电站锅炉排烟温度偏高的原因分析及控制措施

2015-06-06武世华

综合智慧能源 2015年7期

关键词：吹灰制粉预热器

武世华

（大唐803发电厂，兰州 732850）

电站锅炉排烟温度偏高的原因分析及控制措施

武世华

（大唐803发电厂，兰州 732850）

针对某电厂＃5锅炉排烟温度高出设计值40℃的问题，从实际燃煤的煤质、漏风、燃烧情况、受热面清洁程度等方面进行分析，提出了降低排烟温度的控制措施，有效提高了锅炉的效率及经济性。

锅炉；排烟温度；运行方式；漏风；受热面

1 设备概况

某电厂＃5锅炉自2006年年底投产以来，在85%额定负荷以上时，排烟温度最高达到180℃，高出设计温度40℃左右，严重影响锅炉运行效率，导致供电耗煤增多，运行成本增加，全厂效益下降。

该厂＃5锅炉是济南锅炉集团有限公司生产的YG-260／9.8-M3型高温高压、单汽包自然循环煤粉炉，钢制构架、全悬挂结构、∏型布置、带紧身封闭、四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣。采用立式钢管空气预热器，配有2台互补的钢球磨煤机，以本炉热风作为干燥剂和输送剂，带中间储仓式乏气送粉制粉系统，煤粉细度R90＝20%。该锅炉主要设计参数见表1。

表1＃5锅炉设计参数

2 排烟温度偏高的原因分析

2.1 煤质对排烟温度的影响

煤的水分、灰分和低位发热量很大程度上会影响烟气的容积和特性，进而影响锅炉的排烟温度。随着当前煤价的不断攀升，各火力发电厂为了节约生产成本，不得不掺烧小窑煤，所以，锅炉实际燃烧煤种与设计煤种相差较大，＃5锅炉实际燃烧煤种与设计煤种参数对比见表2。

表2＃5锅炉实际燃烧煤种与设计煤种参数对比

煤的水分越多，燃烧时释放的有效热量就越少，在保证锅炉负荷不变的情况下，势必要增加燃料量和送风量，烟气流量和流速也会相应增加；与此同时，煤中的水分由于吸热而形成蒸汽，同样增加了烟气量，结果都会导致排烟温度升高。通常情况下：煤质的水分增加5%，锅炉的效率下降约0.5%［1-3］；燃煤的灰分升高，锅炉燃烧推迟，炉膛火焰上移，烟气在炉膛内停留的时间缩短，炉膛内辐射换热量减少，排烟温度却升高；燃料低位发热量降低，为保证锅炉额定负荷，燃料消耗量必然增加，同样会造成烟气量和流速增加，最终导致排烟温度升高［4］。

2.2 漏风对锅炉排烟温度的影响

锅炉漏风是排烟温度升高的主要原因之一，主要有炉膛漏风、烟道漏风和制粉系统漏风等，与企业的运行、检修以及锅炉构造有关［5-8］。锅炉通常是负压运行，由于炉墙、穿管处不严密，烟道沿程均有空气漏入，从而使烟气流程的过量空气系数α不断增大［9］，α可以表示为

式中：Δα为送风系数；Δα1为炉膛漏风系数；Δα2为制粉系统漏风系数和一次风掺入冷风系数；Δα3为烟道漏风系数（氧量表之前的烟道漏风）。

由该式可知，当炉膛出口过量空气系数按燃烧调整的条件保持不变时，总的漏风系数∑Δαi＝Δα1+Δα2+Δα3增大，送风系数Δα则下降，使得送风量下降，空气预热器的传热量减少，最终导致锅炉排烟温度升高。

（1）炉膛漏风。炉膛漏风主要是指炉顶、孔门及炉底等密封处漏风，还有一些密封填料的脱落导致安装间隙或设备接合处漏风。炉底水封捞渣期间被破坏时，大量冷空气进入炉膛，使炉膛温度降低，煤粉着火推迟，火心上移，加上随之增大的烟气流量和流速，使得锅炉排烟温度急剧升高。

（2）制粉系统漏风。制粉系统漏风主要是磨煤机风门、挡板、落煤管及相应管道等处漏风，不仅影响磨煤机的效率，还会使锅炉排烟温度不正常升高。从该厂＃5锅炉制粉系统运行情况（见表3）可以看出，制粉系统漏风对排烟温度的影响相当大。

表3＃5锅炉制粉系统运行情况

（3）烟道漏风。烟道漏风则是水平烟道和尾部垂直烟道上的人孔门、墙体密封处漏风。漏风位置不同，对排烟温度的影响程度也不同，锅炉损失量也不同。

2.3 受热面清洁程度对排烟温度的影响

造成锅炉排烟温度升高的另外一个主要原因是锅炉受热面的积尘和结渣，其影响主要表现在热传导方面。当受热面出现积尘、结渣时，热阻增加，换热系数减小，烟气与管内蒸汽的热传量大幅度减小，造成排烟温度升高；另外，为了保证锅炉负荷恒定，需要通过增加燃料量来弥补因积尘和结渣引起的受热面吸热不足，从而造成各段烟温进一步升高，排烟温度也相应升高。

3 降低排烟温度的措施

3.1 调整运行方式

目前，大多数火力发电厂为了降低生产成本，燃用煤种与设计煤种偏差较大，只能从燃烧调整方面入手［10］：在保证锅炉安全、稳定燃烧，主蒸汽温度、负荷在额定范围的情况下，尽量降低一次风压和一次风速，二次风采用倒塔型配风方式，使火焰中心下移；同时，适当减小锅炉送风量，保持低氧量运行，使烟气量降至最小，从而有效降低排烟温度。

3.2 减少锅炉漏风

（1）减少炉膛漏风。在锅炉运行期间，严密关闭打焦口、看火孔；炉底水封应保持良好，当出现落焦、拉渣以及水封被破坏等情况时，应及时补水并关闭端门；停机检修过程中，认真检查炉顶密封存在的漏风点，及时、彻底排除漏点。

（2）减少制粉系统漏风。重点检查各个连接法兰的密封、膨胀节处的密封是否完好，回粉管上的锁气器是否牢靠，磨煤机、给煤机、排粉机、粗粉分离器、细粉分离器的检查口和防爆膜是否严密，及时排除泄漏点；运行中关闭制粉系统木块分离器清理口时，特别要注意制粉系统冷风门的严密性，必要时根据煤种挥发分适当提高磨煤机出口温度，关闭停运给粉机相应的一次风挡板。

（3）减少锅炉尾部烟道漏风。运行中及时将水平烟道和尾部垂直烟道上的人孔门关闭严密；锅炉停运检修过程中，将不严密的墙体进行封堵和密封，尽量消除漏风。

3.3 提高受热面的清洁程度

（1）加强受热面吹灰。运行时，利用目前现有的吹灰设备定期对燃烧室、过热器、后烟道进行吹灰，受热面保持高度清洁，介质换热系数增大，吸热能力增强，从而有效降低排烟温度。为了有效控制锅炉受热面结渣、积灰，该厂＃5锅炉水冷壁和高温过热器采用蒸汽吹灰，后烟道采用激波吹灰。在煤种、主蒸汽流量、主蒸汽压力、氧量、制粉系统运行方式及环境温度基本保持不变的情况下，对锅炉进行全面蒸汽吹灰后，锅炉排烟温度的变化情况见表4。

表2 蒸汽吹灰前、后参数对比

（2）保持空气预热器清洁。运行中，为了防止管式空气预热器堵灰和积灰，在烟气阻力允许的范围内尽可能提高烟气流速，保证空气预热器有一定的自吹灰能力；同时，利用大小修机会对空气预热器进行清洗和疏通，保持空气预热器管壁清洁。由于＃5锅炉采用三级管式空气预热器，没有设置专门的吹灰器，当空气预热器积灰、结垢时，只能在锅炉停运检修期间对其进行清理和疏通。2014年＃5锅炉进行B级检修时，对空气预热器进行积灰清理和疏通后，在主蒸汽流量、主蒸汽压力、氧量、环境温度保持基本相近的情况下，排烟温度的变化情况见表5。