漏風對鍋爐運行影響分析

摘要：鍋爐不同位置的漏風對于鍋爐的影響是不同的，對整個鍋爐熱效率的影響也是不同的。本文通過對一臺500t/h煤粉鍋爐的分析，定性地給出不同位置的漏風對鍋爐的具體影響及與熱效率的關系，為減輕鍋爐漏風的危害提供依據。

關鍵詞：鍋爐漏風 安全 經濟

1 概述

漏風是鍋爐機組運行過程中常見的問題，它對鍋爐機組運行的經濟性有重大影響。鍋爐漏風一般出現在爐膛、爐膛出口以后的煙道和制粉系統。處于工作狀態的鍋爐機組爐內為微負壓狀態，可防止冒煙、漏灰，同時避免向爐外噴火。煙道、爐門、爐墻、檢查孔等部位不嚴密，外界空氣就會進入煙道或爐膛，降低鍋爐運行效率。鍋爐漏風不利于鍋爐的安全運行，會加劇受熱面的磨損；同時會降低受熱面的傳熱及鍋爐熱效率，如果爐膛某些部位不嚴密，使得空氣進入爐膛內，就會降低鍋爐的燃燒效率，煙氣所帶走的熱損失和風機耗能都會增加，最終加大鍋爐運行成本。嚴格控制鍋爐漏風問題，有助于降低能耗，改善鍋爐運行的經濟性和穩定性。本文將以國電集團吉林熱電廠10號爐（500t/h鍋爐）為例著重分析鍋爐漏風對鍋爐運行的影響。

2 漏風對受熱面傳熱性能的影響

吉林熱電廠10號爐系俄羅斯西伯利亞動力機械制造有限公司生產的超高壓參數的塔式汽包爐，本塔式爐在爐膛上面的上升煙道內布置有過熱器和兩級省煤器，在兩個下降煙道內布置有兩級空氣預熱器。該鍋爐系固態排渣煤粉爐，使用燃料為黑龍江產的煙煤（干石煤）。主要參數為：鍋爐蒸發量為500t/h，給水溫度為228℃，給水壓力為15.94MPa，過熱蒸汽溫度為560℃，過熱蒸汽壓力為13.8MPa。

2.1 漏風對水冷壁傳熱的影響

該爐水冷壁為膜式水冷壁。因上升煙道布置大量過熱器和省煤器，受熱面布置集中，因此爐膛負壓也較上升煙道負壓大，漏風量也就相對大些。所以爐膛漏風對鍋爐運行的影響也較比其它部位漏風明顯。自檢查孔和爐墻不嚴密處漏入的空氣使得爐膛溫度降低，使傳熱溫差變小，從而降低了傳熱效率。而且由于爐膛溫度的降低使得同樣條件的煤粉需要更長的時間才能達到著火溫度，推遲了煤粉的燃燒進程，使火焰中心上移，火焰拉長，使爐膛出口的煙溫升高。同時漏風也增加了爐膛內的空氣量，破壞了正常運行的一、二次風速度場，大大影響爐膛燃燒的穩定性，機械不完全燃燒損失及化學不完全燃燒損失相應增大。同時，漏風量增大也會增加煙氣體積，煙氣流速加快，造成排煙損失，鍋爐傳熱效率大幅下降。

爐膛大量漏風時還易使水冷壁結焦。這是因為爐膛內漏入的大量冷風破壞了爐膛內原有的空氣動力場，使火焰的充滿程度和攪拌混合情況惡化，造成火焰偏斜。特別是水封被破壞時，由冷灰斗會漏入大量冷風，將造成爐膛溫度大幅度下降，推遲煤粉的著火，火焰中心上移且逐漸拉長，致使爐膛出口處的煙溫升高，造成水冷壁結焦。結焦嚴重時會破壞鍋爐正常的水循環，尤其在低負荷時對水循環影響很大；還導致排煙溫度大幅提高，降低了鍋爐效率；當鍋爐掉焦時使爐內空氣動力場產生較大波動，容易導致滅火保護動作，造成鍋爐滅火；當結焦嚴重時甚至影響機組的正常出力。

2.2 漏風對過熱器傳熱的影響

在爐膛出口后的上升煙道內安裝過熱器。鍋爐本體負壓運行時有空氣混入就會導致過熱器漏風。過熱器處于煙氣溫度高的部位，傳熱在考慮煙氣對過熱器的對流傳熱的同時也要考慮到煙氣對過熱器的輻射傳熱。漏風降低了煙氣溫度，使傳熱溫差變小，從而降低輻射傳熱系數；但空氣的漏入又增加了煙氣量，使煙氣流速增加，從而增加了對流傳熱系數。那么，傳熱性能到底如何變化呢？當煙道漏風量較小時，煙氣溫度下降不明顯，使得煙氣側輻射傳熱系數的下降可以忽略不計。而此時由于煙氣流量的增加使得煙氣流速增大，提高了煙氣側對流傳熱系數，所以煙氣側放熱系數提高了。當漏風量較大時，大量空氣進入煙道，使得煙氣溫度大幅下降，過熱器的傳熱溫差變小，漏風量越大傳熱溫差越小。輻射傳熱系數下降的幅度比對流傳熱系數上升的幅度大，所以煙氣側放熱系數仍然下降了，其降幅根據傳熱溫差的降幅而定。

2.3 漏風對省煤器傳熱的影響

省煤器中的對流傳熱與過熱器的對流傳熱是相同的，差異之處僅是煙氣側溫度較低，煙氣側的輻射放熱相比對流傳熱系數較小，此時對流傳熱起主導作用。產生如此的結果主要是由于煙氣流速增大使煙氣側對流放熱系數增大，煙氣溫度降低使煙氣側輻射放熱系數減小。但是由于省煤器處在接近鍋爐頂部，煙氣的平均溫度較低致使整個煙氣側輻射放熱程度也較小，因此整個煙氣側放熱系數是增大的。此時的傳熱系數是隨著漏風量的增加而增加。

煙氣流速的增大還會加劇對省煤器的磨損，造成受熱面漏泄，不得不停爐處理，影響機組正常運行，同時更換受熱面還會帶來附加的經濟損失。

2.4 空氣預熱器漏風對鍋爐效率的影響

空氣預熱器布置在鍋爐的尾部，漏風對傳熱的影響與省煤器基本相同。但空氣預熱器漏風來源于空氣側，漏風的溫度高于環境溫度，此外空氣預熱器的漏風直接影響排煙溫度。故這里主要分析漏風對鍋爐效率的影響。

本爐空氣預熱器分為高溫段和低溫段。從高、低溫段漏風所導致排煙溫度下降幅度來看，高溫段溫降幅度較大。低溫段鍋爐漏風后，爐膛燃燒效率和溫降幅度較小，但高溫段漏風后鍋爐運行效率明顯下降。空氣預熱器高、低兩個溫段相比，高溫段漏風所導致的鍋爐熱效率下降幅度較大。在運行實踐中，空氣預熱器高溫段漏風所漏入的空氣溫度雖然高，但仍與煙氣溫度有一定差距。因此高溫段漏風會降低煙氣平均煙溫，繼而影響其熱傳熱性能，因此出口煙溫降低不大。進入低溫段的煙氣熱傳遞系數有所提高，但進口煙溫略有下降，導致總的煙氣傳熱量增加不多，因此低溫段出口煙溫較低。高溫段大部分的放熱量會隨煙氣排走，因此造成較大的熱損失，繼而降低鍋爐機組運行效率。當低溫段漏風時，漏入的空氣溫度雖然較低，但煙氣與冷風的溫差比高溫段小得多。因而，低溫段傳熱溫差的減小不如高溫段大，導致總傳熱量減小的幅度也明顯小于高溫段，排煙損失的增加和鍋爐效率的降低均小于高溫段漏風的影響。空氣預熱器處的漏風還影響制粉系統的出力；當漏風量過大時嚴重影響送風機的處理，造成鍋爐出力下降。

2.5 制粉系統漏風對鍋爐的影響

本爐采用的是負壓式制粉系統，因此漏風量較大。大量冷風的進入將使制粉系統干燥出力大幅下降，直接影響磨煤機的正常出力；另一方面，漏風將使攜帶煤粉的一次風風溫降低，造成鍋爐燃燒不穩，使鍋爐的不完全燃燒損失增大，低負荷運行時可能造成鍋爐滅火。同時漏風量的增大還會使煙氣流速增大，煙道磨損加劇。

3 結論

鍋爐機組可能發生漏風的部位有爐膛、排煙口等多個部位，各個部位漏風后對鍋爐燃燒效率的影響各有差異。對受熱面來說，漏風會大大降低其熱傳遞溫差，同時提高流傳熱系數。漏風后煙氣高溫段原有固定的煙氣輻射放熱量會隨之減少；受熱面煙氣輻射放熱系數也會因煙氣溫降而減小；尾部煙道等煙氣低溫段的煙氣輻射放熱量極少，因而可基本忽略漏風的影響。

在實際運行中，應盡量減少爐膛出口處受熱面的漏風，防止排煙溫度的升高。

空氣預熱器漏風會影響鍋爐燃燒效率，從影響程度來分析，高溫段漏風對鍋爐燃燒效率的影響較大，因為高溫段漏風溫度與煙氣之間會形成較大的溫差，使得傳熱溫差大幅下降。鑒于此，在鍋爐運行實踐中，應該密切關注空氣預熱器高溫段的漏風問題，及時預控，以免造成更大的損失。

鍋爐機組漏風通常會造成排煙熱損失，降低其熱傳遞性能，還會加劇受熱面磨損，增加風機運行負荷，因漏風過大而迫使鍋爐降低出力運行，因此需及時采取技術措施，最大限度控制漏風所造成的影響。

參考文獻：

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