呂小東 代廣文

（元寶山發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024076）

0 引言

元寶山發(fā)電有限責(zé)任公司三期工程安裝600MW汽輪發(fā)電機(jī)組，鍋爐為哈爾濱鍋爐有限責(zé)任公司生產(chǎn)的亞臨界一次中間再熱強(qiáng)制循環(huán)汽包爐，制粉系統(tǒng)為正壓直吹式制粉系統(tǒng)，運(yùn)行時(shí)排煙溫度達(dá)150℃左右。鍋爐排煙溫度偏高，嚴(yán)重影響了鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性（一般情況下，排煙溫度每升高 10℃，排煙損失增加 0.5～0.8%），同時(shí)對(duì)爐后電除塵的安全運(yùn)行也構(gòu)成威脅，所以有必要根據(jù)設(shè)備的具體狀況，全面分析造成鍋爐排煙溫度升高的各種因素，制定出切實(shí)可行的措施以達(dá)到降低排煙溫度，減少排煙損失，提高鍋爐效率。

1 排煙溫度高的原因分類

在理論分析與總結(jié)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)排煙溫度升高的原因進(jìn)行了分類，造成排煙溫度升高原因主要有漏風(fēng)、摻冷風(fēng)量多、受熱面積灰、空預(yù)器入口空氣溫度高及受熱面布置原因等，下面就這幾方面原因作詳細(xì)的分析討論。

1.1 漏風(fēng)

（1）爐膛系統(tǒng)漏風(fēng)

（2）制粉系統(tǒng)漏風(fēng)

（3）空預(yù)器入口前煙道漏風(fēng)

1.2 摻冷風(fēng)量多

（1）磨煤機(jī)出口溫度低

（2）一次風(fēng)率偏高

1.3 空預(yù)器入口風(fēng)溫高

1.4 受熱面積灰

1.5 受熱面布置原因

2 排煙溫度高的理論分析及解決措施

2.1 漏風(fēng)

漏風(fēng)是指爐膛漏風(fēng)、制粉系統(tǒng)漏風(fēng)及空預(yù)器入口前煙道漏風(fēng)，是排煙溫度升高的主要原因之一，是與運(yùn)行管理、檢修以及設(shè)備結(jié)構(gòu)有關(guān)的問(wèn)題。爐膛漏風(fēng)主要指爐頂密封、看火孔、人孔門(mén)及爐底密封水槽處漏風(fēng)；制粉系統(tǒng)漏風(fēng)指?jìng)溆媚ッ簷C(jī)風(fēng)門(mén)、擋板處漏風(fēng)；空預(yù)器入口前煙道漏風(fēng)指氧量計(jì)前尾部煙道漏風(fēng)。在爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)不變的情況下，爐膛及制粉系統(tǒng)漏風(fēng)將使送風(fēng)量（即通過(guò)空預(yù)器的送風(fēng)量）下降，空氣預(yù)熱器的傳熱系數(shù) K下降。此外送風(fēng)量下降也使得空氣預(yù)熱器出口熱風(fēng)溫度升高，空氣預(yù)熱器的傳熱溫壓下降，而 K及傳熱溫壓的下降使空氣預(yù)熱器的吸熱量降低，最終使排煙溫度升高。

2.2 摻冷風(fēng)量多

一次風(fēng)中摻冷風(fēng)和漏風(fēng)一樣，在爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)不變的情況下，一次風(fēng)中摻冷風(fēng)使得流過(guò)空氣預(yù)熱器的熱風(fēng)減少，空氣預(yù)熱器吸熱量降低，導(dǎo)致排煙溫度升高。造成一次風(fēng)中冷風(fēng)量用得多的原因有以下方面∶目前國(guó)產(chǎn)鍋爐機(jī)組，往往在設(shè)計(jì)時(shí)認(rèn)為進(jìn)入爐膛的風(fēng)量中，除爐膛及制粉系統(tǒng)漏風(fēng)外，都是通過(guò)預(yù)熱器的這一概念所造成。實(shí)際上制粉系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，要摻入部分冷風(fēng)，以保持一定的磨煤機(jī)出口溫度，結(jié)果使通過(guò)預(yù)熱器的風(fēng)量小于設(shè)計(jì)值，因而導(dǎo)致排煙溫度升高。

2.2.1 磨煤機(jī)出口溫度

為保證安全運(yùn)行，通常對(duì)磨煤機(jī)出口溫度有所限制，煙煤直吹式時(shí)不超過(guò)80℃。另一方面，鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)熱風(fēng)溫度的選擇主要取決于燃燒的需要，所選定的熱風(fēng)溫度往往高于所要求的磨煤機(jī)入口的干燥劑溫度，因此要求在磨煤機(jī)入口前摻入一部分溫度較低的介質(zhì)，磨煤機(jī)出口溫度控制的越低，則冷一次風(fēng)的比例越大，即流過(guò)空預(yù)器的風(fēng)量降低，引起排煙溫度升高。在爐膛不結(jié)焦及制粉系統(tǒng)安全的前提下，可適當(dāng)提高一次風(fēng)風(fēng)粉混合物的溫度，減少冷風(fēng)的摻入量。磨煤機(jī)出口溫度不易過(guò)高是為了防止揮發(fā)分爆燃，對(duì)于揮發(fā)分較高的煙煤，揮發(fā)分大量析出的溫度要在200℃左右，因此，磨煤機(jī)出口溫度的提高是有一定潛力的。

2.2.2 一次風(fēng)率

磨煤機(jī)實(shí)際運(yùn)行中，在保持一定的磨煤機(jī)出口溫度下，一次風(fēng)量越大，則其中冷一次風(fēng)量也增大，同時(shí)，會(huì)造成送風(fēng)量的降低，從而導(dǎo)致排煙溫度升高。一次風(fēng)率過(guò)高時(shí)，為達(dá)到風(fēng)粉混合物著火溫度所需的吸熱量就要多，著火時(shí)間就延長(zhǎng)；煤質(zhì)揮發(fā)分高時(shí)，需助燃氧氣較多，就需要較高的一次風(fēng)率。一般煙煤一次風(fēng)率在25%～45%之間。

制粉系統(tǒng)使用的干燥劑為熱風(fēng)加冷風(fēng)，當(dāng)一次風(fēng)率增加時(shí)，為控制磨煤機(jī)出口溫度或排粉機(jī)進(jìn)口溫度不超限，必然使冷風(fēng)量增加，在爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)不變的前提下，流過(guò)空氣預(yù)熱器的熱風(fēng)量減少，排煙溫度升高。 試驗(yàn)證明，一次風(fēng)率與排煙溫度近似成線性關(guān)系，其斜率K與一次風(fēng)中所用冷風(fēng)量大小有關(guān)。一次風(fēng)率每增加1%，排煙溫度增加1～1.1℃。降低一次風(fēng)率是降低排煙溫度的有效措施。但需注意∶一次風(fēng)率降低，一次風(fēng)速跟著降低，一次風(fēng)速太低，可能使一次風(fēng)管內(nèi)積粉。為此須盡可能地使同層一次風(fēng)中風(fēng)速相同，為最大限度地降低一次風(fēng)率創(chuàng)造條件。通常鍋爐冷態(tài)所做的一次風(fēng)速調(diào)平，只是調(diào)節(jié)煤粉混合器前的節(jié)流孔板，使并列的管道在純空氣流動(dòng)狀態(tài)達(dá)到阻力等，但這并不能做到鍋爐正常運(yùn)行時(shí)，同層一次風(fēng)管內(nèi)流速相等。這是因?yàn)樗头酃艿赖淖枇εc煤粉濃度有關(guān)，它隨著煤粉濃度的增加而增加，且增幅相對(duì)較大。解決問(wèn)題的辦法是，在煤粉混合器后管道上增加一節(jié)流縮孔，在冷態(tài)一次風(fēng)調(diào)平后，再在投粉后，調(diào)節(jié)該節(jié)流孔板，使同層一次風(fēng)管的流速相同。降低一次風(fēng)率的另一主要方法是隨負(fù)荷不同而增減燃燒器，停用部分燃燒器后，不僅可減少一次風(fēng)率而且使火焰集中，低負(fù)荷時(shí)穩(wěn)定燃燒。停用燃燒器的順序應(yīng)自上而下，也有可自下而上停用燃燒器以提高低負(fù)荷時(shí)再熱汽溫，但應(yīng)視底部二次風(fēng)擋板是否能關(guān)嚴(yán)而論。一次風(fēng)速過(guò)高會(huì)退遲著火時(shí)間，過(guò)低會(huì)燒損噴燃器出口管，并可能造成一次風(fēng)管內(nèi)煤粉沉積以致堵塞管道。一次風(fēng)速在 25～32m/s。

2.3 受熱面積灰

受熱面積灰指鍋爐受熱面積灰、結(jié)渣及空預(yù)器傳熱元件積灰，鍋爐受熱面積灰將使受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)降低，鍋爐吸熱量降低，煙氣放熱量減少，空預(yù)器入口煙溫升高，從而導(dǎo)致排煙溫度升高；空氣預(yù)熱器堵灰則使空氣預(yù)熱器傳熱面積減少，也將使煙氣的放熱量減少，使排煙溫度升高。爐膛積灰厚度由1mm增加到2mm時(shí)，傳熱量減少28%，當(dāng)受熱面有3mm積灰就可造成爐膛傳熱量下降近40%，相應(yīng)爐膛出口煙溫升高近600℃。

2.4 受熱面結(jié)焦

（1）操作不當(dāng)，火焰偏斜，一次風(fēng)速過(guò)高。

（2）由于鍋爐嚴(yán)重超負(fù)荷，鍋爐容積熱負(fù)荷過(guò)大，使?fàn)t膛溫度過(guò)高，灰粒到達(dá)水冷壁壁面和爐膛出口時(shí)還不能得到足夠的冷卻，從而造成結(jié)焦，影響受熱面內(nèi)冷卻介質(zhì)吸熱，使?fàn)t內(nèi)溫度更高，形成惡性循環(huán)，使排煙溫度升高。

2.5 空預(yù)器入口風(fēng)溫高

在夏天，空氣預(yù)熱器入口風(fēng)溫高，空氣預(yù)熱器傳熱溫差小，煙氣的放熱量就少，從而使排煙溫度升高。同時(shí)制粉系統(tǒng)需要的熱風(fēng)減少，流過(guò)空預(yù)器的一次風(fēng)減少，排煙溫度升高，這屬于環(huán)境因素，是難以克服的，若增加過(guò)多的受熱面，降低空預(yù)器入口煙溫，則冬季時(shí)，排煙溫度會(huì)低于露點(diǎn)值，為防止空預(yù)器低溫腐蝕，必須投入暖風(fēng)器，來(lái)提高排煙溫度，這樣，輔汽損失會(huì)增大，所以要根據(jù)環(huán)境溫度變化的規(guī)律，綜合考慮設(shè)計(jì)布置受熱面。

2.6 空氣預(yù)熱器內(nèi)漏

由于空氣預(yù)熱器徑向、軸向、環(huán)向密封不嚴(yán)，空氣預(yù)熱器內(nèi)漏，一次風(fēng)漏向煙氣側(cè)、二次風(fēng)側(cè)，二次風(fēng)漏向煙氣側(cè)，由于空氣預(yù)熱器在熱態(tài)膨脹后呈蘑菇狀，熱端漏風(fēng)量更大，降低了煙氣傳熱溫壓，排煙溫度升高。

2.7 受熱面布置原因

由于鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)爐膛沾污系數(shù)估算不準(zhǔn)，使得受熱面布置不合理，或者是由于結(jié)構(gòu)不佳造成受熱面吸熱不足，導(dǎo)致空預(yù)器入口煙溫偏高，從而使得排煙溫度升高，這需要重新設(shè)計(jì)鍋爐熱力計(jì)算，必要時(shí)可采取增加省煤器管排，或?qū)⑹∶浩饔晒夤苁礁臑轹捚?，增加省煤器的吸熱量，降低空預(yù)器入口煙溫。

3 鍋爐進(jìn)行燃燒調(diào)整及制粉系統(tǒng)調(diào)整試驗(yàn)得出的結(jié)論

2007年元寶山發(fā)電有限責(zé)任公司#3鍋爐進(jìn)行燃燒調(diào)整及制粉系統(tǒng)試驗(yàn)，排煙溫度在149.26～155.19℃之間。

制粉系統(tǒng)漏風(fēng)主要為備用磨擋板門(mén)關(guān)閉不嚴(yán)，有冷風(fēng)穿過(guò)備用磨進(jìn)入爐膛。爐膛漏風(fēng)主要由于鍋爐爐底液壓關(guān)斷擋板密封性差，爐底漏風(fēng)大，導(dǎo)致無(wú)組織入爐空氣增加，抬高了火焰中心，是排煙溫度升高的一個(gè)重要原因?？疹A(yù)器漏風(fēng)率達(dá)9.86～11.92%，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求的8%。磨煤機(jī)出口溫度在90℃左右，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，實(shí)際試驗(yàn)一次風(fēng)速在26～35m/s之間，磨煤機(jī)出口溫度和一次風(fēng)速不是排煙溫度高的主要原因。鍋爐實(shí)際所需燃煤量在600MW發(fā)電負(fù)荷時(shí)，高達(dá)365～385t/h，導(dǎo)致一次風(fēng)率升高，實(shí)際運(yùn)行一次風(fēng)率由19%增大至33%，原因如下∶

3.1 汽機(jī)效率低

由于為空冷發(fā)電機(jī)組，發(fā)電負(fù)荷在 600MW時(shí)，鍋爐主汽流量在1990t/h，而設(shè)計(jì)流量為1815t/h，鍋爐嚴(yán)重超負(fù)荷運(yùn)行，需要的煤量和空氣量大幅度增加。

3.2 實(shí)際運(yùn)行時(shí)磨煤機(jī)一次風(fēng)率高

磨煤機(jī)生產(chǎn)廠家說(shuō)明書(shū)要求磨煤機(jī)滿負(fù)荷時(shí)，一次風(fēng)量為18.69Kg/s，實(shí)際要想達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行，一次風(fēng)量必須達(dá)到 22～24Kg/s，一次風(fēng)率實(shí)際運(yùn)行時(shí)與設(shè)計(jì)時(shí)相比，明顯偏高。

3.3 磨煤機(jī)負(fù)荷小

磨煤機(jī)負(fù)荷小，用來(lái)干燥的熱風(fēng)量就要小，相對(duì)投入的冷風(fēng)量較多，排煙溫度升高。停一臺(tái)磨時(shí)，由于必須開(kāi)啟冷風(fēng)降低磨內(nèi)溫度（由于熱風(fēng)隔絕門(mén)傳熱，磨內(nèi)溫度較高），磨出口門(mén)不嚴(yán)，冷風(fēng)從停止運(yùn)行的磨進(jìn)入爐膛。導(dǎo)致一次風(fēng)率偏大。

3.4 煤質(zhì)較差

煤質(zhì)含灰量大，磨出力下降，按實(shí)際煤種 （較設(shè)計(jì)煤種灰分由32.34%增大到35～40%之間）時(shí)，每臺(tái)磨最大出力僅為60t/h，必須啟動(dòng)七臺(tái)磨才能滿足600MW發(fā)電負(fù)荷的運(yùn)行燃煤需求，但每臺(tái)磨長(zhǎng)期在低負(fù)荷下運(yùn)行，導(dǎo)致一次風(fēng)率偏大。

4 改造后的排煙溫度

經(jīng)過(guò) 2007年小修，進(jìn)行堵漏，處理空氣預(yù)熱器漏風(fēng)，對(duì)磨煤機(jī)進(jìn)行大修，提高 磨煤機(jī)出力，排煙溫度有下降2～3℃，但仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值。 經(jīng)過(guò)分析，認(rèn)為因汽機(jī)效率低導(dǎo)致的一次風(fēng)率高應(yīng)是排煙溫度升高的主要原因，因改造涉及面過(guò)大，還未能進(jìn)行計(jì)劃實(shí)施。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文從元寶山發(fā)電有限責(zé)任公司#3鍋爐現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際出發(fā)，對(duì)實(shí)際運(yùn)行排煙溫度高于設(shè)計(jì)值的原因進(jìn)行了較為全面的分析，認(rèn)為一次風(fēng)率過(guò)高是排煙溫度升高的主要原因，漏風(fēng)是排煙溫度升高的次要原因之一，可為同類型鍋爐分析排煙溫度的原因及采取降低排溫的措施提供理論幫助及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)借鑒。

［1］王永成，唐世藹，楊家慶.煤粉爐排煙溫度高的原因分析及運(yùn)行中可采取的措施[J].安徽電力職工大學(xué)學(xué)報(bào)，2001（04）∶85－88.