影響鍋爐排煙溫度的因素及其優化措施

熊傳家

(南化公司連云港堿廠,江蘇 連云港 222042)

影響鍋爐排煙溫度的因素及其優化措施

熊傳家

(南化公司連云港堿廠,江蘇 連云港 222042)

介紹了在運行中影響鍋爐排煙熱損失的因素,通過采取優化調整的技術措施,使鍋爐排煙溫度降低。

鍋爐;排煙溫度;熱損失

連云港堿廠在用4臺中壓煤粉鍋爐,在運行中存在鍋爐燃燒達不到最佳工況的現象,具體體現為排煙溫度偏高。為了解決此問題進行攻關,以達到降低排煙溫度,減少排煙熱損失的目的。

1 影響鍋爐排煙熱損失因素的分析

通過分析,找出引起排煙溫度升高的原因主要有以下幾個方面:

1.1 漏風對排煙溫度的影響

漏風是指爐膛漏風、制粉系統漏風及煙道漏風,是排煙溫度升高的主要原因之一。爐膛漏風主要指爐頂密封、看火孔、人孔門及爐底碎渣機處漏風;制粉系統漏風指給煤機、磨煤機進出口、以及備用磨煤機風門、擋板處漏風;煙道漏風指氧量計前尾部煙道漏風。

爐膛出口過量空氣系數α可表示為:

式中:△α——送風系數;

△α1——爐膛漏風系數;

△α2——制粉系統漏風系數;

△α3——煙道漏風系數。

由上式知道,α保持不變,當漏風系數Σ△α′=△α1+△α2+△α3升高時,則送風系數△α下降,即通過空預器的送風量下降,排煙溫度升高。

1.2 制粉系統對排煙溫度的影響

1.2.1 制粉溫度低

表1 磨出口溫度允許值

為保證磨煤機安全運行,通常對磨煤機出口的溫度有所限制。《電站磨煤機及制粉系統選型導則》(DL/T 466-2004)中規定了磨煤機出口溫度(可見表1)。例如儲倉式制粉系統,采用煙煤時不超過70℃;采用貧煤時不超過130℃。另一方面,為了提高制粉系統能力,在運行中往往會保持較大的給煤量,因此,磨煤機出口溫度會控制得比較低,這樣進入爐膛的三次風溫度也會比較低,從而影響燃燒區的溫度,使爐膛火焰中心上移,引起排煙溫度升高。因此磨煤機出口溫度在保證制粉系統安全運行的前提下可適當提高,以降低排煙溫度。

1.2.2 三次風率偏高

磨煤機實際運行中,為了保證磨煤機的最大出力,三次風速運行控制往往高于設計值,如連云港堿廠2#鍋爐按設計三次風的風速為49 m/s,而實際運行中確達到60 m/s以上,設計一次風速為22 m/ s、二次風速為45 m/s,由于三次風布置在一、二次風上方,三次風量越大,進入燃燒區的冷風就越多,爐膛內的煤粉的后期燃燒越推遲,從而導致排煙溫度升高。

1.3 空預器入口風溫高引起排煙溫度升高

夏天,空氣預熱器入口風溫高,空氣預熱器傳熱溫差小,煙氣的放熱量就少,從而使排煙溫度升高。同時制粉系統需要的熱風減少,流過空預器的風量減少,排煙溫度升高,這屬于環境因素,是難以克服的;若增加受熱面,降低空預器入口煙溫,則冬季時,排煙溫度會低于露點值,為防止空預器低溫腐蝕,必須投入熱風再循環,來提高排煙溫度,這樣電耗會增大。所以要根據環境溫度變化的規律,綜合考慮設計布置受熱面。

1.4 受熱面布置及積灰的原因引起排煙溫度升高

由于鍋爐設計時,對爐膛沾污系數估算不準,使得受熱面布置不合理,或者是由于結構不佳造成受熱面吸熱不足,導致空預器入口煙溫偏高,從而使得排煙溫度升高,這需要重新進行設計校核計算,必要時可采取增加省煤器管排,或將省煤器由光管式改為鰭片式,增加省煤器的吸熱量,降低空預器入口煙溫。受熱面積灰指鍋爐受熱面積灰、結渣及空預器傳熱元件積灰。鍋爐受熱面積灰將使受熱面傳熱系數降低,鍋爐吸熱量降低,煙氣放熱量減少,空預器入口煙溫升高,從而導致排煙溫度升高;空氣預熱器堵灰則使空氣預熱器傳熱面積減少,也將使煙氣的放熱量減少,使排煙溫度升高。

1.5 過剩空氣系數對排煙溫度的影響

爐內過剩空氣系數α過大或過小,都會對鍋爐的排煙熱損失率產生直接影響。一般來說,送風系數△α下降,即通過空預器的送風量下降,排煙溫度升高。同時過剩空氣系數α的大小對鍋爐化學不完全燃燒熱損失、機械不完全燃燒熱損失都有很大影響。因此最合理的過剩系數,不能簡單按照排煙熱損失進行確定,而應使 q2、q3、q4之和為最小,此時的α被稱為最佳過剩空氣系數。在調整過剩空氣系數中還要考慮氣溫特性,過低過剩空氣系數可能引起氣溫偏低,因此對過剩空氣系數的控制應綜合考慮。

2 優化調整的技術措施

2.1 減少系統漏風

在鍋爐大、小修中及日常運行中,對鍋爐本體及制粉系統進行查漏和堵漏,例如各個連接法蘭密封、膨脹節處密封、鎖氣器及爐本體密封,特別是爐底碎渣機處和爐頂密封;采用密封比較好的門、孔結構。在運行時,隨時關閉各看火門孔,運行調整中爐膛負壓及鋼球磨煤機入口負壓盡量控制的較低等。實踐經驗表明,通過綜合治理可有效降低排煙溫度約2～3℃。

2.2 提高制粉溫度

磨煤機出口溫度不宜過高是為了防止揮發分爆燃,對于揮發分較高的煙煤,揮發分大量析出的溫度要在200℃左右,加之目前許多電廠煤質下降,因此,提高磨煤機出口溫度的是有一可行性的。

實例1:

連云港堿廠2#鍋爐排煙溫度實際運行值超過了設計值10℃以上。對鍋爐運行參數進行全面分析的結果表明:引起排煙溫度高的原因,除預熱器存在換熱不足外,運行調整方面也存在問題。技術人員對該爐磨煤機出口溫度進行了調整,結果見表2。將磨煤機出口溫度每提高4℃,排煙溫度下降了約1℃。減少磨煤機入口冷風的比例,提高進入爐膛三次風的溫度,可以提高磨煤機出口溫度;若提高三次風量,這時排煙溫度變化不明顯;若維持三次風量不變,排煙溫度則稍有降低。

表2 磨煤機出口溫度變化對排煙溫度影響

2.3 保持合理的風粉配比

定期測量磨煤機風速,并校驗一、二、三次風量的測量系統,防止因測量誤差導致實際運行中個別風量偏大,造成爐膛內風粉的紊亂,因此,要根據原始設計及設備的具體狀況來決定磨煤機不同出力下的風煤比。同時滿足磨煤機干燥出力和鍋爐燃燒的要求。

實例2:

在對2#鍋爐排煙溫度高的原因分析中,我們也發現該鍋爐在運行中三次風速最高達到60 m/s以上,這樣必然導致排煙溫度的升高。控制排粉機出口檔板,調整三次風速,風門關到85%時(風速降到設計風速)比全開時排煙溫度下低了4.2℃,見表3。通過對比可以看出三次風速比例失調對排煙溫度影響較大,因此在運行調整中不能忽視這一問題。

表3 排粉機出口風門開度對排煙溫度影響

2.4 保持受熱面清潔

目前普遍存在煤質變差,發熱量下降、灰分增加的問題。運行中在汽溫能夠維持的前提下,應加強鍋爐吹灰工作,同時熱工人員應加強日常檢修與維護,確保吹灰器的正常投入,利用停爐機會對空預器等換熱設備進行疏通清理,保持各受熱面的清潔,將空預器壓差控制在合理范圍內。

2.5 確定最佳過剩空氣系數

最佳過剩空氣系數α的調整試驗應在穩定負荷與煤種狀況下進行;調整期間不進行吹灰。過剩空氣系數的調整試驗值可在爐膛出口的設計值附近選3～4個值進行。試驗時保持一次風量不變,通過調整送風機的開度和二次風門的開度改變過剩空氣系數值。在每個工況下按照反平衡獲得不同工況下的鍋爐效率,在進行較大空氣系數調整時,應注意主蒸汽溫度的影響;進行較小過剩空氣系數的調整時,應注意燃燒的穩定性。

實例3:

還是以2#鍋爐試驗,為了確定最佳過剩空氣系數,在固定負荷下進行了過剩空氣系數優化調整試驗,結果見表4。通過試驗調整,獲得不同氧量時對應的鍋爐效率,指導鍋爐優化運行調整。

表4 氧量調整對鍋爐效率的影響

3 小 結

我們通過不斷試驗和分析,在鍋爐排煙溫度調整控制上取得一些經驗,并把這些經驗和方法應用到其它幾臺鍋爐的運行調整上,取得了明顯的效果。在鍋爐的日常運行當中要根據設備的具體狀況,全面分析造成鍋爐排煙溫度升高的各種因素,并制定出切實可行的措施,以達到減少排煙熱損失的目的。

[1] 山西省電力工業局編.鍋爐設備運行[M].北京:中國電力出版社,1996.11

TK 224.1

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1005-8370(2011)03-17-03

2011-02-12