2 3。（2）粉煤灰的导热系数较碳钢的导热系数小得多，在300时，粉煤灰的导热系数为0.099W/（mK），而碳钢的导热系数为42W/（mK），锅炉尾部烟道受热面的积灰增加时，低温过热器以及低温省煤器外壁热阻增加，传热效果大大降低，当对低温过热器和省煤器吹灰后，排烟温度可下降3 5。2 锅炉排烟温度高的治理措施2.1 减少锅炉漏风锅炉大修后，要严格进行锅炉漏风试验，采用先进的人孔及观火孔的结构，整改等离子发生器、炉膛火检探头及火检智能探头等明显漏风处并改进炉膛底部干式排渣系统的较大缝隙。正常运行中，检查排渣系统的各个门孔应保持关闭状态，锅炉本体的观火孔保持关闭状态，以尽量减少漏风。试验证明，关闭炉底部排渣关断门，使得炉底干式排渣机漏风减小，1h 后，待关断门之间的缝隙被灰渣密封，排烟温度会下降5 6。另外，通过对排查干式排渣机的接缝增加密封，同时关小干式排渣机的冷渣孔，使得冷却后的灰渣保持在80左右（调整前50左右），整体排烟温度会下降2。2.2 合理降低一次风率运行中提高一次风压的自动调节品质，在保证制粉系统运行安全的情况下，逐渐减少一次风量，在保证磨煤机不发生堵煤的情况下，可使混合风所掺冷风比例大大减少。运行与维护 Running and Maintenance 2023.6 今日制造与升级 95实践证明，一台额定给煤量为45t/h 的磨煤机，冷风调整门从100%关到0%时，排烟温度可降低1 2。设计合理的风煤比曲线，定期测量磨煤机四角风速，并校验一次风的测量系统，防止因测量误差导致磨煤机实际运行中一次风量的偏高。2.3 减小进入制粉系统的冷风系数在炉膛不结焦及制粉系统运行安全的前提下，可适当提高风粉混合温度，即磨煤机出口温度，减少冷风的渗入量。控制磨煤机出口温度在某一定值以下，是为防止挥发份和煤粉的爆燃，对于挥发份较低的煤种，具有提高磨煤机出口温度的潜力。实验证明，磨煤机出口温度从77提高到82后，排烟温度可下降3 4。2.4 设备结构改进经研究，采用合理增加空预器蓄热元件的换热面积的方法，可有效降低排烟温度。将原高度为1000mm 的空预器热端换热元件更换为高度1100mm 的同板型（DU3）蓄热元件（图1），厚度及材质不变。锅炉额定工况下，以空预器入口烟温368，入口一、二次风温分别为28和23为设计值。计算改造后的空预器性能参数如下：出口温度烟气出口温度（修正前）（133.52.5）；烟气出口温度（修正后）（128.32.5）；一次风出口温度：（3442.5）；二次风出口温度：（323.92.5），排烟温度较实际运行值下降约3 4。1000mm热端蓄热元件冷端蓄热元件转子中心线1000mm（a）改造前1100mm1100mm冷端蓄热元件热端蓄热元件转子中心线（b）改造后图1 热端蓄热元件改造2.5 完善受热面的吹灰管理锅炉运行中，无论结焦还是积灰，都会使受热面热阻增加，传热减弱，排烟温度升高。因此，通过及时吹灰，保持外表面清洁，是降低排烟热损失的重要措施。影响锅炉结焦的因素有：燃料中灰的熔点、炉膛燃烧区温度等。掺烧劣质煤时，低灰熔点的煤混杂其中，锅炉水冷壁及前屏管壁可能产生结焦现象，导致水冷壁的吸热量减少，炉膛出口烟温升高，因此要根据炉膛出口烟温情况，加强对水冷壁的吹灰。而受热面的积灰同样也会影响传热效果，积灰严重时，传热系数减小，传热量减少，排烟温度升高。而积灰的原因与气流工况和管子排列方式的有关。当速度增加，错列管束气流扰动大，管子上的松散积灰易被吹走，错列管子纵向节距越小，气流扰动大，气流冲刷作用越强，管子积灰也就越少，相反，顺列管束中，除第一排管子外，均会发生严重积灰。锅炉尾部烟道管束如果为顺列布置，就会经常发生积灰严重的现象。因此，掺烧劣质煤种时，通过加强对受热面的吹灰来降低排烟温度。实践证明，加强对尾部烟道的吹灰，排烟温度下降可达2 4，效果显著。3 结束语在锅炉运行的各项热损失中，排烟热损失所占的比例最大，是影响发电厂供电煤耗高低的重要因素之一。锅炉排烟温度的高低直接影响到排烟热损失的多少，该项热损失约占输入能量的5%12%。该项热损失不仅带走大量锅炉余热，还增加了后段的除尘和脱硫系统的不安全因素。一般情况下，排烟温度每降低 l2 l5，排烟热损失可减少1%，节约燃料1%。所以，降低排烟温度对于降低机组供电煤耗和辅机系统安全运行具有重要的实际意义。参考文献1 杨富强，王晓光，史晓华，等.某锅炉排烟温度高原因分析及解决措施J.晋控科学技术，2022（4）：54-56，60.2 冯俊凯，沈幼庭.锅炉原理及计算M.2版.北京：科学出版社，l998.3 范从振.锅炉原理M.北京：水利电力出版社，1986.4 孙玉明.双通道燃烧器改造及应用J.吉林电力，2006，34（4）：40-41.5 杨世铭，陶文铨.传热学M.4版.北京：高等教育出版社，2006.作者简介孔凡科（1987），男，山西天镇人，本科，工程师，主要研究方向为火电集控运行。